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Verfahren zur Behandlung radioaktiver Abfälle. - Dokument DE3687361T2
 
PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE3687361T2 29.04.1993
EP-Veröffentlichungsnummer 0198717
Titel Verfahren zur Behandlung radioaktiver Abfälle.
Anmelder Hitachi, Ltd., Tokio/Tokyo, JP
Erfinder Izumida, Tatsuo, Hitachi-shi, JP;
Yusa, Hideo;
Funabashi, Kiyomi, Katsuta-shi, JP;
Kikuchi, Makoto;
Tamata, Shin, Hitachi-shi, JP
Vertreter Strehl, P., Dipl.-Ing. Dipl.-Wirtsch.-Ing.; Schübel-Hopf, U., Dipl.-Chem. Dr.rer.nat.; Groening, H., Dipl.-Ing., Pat.-Anwälte, 8000 München
DE-Aktenzeichen 3687361
Vertragsstaaten DE, SE
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 16.04.1986
EP-Aktenzeichen 863028296
EP-Offenlegungsdatum 22.10.1986
EP date of grant 30.12.1992
Veröffentlichungstag im Patentblatt 29.04.1993
IPC-Hauptklasse G21F 9/16

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Abfallpackung für radioaktiven Abfall und ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung einer solchen Abfallpackung für radioaktiven Abfall. Insbesondere betrifft die Erfindung die Behandlung einer von Kernkraftwerken usw. erzeugten konzentrierten, radioaktiven Abfall-Flüssigkeit und eines ebenfalls von solchen Kraftwerken freigesetzten gebrauchten Ionenaustauschharzes, das radioaktive Stoffe trägt.

Eine Verdichtung (Volumenverringerung) und Verfestigung von radioaktiven Abfällen, die von Kernkraftwerken erzeugt werden, ist nicht nur zur Sicherstellung von Lagerraum für radioaktive Abfälle innerhalb der Teile von Kraftwerkstationen wichtig sondern auch ein Schlüsselfaktor zur Lagerung auf Land, die eine der Verfahren zur Endlagerung darstellt. Es sind Abstrengungen unternommen worden, um wirksame Vorrichtungen zur Volumenverminderung radioaktiven Abfalls aufzufinden und es wurde ein Verfahren vorgeschlagen, in dem ein Schlamm aus konzentrierter Abfallflüssigkeit (die grundsätzlich aus Na&sub2;SO&sub4; zusammengesetzt ist) und gebrauchtem Ionenaustauschharz, die die Hauptabfälle, die von Siedewasser- Kernkraftwerken erzeugt werden, darstellen, getrocknet und pulverisiert wird, um Wasser zu entfernen, das einen wesentlichen Teil des Gesamtvolumens von radioaktivem Abfall einnimmt. Das pulverisierte Material wird pelletisiert. Es wurde bestätigt, daß dieses Verfahren eine Volumenverringerung auf ungefähr 1/8 verwirklichen kann, wenn das konventionelle Verfahren, bei dem die Abfall-Flüssigkeit oder der Schlamm direkt mit Zement verfestigt wird, als Grundlage herangezogen wird. Obwohl seine Wirkung zur Volumenverringerung bemerkenswert ist, weist jedoch auch dieses Verfahren den Nachteil auf, daß es nicht in der Lage ist, einen stabilen verfestigten Körper zu bilden, wenn ein Flüssigkeits-Verfestigungsmittel wie Zement verwendet wird. Dies liegt daran, daß die Pellets, die im wesentlichen aus Na&sub2;SO&sub4; oder Ionenaustauschharz bestehen, durch Absorbtion von in dem Verfestigungsmittel enthaltend Wasser anschwellen, um zu bewirken, daß der verfestigte Körper bricht. Als Lösung dieses Problems wurde ein Verfahren vorgeschlagen, in dem eine Alkalisilikat-Lösung als Verfestigungsmittel verwendet und ein wasserabsorbierendes Mittel dazu hinzugefügt wird, um einen stabileren verfestigten Körper aus Pellets herzustellen (JP-A-19 75 00/82). Jede der vorgeschlagenen Verfahren beinhaltet jedoch Schwierigkeiten bei der Pellettisierung des trockenen Pulvers und weist aufgrund der Notwendigkeit, eine Trockungs- und Pulverisierungsvorrichtung sowohl als auch eine Pellettisierungsmaschine zu verwenden, das Problem hoher Kosten auf.

Um diese Probleme zu vermeiden, werden Untersuchungen mit einem Verfahren durchgeführt, bei dem das trockene Pulver nicht pellettisiert sondern auf direktem Wege gleichförmig mit dem Verfestigungsmaterial vermischt und verfestigt wird. In diesem Fall wird Plastik, Asphalt oder ein anorganisches Verfestigungsmedium als Verfestigungsmittel verwendet.

Zur Plastik-Verfestigung wird als Verfestigungsmittel in der Regel ein aushärtbares Harz verwendet, wobei jedoch das aushärtbare Harz unfähig wird, seine Aufgabe als Verfestigungsmittel völlig zu erfüllen, wenn auch nur die geringste Menge Wasser dazugemischt ist. Dies geschieht aus folgendem Grund.

Wenn Wasser während der Verfestigung in die Pulver-Harz- Mischung gebracht wird, werden die härtenden Aktivatoren (wie Kobalt-Naphtenat in dem aushärtbaren Harz zersetzt, wobei sich das Härten des Harzes verzögert, was bewirkt, daß ein Teil des Harzes in dem Zustand verbleibt (flüssig), den es zum Zeitpunkt des Zufügens hatte.

Auch wenn das gebrauchte Ionenaustauschharz oder Na&sub2;SO&sub4; sorgfältig getrocknet wird, kann Wasser nicht vollständig daraus entfernt werden.

Wenn somit das gebrauchte Ionenaustauschharz oder Na&sub2;SO&sub4;, das auch nur eine geringe Menge Wasser enthält, und ein härtbares Harz gemischt und verfestigt werden, kann ein verfestigter Körper hoher Festigkeit nicht erhalten werden. Daher muß das von einer Trockenvorrichtung wie beispielsweise einem Dünnfilm-Trockner getrocknete Pulver einer strengen Feuchtigkeitskontrolle unterworden werden, indem der Feuchtigkeitsgehalt ständig mittels eines Neutron-Flüssigkeitsmessers oder einer anderen Vorrichtung gemessen wird.

Im Fall der Verwendung von Asphalt ist die Flüssigkeitskontrolle nicht notwendig, da das Pulver aus Abfallmaterial während des Mischens mit Asphalt zur Entfernung von Feuchtigkeit erhitzt und dann verfestigt wird. Aufgrund seiner thermoplastischen Eigenschaft weist Asphalt jedoch das Problem auf, daß er sich bei 40-50ºC verflüssigt, so daß das Ablegen oder Lagern von Asphalt-verfestigtem Abfallmaterial auf Land unerwünscht ist.

Die Verfestigung durch ein anorganisches Verfestigungsmittel wird für die Lagerung und das Ablegen von Abfallmaterial auf Land bevorzugt, weil solch ein Verfestigungsmittel gut zu Erde und Stein paßt, und es werden die Verfestigungstechniken unter Verwendung von Zement oder Natriumsilikat (Wasserglas) als Verfestigungsmittel untersucht. So ein Verfestigungsmittel wird mit einer genauen Menge Wasser und Pulver des Abfallmaterials gemischt, um einen verfestigten Block zu bilden. In diesem Fall ist die Kontaktfläche des Pulvers des Abfallmaterials mit dem Verfestigungsmaterial und Wasser ganz im Gegensatz zu dem Fall, in dem das Pulver des Abfallmaterials zusammengepreßt und zu Pellets geformt ist, beträchtlich erhöht. Wenn daher das Pulver aus Abfallmaterial mit dem Verfestigungsmittel chemisch reagiert, wird der gebildete verfestigte Körper von einer solchen chemischen Reaktion ernsthaft beeinflußt. Falls das Pulver aus Abfallmaterial von wasserlöslichem Typ ist, besteht außerdem die Möglichkeit, daß Außenwasser durch feine in dem Körper vorhandene Poren in den verfestigten Körper eindringt und das Abfallmaterial in dem Körper löst, wodurch ein Auslecken von Abfallmaterial aus dem verfestigten Körper nach außen verursacht wird. Dieses Problem ist insbesondere im Fall von trockenem Pulver (dessen Hauptkomponente Na&sub2;SO&sub4; ist) von einer konzentrierten Siedewasserreaktor-Abfallflüssigkeit hervorstechend. Wenn beispielsweise Na&sub2;SO&sub4;-Pulver mit Zement verfestigt wird, reagieren Calziumaluminat (3CaO·Al&sub2;O&sub3;) und Calziumhydroxid (Ca(OH)&sub2;) in der Zementzusammensetzung mit Natriumsulphat (Na&sub2;SO&sub4;) wie in der folgenden Formel gezeigt unter Bildung von Ettringit, was eine Volumenexpansion des verfestigten Körpers und dessen Brechen bewirkt.

3CaO·Al&sub2;O&sub3; + 3Ca(OH)&sub2; + 3Na&sub2;SO&sub4; + 32H&sub2;O → 3CaO·Al&sub2;O&sub3;·3CaSO&sub4;·32H&sub2;O + 6NaOH (1)

(Ettringit)

Wenn Natriumsilikat (Wasserglas) als Verfestigungsmittel verwendet wird, tritt die Reaktion der Formel (1) nicht auf und das Problem der Volumenexpansion kann daher umgangen werden. Wenn der verfestigte Körper jedoch in Wasser getaucht wird, ist es schwierig, das Auslaufen von Abfallmaterial aus dem verfestigten Körper völlig zu verhindern, da Natriumsulphat in Wasser löslich ist.

Zur Lösung dieses Problems ist es notwendig, das lösliche Natriumsulphat in einen wasserunlöslichen Zustand umzuwandeln und als Verfahren dafür ist vorgeschlagen worden, die Oberfläche von Natriumsulphat mit einem Harz zu ummanteln. Dieses Verfahren benötigt jedoch eine separate Vorrichtung zum Hochgeschwindigkeitsrühren der Mischung und weist außerdem den Nachteil auf, daß das Volumen des zu behandelnden Abfallmaterials erhöht ist. Ähnliche Probleme treten auf, wenn das Trockenpulver von einer konzentrierten Druckwasserreaktor-Abfallflüssigkeit verfestigt wird.

Die Verwendung von anorganischem Verfestigungsmittel zur Verfestigung von Trockenpulver aus gebrauchtem Ionenaustauschharz beinhaltet auch die folgenden mit den Eigenschaften von Ionenaustauschharz verbundenen Probleme:

(1) Die Härte-Reaktion des Verfestigungsmittels wird durch die Ionenaustauschgruppen (meist SO&sub3;H) in dem Ionenaustauschharz behindert.

(2) Das Ionenaustauschharz quillt, wenn es Wasser absorbiert, wobei eine Reduktion des Abfall-Packungsverhältnisses hervorgerufen wird.

Es ist möglich, das Problem (1) durch vorhergehende Adsorption der Kationen auf den Ionenaustauschgruppen zu deren Inaktivierung zu umgehen. Gegen das Problem (2) ist jedoch keine wirksame Gegenmaßnahme verfügbar.

Zusammenfassung der Erfindung

Eine Aufgabe der Erfindung liegt darin, eine Abfallpackung für radioaktiven Abfall zu erhalten, die eine wirksame Verringerung des Volumens des von einem Kernkraftwerk erzeugten radioaktiven Abfalls erlaubt und von hoher Festigkeit und hervorragender Wasserfestigkeit ist.

Entsprechend der Erfindung wird eine Abfallpackung radioaktiven Abfalls wie in Anspruch 1 dargelegt vorgesehen.

Die vorliegende Erfindung liefert auch ein Verfahren zur Herstellung der Abfallpackung radioaktiven Abfalls wie in Anspruch 7 ausgeführt.

In einer Form ist das Verfahren der Erfindung durch Hinzufügen eines Hydroxids eines Erdalkalimetalls zu der im wesentlichen aus Natriumsulphat bestehenden radioaktiven Abfallflüssigkeit zur Bildung der wasserlöslichen Teilchen des radioaktiven Abfalls und um sie abzuscheiden, dann durch Hinzufügen des gebrauchten Ionenaustauschharzes zu der genannten Abfallflüssigkeit, um die Natriumionen der Abfallflüssigkeit auf dem Ionenaustauschharz adsorbieren und sie sich zusammen mit dem genannten Harz abscheiden zu lassen, und durch Verfestigen des Niederschlags mit dem Verfestigungsmittel gekennzeichnet.

Die vorliegende Erfindung besteht auch in der Verwendung der Vorrichtung nach den Ansprüchen 18, 19 oder 20 zur Herstellung einer Abfallpackung radioaktiven Abfalls mittels des Verfahrens der Erfindung.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden unter Bezug auf die Zeichnung beschrieben.

Kurzbeschreibung der Zeichnung

Fig. 1 stellt ein Ablaufdiagramm eines Beispiels 1 der Erfindung dar.

Fig. 2 ist eine Darstellung, die die zeitliche Änderung der Umwandlung des aus der Reaktion von Barium- oder Calziumhydroxid und Natriumsulphat gebildeten Sulphats zeigt.

Fig. 3 ist eine Darstellung, die die durch Adsorbtion mittels eines Ionenaustauschharzes verminderte, verbleibende Menge Natriumhydroxids zeigt.

Fig. 4 stellt ein Schnittbild eines verfestigten Körpers dar, der mittels des Verfahrens der Erfindung hergestellt ist.

Fig. 5 ist eine Darstellung, die die Beziehung zwischen dem Abfall-Packungsverhältnis und der Festigkeit des verfestigten Körpers zeigt.

Fig. 6 ist eine Darstellung, die die Gewichtsänderung des verfestigten Körpers beim Eintauchen in Wasser darstellt.

Fig. 7 stellt ein Ablaufdiagramm eines Beispiels 2 der vorliegenden Erfindung dar.

Fig. 8 ist eine Darstellung, die die Abhängigkeit der Festigkeit des verfestigten Körpers von dem SiO&sub2;/Na&sub2;O-Verhältnis zeigt.

Fig. 9 ist eine Darstellung, die die Beziehung zwischen der Gewichtsverminderung des verfestigten Körpers bei Eintauchen in Wasser und dem SiO&sub2;/Ba&sub2;O-Verhältnis zeigt.

Fig. 10 ist eine Darstellung, die im Vergleich das Herstellungsverhältnis von Zylindern zeigt, die hergestellt wurden, indem der Abfall durch Mischen mit den Behandlungsstoffen nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung behandelt wurde, und denen, die hergestellt wurden, indem der Abfall alleine behandelt wurde.

Fig. 11 stellt ein Ablaufdiagramm eines Beispiels 3 der Erfindung dar.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Zunächst wird das Grundprinzip der vorliegenden Erfindung beschrieben. Von Kernkraftwerken usw. gebildete radioaktive Abfälle sind meist aus den in Tabelle 1 gezeigten Stoffe Zusammengesetzt.

Tabelle 1: Einteilung radioaktiver Abfälle
Quelle der Erzeugung Abfall Siedewasserreaktor-Kraftwerke Schwefelsäure Natriumhydroxid Druckwasserreaktor-Kraftwerke Borsäure Kernbrennstoff-Wiederaufarbeitungsanlagen Salpetersäure

Radioaktive Abfälle können somit in zwei Typen eingeteilt werden: saure Abfälle und basische Abfälle. In Betracht der Korrosionsmöglichkeit des Lagertanks werden die Abfallflüssigkeiten gewöhnlicherweise in miteinander oder durch Hinzufügen eines Grundstoffs neutralisiertem Zustand gelagert. Ob neutralisiert oder nicht, eine radioaktive Abfall flüssigkeit beinhaltet lediglich ein paar Prozent festen radioaktiven Materials, das "Verunreinigung" genannt wird und Eisenoxid beinhaltet, und alle der in Tabelle I gezeigten Hauptkomponenten bleiben in Form von Ionen gelöst. Zur Verringerung des Volumens einer solchen radioaktiven Abfallflüssigkeit wurde in der Vergangenheit ein Trocknen der Abfallflüssigkeit mittels eines Trockners durchgeführt, um Wasser daraus zu entfernen und eine feste Masse der in der Abfallflüssigkeit gelöst gebliebenen Ionen zu bilden. Obwohl dieses Verfahren bei der Volumenverringerung sehr wirksam ist, benötigt es jedoch hohe Ausrüstungskosten, da ein Trockner notwendig ist. Da die durch Trocknen gebildete feste Masse weiterhin eine lösliche Materie darstellt, ist es ferner notwendig, ein mögliches Auslaufen von radioaktivem Abfallmaterial zu beachten.

Als Lösung dieses Problems ist den vorliegenden Erfindern die Idee gekommen, aus dem ionischen Material in der Abfallflüssigkeit ein unlösliches Salz zu machen oder zu der Abfallflüssigkeit einen festen Stoff hinzuzufügen, der in der Lage ist, das ionische Material zu adsorbieren, um dadurch das ionische Material aus der Abfallflüssigkeit in Form eines Abscheideprodukts bzw. Niederschlags (oder Sediments) zu entfernen.

Wenn sich die ionische Materie in der radioaktiven Abfallflüssigkeit als unlöslicher Niederschlag abgesetzt hat, ist die übrige Lösung alleine neutrales Wasser und kann daher auf einfache Weise von dem Niederschlag getrennt werden. Nach diesem Verfahren ist kein Trockenschritt notwendig und, da der getrennte Niederschlag als unlösliche Materie gebildet ist, ist es möglich, irgendeine nachteilige Wirkung des Sediments auf das Verfestigungsmittel zum Zeitpunkt der Verfestigung auszuschließen und auf perfekte Weise das Austreten radioaktiven Abfallmaterials aus dem verfestigten Körper, d. h. der Abfallpackung zu vermeiden.

Im Folgenden wird das Grundprinzip der Umwandlung der ionischen Materie in der radioaktiven Abfallflüssigkeit in einen unlöslichen Niederschlag nach der vorliegenden Erfindung beschrieben.

Unter Betrachtung der einzelnen ionischen Materialien, die in Abfallflüssigkeit, beispielsweise in Schwefelsäure-Abfallflüssigkeit aus Siedewasserreaktor-Kraftwerken auftreten, gibt es in solch einer Abfallflüssigkeit Schwefelsäureionen (SO&sub4;²&supmin;) als Anionen und Wasserstoffionen (Hr> t) als Kationen. Zu einem solchen System wird ein Stoff hinzugefügt, der sich mit den genannten Ionen unter Bildung eines unlöslichen Salzes verbindet. Beispielsweise werden Zonen eines Erdalkalimetalls (wie beispielsweise Ca²&spplus;, Ba²&spplus;, usw.) zu den Schwefelsäureionen (SO&sub4;²&supmin;) hinzugefügt, um eine Reaktion nach der folgenden Formel zu bewirken, mittels der aus den genannten Schwefelsäureionen ein unlösliches Salz gemacht und abgeschieden wird.

SO&sub4;²&supmin; + Ba²&spplus; → BaSO&sub4; (2)

(Sediment)

Da Wasserstoffionen (H&spplus;) nicht sedimentieren, werden Hydroxylionen (OH&supmin;) hinzugefügt, um solche Wasserstoffionen in gewöhnliches Wasser umzuwandeln. Im allgemeinen ist es unmöglich, Ionen alleine zu der Lösung hinzuzugeben, so daß es notwendig ist, einen Stoff auszuwählen, der in der Lage ist, die genannten Kationen und Anionen beide gleichzeitig zu liefern. Im obigen Beispiel können sowohl Erdalkalimetallionen als auch Hydroxylionen gleichzeitig hinzugefügt werden, indem ein Hydroxid eines Erdalkalimetalls, beispielsweise Bariumhydroxid (Ba(OH)&sub2;) hinzugefügt wird. Die Reaktionsrate ist unverändert, ob das Bariumhydroxid in der Form einer wäßrigen Lösung oder in Form von Pulver hinzugefügt wird und die Reaktion kann in wenigen Minuten abgeschlossen sein. Durch dieses Verfahren können die Anionen (Schwefelsäureionen) in einem Niederschlag abgeschieden werden während die Kationen zu Wasser werden, und lediglich der Niederschlag muß verfestigt werden.

In gewöhnlichen Kernkraftwerken wird die Abfallflüssigkeit jedoch nicht in dem genannten Zustand von Schwefelsäure sondern in Form einer neutralen Lösung, die durch Hinzufügen einer Grundsubstanz wie beispielsweise Natriumhydroxid gebildet ist, gelagert. In diesem Fall sind die in der Abfallflüssigkeit vorhandenen ionischen Stoffe Schwefelsäureionen (SO&sub4;²&supmin;) und Natriumionen (Na&spplus;). Wenn Erdalkalimetallionen zu diesem System hinzugefügt werden, werden die Schwefelsäureionen in der durch Formel (1) dargestellten Weise zu einem unlöslichen Niederschlag gemacht. In diesem Fall können Erdalkalimetallionen in Form eines Salzes wie beispielsweise Hydrochlorid, Nitrat, usw. oder in Form eines Hydroxids hinzugefügt werden. Das Hinzufügen in Form eines Salzes ist jedoch wegen der Möglichkeit, daß ein lösliches, mit Natriumionen verbundenes Natriumsalz gebildet wird, unerwünscht. Daher ist die Zugabe in Form eines Hydroxids vorzuziehen. Wenn die Erdalkalimetallionen in Form eines Hydroxids hinzugefügt werden, wird aus der in Formel (3) gezeigten Reaktion neben dem unlöslichen Niederschlag Natriumhydroxid gebildet:

2Na&spplus; + SO&sub4;²&supmin; + Ba(OH)&sub2; → BaSO&sub4; + 2NaOH (3)

(Niederschlag)

Wenn Natriumhydroxid mittels Adsorption in der unten beschriebenen Weise entfernt wird, kann die übrige Abfallflüssigkeit zu gewöhnlichem Wasser gemacht werden. Außerdem ist es durch Hinzufügen von Kieselsäure (H&sub2;SiO&sub3;) zu NaOH möglich, Wasserglas zu synthetisieren und dieses Wasserglas kann als Verfestigungsmittel für das Abfallmaterial verwendet werden. Fig. 2 zeigt die Umwandlungsrate in der Reaktion der Formel (3), wenn Bariumhydroxid und Kalziumhydroxid mehrfach zu der wäßrigen Lösung von Natriumsulphat hinzugefügt werden. In dem Fall des Hinzufügens von Bariumhydroxid kann eine 100- prozentige Umwandlung durch Reaktion von einer Stunde bei 80ºC erreicht werden. Im Fall des Kalziumhydroxids verringert sich die Umwandlung auf ein Bruchteil der im Fall von Bariumhydroxid erzielbaren Rate, so daß entsprechenderweise eine längere Zeit für die Reaktion notwendig ist, was zu erhöhten Prozeßkosten führt. Die Verwendung von Bariumhydroxid ist daher bevorzugt. In der Rangfolge der hinzuzufügenden Erdalkalimetalle sind Barium, Kalzium, Strontium und Magnesium in dieser Reihenfolge bevorzugt. Das Hydroxid des Erdalkalimetalls kann entweder in Pulverform oder als dessen Lösung hinzugefügt werden, wobei jedoch Ersteres bevorzugt wird, da für das verwendete Reaktionsgefäß eine kleinere Kapazität notwendig ist. Im Fall des Hinzufügens von Pulver wird mindestens eine solche Menge Wasser benötigt, die notwendig ist, um das Pulver aufzulösen, da die Reaktion beginnt, nachdem das Pulver einmal in Wasser unter Bildung von Erdalkalimetallionen gelöst ist. Dies stellt jedoch kein Problem dar, da die Konzentration der zu behandelnden Abfallflüssigkeit üblicherweise in der Größenordnung von 20 Gew.-% liegt.

Wenn Bariumhydroxid zu einer im wesentlichen aus Natriumsulphat bestehenden konzentrierten Abfallflüssigkeit hinzugefügt wird, wird unlösliches Bariumsulphat gebildet und die konzentrierte Abfallflüssigkeit wird trüb-weiß. Diese weiße Trübung tritt auf, da die Bariumsulphatteilchen in einem Suspensionszustand auftreten. Die Flüssigkeit wird jedoch nicht viskos und kann auf einfache Weise gefiltert werden. Der feste Stoff, der nach der Filterung zurückbleibt, beinhaltet durch die Unlöslichkeitsreaktion gebildetes Bariumsulphat und Eisenoxide von Kernkraftwerken, die radioaktive Verunreinigungen genannt werden. Das gleiche gilt für den Fall, daß die Hauptkomponente der konzentrierten Abfallflüssigkeit Natriumborat oder Natriumsulphat darstellt. Dieser feste Stoff kann in der Form, in der er vorliegt, gelagert werden, er wird jedoch vorzugsweise mit einem geeigneten Verfestigungsmittel wie beispielsweise Zement oder Wasserglas verfestigt und als verfestigter Körper einer Abfallpackung gelagert.

Andererseits kann das Filtrat, das zu einer Natriumhydroxidlösung wird, so wie es ist wiedergewonnen werden, wenn jedoch ein fester Stoff, der Natriumionen adsorbiert und sich absetzt, hinzugefügt wird, kann die Natriumhydroxidlösung in einen Niederschlag und gewöhnliches Wasser aufgelöst werden. Um dies durchzuführen, muß der hinzugefügte feste Stoff jedoch ein solcher sein, der in der Lage ist, Natriumionen zu adsorbieren während Wasserstoffionen freigesetzt werden. Ein Ionenaustauschharz ist ein typisches Beispiel eines solchen Stoffes. Die vorliegenden Erfinder haben herausgefunden, daß das gebrauchte Ionenaustauschharz, das als Abfallmaterial aus Kernkraftwerken kommt, für diesen Zweck verwendet werden kann, weil ein solches gebrauchtes Ionenaustauschharz, wenn es abgegeben wird, noch mehr als 90% seiner normalen Ionenaustauschkapazität beibehält. Die vorliegende Erfindung ist daher eine sehr bezeichnende Errungenschaft im Hinblick auf die Volumenverringerung des radioaktiven Abfalls. Das Kationenaustauschharz, das zu zwei Dritteln zu dem gebrauchten Ionenaustauschharz beiträgt, adsorbiert Kationen wie beispielsweise Natriumionen und setzt Wasserstoffionen frei.

Wenn daher ein Ionenaustauschharz zu der genannten Natriumhydroxidlösung hinzugefügt wird, werden Natriumionen durch das Harz adsorbiert während Hydroxidionen durch die folgende Reaktion zu gewöhnlichem Wasser reduziert werden:

Na&spplus; + OH&supmin; + R-SO&sub3;H → R-SO&sub3;Na + H&sub2;O (4)

(Ionenaustauschharz) (Niederschlag)

Da die Reaktion der Formel (4) sehr schnell vor sich geht, ist es ausreichend, das feste Ionenaustauschharz und die Natriumhydroxidlösung genug zu mischen. Alternativ kann das Ionenaustauschharz zunächst in einen zylindrischen Gegenstand gefüllt und die Natriumhydroxidlösung durch den zylindrischen Gegenstand geleitet werden. Das gebrauchte Ionenaustauschharz, das von Kernkraftwerken abgegeben wird, ist entweder pulverig (wobei die Teilchengröße etwa 40 um beträgt) oder granular (wobei die Teilchengröße etwa 500 um beträgt). Beide Formen des Harzes können für die Zwecke der Erfindung verwendet werden.

Neben einem solchen gebrauchten Ionenaustauschharz ist eine gebrauchte Filterhilfe (wie beispielsweise Zellulosephasern) ebenfalls für den genannten Zweck verwendbar.

Fig. 3 zeigt die Reduzierung von NaOH durch Hinzufügen von Ionenaustauschharz zu der Natriumhydroxidlösung. Es wurde beobachtet, daß die Menge NaOH entsprechend der Reaktion der Formel (4) reduziert wurde, und an dem Punkt, an dem die hinzugefügte Menge von Ionenaustauschharz gewichtsmäßig 2,3 mal der ursprünglichen Menge von NaOH wurde (d. h. an dem die Menge von Ionenaustauschharz 70% gegenüber 30% NaOH wurde), wurde NaOH vollständig entfernt und die Lösung wurde gewöhnliches Wasser. Die Trennung von Ionenaustauschharz in festem Zustand und Wasser ist leicht. Da ferner die Metallionen radioaktiver Nuklide wie beispielsweise Kobalt, Cäsium, Mangan, in dem Ionenaustauschharz adsorbiert werden, gibt es kaum Radioaktivität in dem von dem Ionenaustauschharz getrennten, gewöhnlichen Wasser. Das getrennte Wasser kann daher in die lebende Umwelt abgegeben oder verdampft werden, wenn der gemessene Wert seiner Radioaktivität unter dem vorgeschriebenen Pegel liegt.

Andererseits wird das Ionenaustauschharz, das Natrium und radioaktive Nuklide adsorbiert hat, vorzugsweise mit einem anorganischen Verfestigungsmittel wie beispielsweise Zement oder Natriumsilikat verfestigt. Im Allgemeinen hat Ionenaustauschharz ein großes Wasser-Absorptionsvermögen und, wenn ein einfaches Verfahren wie beispielsweise ein Niederschlagsverfahren zu seiner Trennung von Wasser wie oben beschrieben verwendet wird, kann es nicht ausreichend dehydratisiert werden und seine Teilchen enthalten im Inneren eine relativ große Menge Wasser. Wenn Plastik zur Verfestigung des Harzes verwendet wird, wird dessen Härten daher durch das im Inneren der Harzteilchen verbliebene Wasser gestört und die Verfestigung verzögert. Wenn jedoch ein anorganisches Verfestigungsmittel verwendet wird, besteht keine Notwendigkeit, das übrige Wasser in dem Harz zu beachten. Zement und Natriumsilikat (Wasserglas), die typische Beispiele des anorganischen Verfestigungsmittels, das im wesentlichen aus einer anorganischen Kieselsäureverbindung besteht, darstellen, sind selbst ein hydraulisches Verfestigungsmittel, das zur Verfestigung Wasser benötigt, so daß es zweckdienlich ist, das Ionenaustauschharz in wasserhaltigem Zustand zu trennen und Zementpulver dazu hinzuzufügen, um eine Verfestigung zu bewirken. Eine Verfestigung kann auch durch Hinzufügen pulverförmigen Natriumsilikats als Härtemittel anstelle von Zement bewirkt werden. In diesem Fall kann ein kompakterer verfestigter Körper erhalten werden.

Der NaOH-Adsorptionsvorgang unter Verwendung von Ionenaustauschharz wird vorzugsweise nach dem Anionen-Sedimentationsvorgang durchgeführt, um eine wirksame Behandlung des radioaktiven Abfalls zu erzielen. D.h., ein Stoff (wie beispielsweise Bariumhydroxid), der sich mit Anionen unter Bildung eines unlöslichen Salzes bindet, wird zu der im wesentlichen aus Natriumsulphat bestehenden radioaktiven Abfallflüssigkeit hinzugefügt, um dadurch die Anionen sich als Sediment absetzten zu lassen, und dann wird ein Stoff in festem Zustand (wie beispielsweise ein Ionenaustauschharz), der Kationen adsorbiert, zu der Lösung hinzugefügt, um die verbliebenen Kationen in der Lösung sich absetzen zu lassen während die übrige Abfallflüssigkeit in neutrales Wasser umgewandelt wird. Nach diesem Verfahren kann das Absetzen von Anionen und Kationen in der radioaktiven Abfallflüssigkeit in einem einzigen Reaktionskessel erreicht werden. Der gebildete Niederschlag stellt eine Mischung der sich abgesetzten Anionen und Kationen dar, so daß die Verfestigung einer solchen Mischung eine größere Wirkung bei der Volumenverminderung des Abfalls aufweist als dann, wenn die entsprechenden Niederschläge von Anionen und Kationen einzeln verfestigt werden. Als fester Stoff zur Adsorption der Kationen und um sie sich absetzen zu lassen, kann das gebrauchte Ionenaustauschharz, das ein radioaktives Abfallmaterial darstellt, oder eine gebrauchte Filterhilfe verwendet werden. Eine solche Substanz verringert jedoch die Festigkeit des verfestigten Körpers wegen ihres geringen Elastitizätsmoduls. Daher wird das Packungsverhältnis des Ionenaustauschharzes, usw. streng geregelt, um die Anforderungen an die Festigkeit des verfestigten Körpers zu erfüllen, der eine uniaxiale Kompressionsfestigkeit von mindestens 150 kg/cm² aufweisen muß. Entsprechenderweise nimmt das Ionenaustauschharz einen wesentlichen Anteil des erzeugten verfestigten Körpers ein.

Andererseits weist das Sediment bzw. der Niederschlag der Anionen wegen des ionisch kristallinen Salzes, wie beispielsweise Bariumsulphat, einen hohen Elastizitätsmodul auf und das Sediment erhöht daher die Festigkeit des verfestigten Körpers. Wenn die genannten zwei Typen von Niederschlägen gemischt und verfestigt werden, wird daher ein verfestigter Körper gebildet, in dem Bariumsulphat mit hohem Elastizitätsmodul die Flächen um die Teilchen des Ionenaustauschharzes niedrigen Elastizitätsmoduls wie in Fig. 4 gezeigt füllt. Ein solcher verfestigter Körper weist daher eine größere Festigkeit auf als ein lediglich unter Verwendung von Ionenaustauschharz gebildeter Körper. Daher kann das Packungsverhältnis von Ionenaustauschharz verbessert werden und, da der Niederschlag des mit den Anionen gebundenen Stoffs (Bariumsulphat) gleichzeitig mit dem Ionenaustauschharz verfestigt wird, wird es überflüssig, einen verfestigten Körper des Niederschlags aus Bariumsulphat usw. zu bilden. Die vorliegende Erfindung kann daher einen durchschlagenden Effekt bei der Verringerung des Abfallvolumens verwirklichen.

Fig. 5 zeigt graphisch die Festigkeit des durch Hinzufügen von Bariumsulphat zu Ionenaustauschharz hergestellten verfestigten Körpers. In dem dargestellten Beispiel wurde Natriumsilikat (Wasserglas) als Verfestigungsmittel verwendet.

In der Darstellung der Fig. 5 zeigt die Kurve A die uniaxiale Kompressionsfestigkeit des verfestigten Körpers, der nur mit Verfestigungsharz zusammen mit dem Verfestigungsmittel hergestellt wurde, Kurve B zeigt das Ergebnis, das erhalten wird, wenn lediglich Bariumsulphat mit dem Verfestigungsmittel verfestigt wird, und Kurve C stellt den Fall dar, in dem eine 7:3 Mischung aus Harz und Bariumsulphat mit dem Verfestigungsmittel verfestigt wird. Aus dem Vergleich der Kurven A und C ist ersichtlich, daß der gebildete verfestigte Körper eine größere Festigkeit aufweist, wenn eine Mischung aus Harz und Bariumsulphat zur Bildung des verfestigten Körpers verwendet wird als wenn Harz alleine Verwendung findet. Daher kann nach der vorliegenden Erfindung das Packungsverhältnis des Abfallmaterials um einen Betrag, der der Verbesserung der Festigkeit des verfestigten Körpers entspricht, verbessert werden. Es ist ersichtlich, daß das maximale Abfall-Packungsverhältnis unter Erfüllung der uniaxialen Standard-Kompressionsfestigkeit von 150 kg/cm² des verfestigten Körpers im Falle der Kurve A 25% beträgt, während es im Falle der Kurve C auf etwa 40% erhöht werden kann.

Wie oben beschrieben ist die vorliegende Erfindung nicht nur in der Lage, das Behandlungsverfahren für radioaktiven Abfall zu vereinfachen, sondern sie kann außerdem das Volumen des Abfalls beträchtlich reduzieren, indem die radioaktive Abfallflüssigkeit und das gebrauchte Ionenaustauschharz, die von Kernkraftwerken abgegeben werden, gemeinsam behandelt werden. Wenn die zu behandelnde radioaktive Abfallflüssigkeit eine wäßrige Lösung aus neutralem Salz aus Natriumsulphat usw. ist, wird zur wirksamen Adsorption und zum Ausfällen der Kationen eine Menge gebrauchten Ionenaustauschharzes benötigt, die gewichtsmäßig das 2 bis 3-fache der festen Materie (einschließlich gelöster Ionen) in der radioaktiven Abfallflüssigkeit darstellt. Im Hinblick auf die Tatsache, daß die Rate, mit der gebrauchtes Ionenaustauschharz in bestehenden Kernkraftwerken, insbesondere Siedewasserreaktor-Kraftwerken, erzeugt wird, jedes Jahr zunimmt, ist die vorliegende Erfindung in dieser Hinsicht ebenfalls vorteilhaft.

Die vorliegende Erfindung wird im folgenden unter Bezug auf besondere Beispiele beschrieben.

Beispiel 1

In diesem Beispiel wird eine konzentrierte radioaktive Abfallflüssigkeit, die im wesentlichen aus Natriumsulphat besteht und einem Siedewasser-Kernkraftwerk entnommen wurde, behandelt. Schwefelsäureionen in der Abfallflüssigkeit werden als Bariumsulphat abgeschieden und die übrigen Natriumionen in der Abfallflüssigkeit werden abgeschieden, indem man sie auf den Teilchen gebrauchten Ionenaustauschharzes adsorbiert, um dadurch die Abfallflüssigkeit in gewöhnliches Wasser umzuwandeln. Dieses Wasser wird von der Mischung der zwei Sedimenttypen getrennt und die wasserfreie Mischung wird mit einem anorganischen Verfestigungsmittel verfestigt. Ein Ablaufdiagramm des Behandlungssystems dieses Beispiels der Erfindung ist in Fig. 1 gezeigt.

Die im wesentlichen aus Natriumsulphat bestehende konzentrierte Abfallflüssigkeit 1 (im folgenden einfach als konzentrierte Abfallflüssigkeit bezeichnet) ist eine Mischung aus Natriumhydroxid und Schwefelsäure, die erzeugt wird, wenn das Ionenaustauschharz in einer kondensierenden Entsalzungsvorrichtung regeneriert wird, wobei die Mischung auf eine Konzentration von etwa 20 bis 25 Gew.-% konzentriert wird. Die konzentrierte Abfallflüssigkeit 1 ist im Tank 4 gelagert und wird einem Reaktor 11 nach Passieren eines Ventils 7 zugeleitet. Ein Pulver aus Bariumhydroxid 2, das in einem Tank 5 gelagert wird, wird dem Reaktor 11 über ein Ventil 8 ebenfalls zugeführt. Die Zugabe von Bariumhydroxid ist vorzugsweise äquimolar zu Natriumsulphat in der konzentrierten Abfallflüssigkeit. In anderen Worten wird Pulver aus Bariumhydroxid zu 200 Litern der 20% konzentrierten Abfallflüssigkeit in einer Menge von etwa 53 kg zugefügt. Der Reaktor 11 mit der zugeführten, konzentrierten Abfallflüssigkeit und dem Bariumhydroxid, die darin gemischt sind, wird mittels der Heizung 20 bei 80ºC gehalten und mittels des Rührers 53 über ungefähr eine Stunde ausreichend gerührt und gemischt. Die Lösung im Reaktor 11 wird mit der Bildung von Bariumsulphat trübe. Außerdem steigt der pH-Wert der Lösung aufgrund der Bildung von Bariumhydroxid auf etwa 13. Ein kleiner Teil der trüben Lösung wurde gesammelt und gefiltert, um den festen Stoff und die Flüssigkeit zu trennen, und der feste Stoff wurde mittels Röntgenstreuung und die Flüssigkeit mittels Atomabsorptionsspektroskopie analysiert. Die Analysen bestätigten, daß die feste Materie Bariumsulphat und die Flüssigkeit Natriumhydroxid war.

Anschließend wird ein in einem Tank 6 gelagertes, gebrauchtes Ionenaustauschharz 3 in die trübe Lösung 10 im Reaktor 11 über ein Ventil 9 geleitet. Die Menge des zugeführten, gebrauchten Ionenaustauschharzes ist derart, daß sie ausreicht, die Natriumionen in der trüben Lösung zu adsorbieren. Genauer wird das genannte Harz in einer Menge von etwa 150 kg auf trockener Grundlage (1500 kg als Lösung) zugeführt.

Die zur Adsorption von Natriumionen in der trüben Lösung notwendige Menge Harz wird nun genauer erläutert. Die zur ausreichenden Adsorption von Natriumionen hinzuzufügende Menge an Harz hängt von der Menge an Natriumsulphat in der konzentrierten Abfallflüssigkeit ab. Betrachtet man das Natriumsulphat, so sedimentieren und setzen sich die Schwefelsäureionen mittels Bariumhydroxid in der ersten Stufe der Erfindung ab und in der zweiten Stufe werden die Natriumionen in dem Nebenprodukt Natriumhydroxid durch das Harz adsorbiert.

Na&sub2;SO&sub4; + Ba(OH)&sub2; → BaSO&sub4; + 2NaOH

(x kg) (1.92x kg) (1.64x kg) (0.56x kg)

2NaOH + 2R-SO&sub3;H → 2R-SO&sub3;Na + 2H&sub2;O (5)

(0.56x kg) (3x kg) (3.2x kg) (0.36x kg)

Unter der Annahme, daß das ursprüngliche Trockengewicht des Natriumsulphats x kg beträgt, wird Bariumhydroxid in der Sedimentationsreaktion der ersten Stufe in einer Menge von 1,92 kg und Harz in der Natriumionen-Adsorptionsrekation der zweiten Stufe in einer Menge von 3x kg hinzugefügt. Was das Harz betrifft erwartet man, da ein gebrauchtes Ionenaustauschharz verwendet wird, daß die Austauschkapazität des Harzes entsprechenderweise etwas reduziert ist. Hier wurden die Berechnungen aufgrund der Annahme gemacht, daß das gebrauchte Harz 80% der Austauschkapazität von normalen Harz beibehält. Um Spielraum zu haben, ist es im praktischen Betrieb empfehlenswert, das Harz in einer Menge von 3·x kg plus zusätzlich 10 bis 20% hinzuzugeben.

Nach der Zuleitung des gebrauchten Ionenaustauschharzes werden die Materialien in dem Reaktor 11 für ungefähr eine Stunde gerührt und vermischt. Während dieses Mischens braucht der Reaktor 11 nicht beheizt zu werden. Durch Mischen und Rühren von etwa einer Stunde werden die Natriumionen in der Lösung vollständig durch das Ionenaustauschharz adsorbiert und die Lösung wird zu gewöhnlichem Wasser mit einem pH von 6 bis 8.

Anschließend wird das Rühren im Reaktor 11 gestoppt und die Mischung wird für etwa 3 Stunden so stehen gelassen wie sie ist. Daher setzt sich festes Material 12 auf dem Grund des Reaktors ab und das Darüberstehende wird zu durchsichtigem Wasser. Die Menge an festem Material und Wasser kann auf einfache Weise berechnet werden, da die Sedimentationsreaktion durch Bariumhydroxid und die Adsorption von Natriumionen durch das gebrauchte Ionenaustauschharz mit nahezu 100-prozentiger Wirksamkeit stattfinden. Im vorliegenden Beispiel war die Menge an Niederschlag etwa 230 kg und an Wasser etwa 1500 kg. Der Niederschlag war eine Mischung von 71 kg Bariumsulphat und 159 kg Ionenaustauschharz mit adsorbiertem Natrium.

Das Obenstehende (Wasser) wird aus dem Reaktor 11 mittels einer Pumpe 13 entfernt. Es soll angemerkt werden, daß 1300 kg Wasser entfernt werden, so daß in dem Reaktor 200 kg Wasser verbleiben, die zur Verfestigung des Niederschlags notwendig sind. Die Radioaktivität des entfernten Wassers lag unter 10&supmin;&sup5; uCi/cc, was sicheres entlassen des entfernten Wassers in die lebende Umwelt sicherstellt.

Der verbleibende Niederschlag 12 und das Wasser in dem Reaktor 11 werden mit dem Rührer 53 unter Bildung eines Schlamms gerührt und gemischt. Dieser Schlamm des Sediments 12 und des Wassers wird durch das Ventil 14 in 200-Liter- Trommeln 19 geleitet. Jeder Trommel werden 215 kg des Schlamms zugeführt. Ferner werden jeder Trommel 145 kg einer Mischung aus pulvrigem Natriumsilikat und dessen pulvrigem Härtemittel, die im Tank 16 gelagert sind, zugeleitet (die genannte Mischung wird im folgenden als Wasserglas-Verfestigungsmittel bezeichnet). Die Zufuhr des Wasserglas-Verfestigungsmittels wird mittels einer Meßdose 17 berechnet. Das der Trommel 19 zugeführte Wasserglas-Verfestigungsmittel wird mittels des Rührers 54 mit dem Schlamm ausreichend gemischt und die Mischung wird bei Raumtemperatur stehen gelassen, um sich zu verfestigen. In diesem Beispiel wurden 2 verfestigte Körper (jeder in einer Trommel gepackt) hergestellt.

Nach einem Monat des Abbindens wurden die Eigenschaften des verfestigten Körpers untersucht. Der verfestigte Körper hatte im Schnitt eine Struktur wie sie in Fig. 4 gezeigt ist, in der die BaSO&sub4; Teilchen 61 die Flächen, die die Körner aus Ionenaustauschharz 60 umgeben, füllen und sie befanden sich in einem Zustand, in dem sie in dem Verfestigungsmittel 15 festliegen und verfestigt sind. Sowohl das Harz 60 als auch die BaSO&sub4; Teilchen 61 wurden gleichmäßig verteilt festgestellt. Der verfestigte Körper hatte außerdem eine ausreichende Festigkeit, wobei seine uniaxiale Kompressionsfestigkeit über 150 kg/cm² betrug.

Wie oben beschrieben werden entsprechend diesem Beispiel der Erfindung die konzentrierte Abfallflüssigkeit und das gebrauchte Ionenaustauschharz mittels eines Sedimentationsprozesses behandelt, so daß die Abfallbeseitigung erheblich vereinfacht wird und es möglich wird, eine wesentliche Volumenverringerung des Abfalls zu verwirklichen und stabile verfestigte Körper aus Abfallmaterial zu erhalten.

Unter Verwendung der Prozeßvorrichtung der Fig. 1 wurden ferner verfestigte Körper nach dem gleichen Verfahren wie dem des vorhergehenden Beispiels hergestellt außer, daß Zement als Verfestigungsmittel verwendet wurde. Die erhaltenen verfestigten Körper waren so stabil wie diejenigen, die im vorhergehenden Beispiel, in dem Wasserglas als Verfestigungsmittel verwendet wurde, erhalten wurden. In diesem Fall wurden ebenfalls zwei verfestigte Körper gebildet.

Anschließend wurde jeweils die Wasserfestigkeit der unter Verwendung von Zement und Wasserglas als Verfestigungsmittel hergestellten verfestigten Körper untersucht. Zylindrische Proben mit 20 mm im Durchmesser und 40 mm in der Höhe wurden aus den entsprechenden verfestigten Körpern mittels Kernprobenentnahme erhalten. Diese Proben wurden in 500 ml deionisierten Wassers getaucht und ihre Gewichtsveränderung wurde gemessen, wobei die in Fig. 6 gezeigten Ergebnisse erhalten wurden. Der unter Verwendung von Zement als Verfestigungsmittel erhaltene verfestigte Körper erlitt wie durch die gerade Linie 71 gezeigt, die eine ganz ausgezeichnete Wasserbeständigkeit des verfestigten Körpers anzeigt, absolut keine Gewichtsveränderung. Andererseits wies der unter Verwendung von Wasserglas-Verfestigungsmittel hergestellt verfestige Körper wie mit der Kurve 72 gezeigt einen etwa 3-prozentigen Gewichtsverlust in der ersten Phase des Eintauchens auf, erlitt dann aber keine Gewichtsverminderung mehr. Durch Analyse des Tauchwassers wurde bestätigt, daß für den Gewichtsverlust in der Anfangsphase des Eintauchens das Auslecken von Dinatriumhydrogenphosphat (Na&sub2;HPO&sub4;) verantwortlich war, das als Nebenprodukt entsteht, wenn Wasserglas härtet. Von diesem Grad des Ausleckens von Dinatriumhydrogenphosphat aus dem unter Verwendung von Wasserglas-Verfestigungsmittel verfestigten Körper entsteht jedoch kein bemerkenswertes Problem. Prägnanter ist die Tatsache, daß bestätigt wurde, daß der unter Verwendung von Wasserglas-Verfestigungsmittel verfestigte Körper eine um etwa eine Größenordnung geringere Ausleckrate der Radioaktivität aufweist als der unter Verwendung von Zement verfestigte Körper (siehe "The Proceedings of the Fall Subcommittee Meeting of Japan Atomic Energy Society", 1984, G38). Die vorgenannten Ergebnisse bestätigen, daß nach der vorliegenden Erfindung ein verfestigter Körper aus radioaktivem Abfall mit extrem hoher Wasserbeständigkeit gebildet werden kann, unabhängig davon, ob Zement oder Wasserglas als Verfestigungsmittel verwendet wird.

Beispiel 2

Dieses Beispiel setzt den gleichen Prozeß wie Beispiel 1 zur Behandlung der konzentrierten Abfallflüssigkeit ein, um ein Sediment aus Bariumsulphat zu bilden, jedoch wird in diesem Beispiel Natriumsilikat (Wasserglas) aus Natriumionen synthetisiert und das trockene Pulver der zwei Materialien (Bariumsulphat und Natriumsilikat) wird mit dem trockenen Pulver des Ionenaustauschharzes gemischt und die Mischung wird in einer Trommel verfestigt. Fig. 7 zeigt ein Ablaufdiagramm des in diesem Beispiel verwendeten Prozeßsystems. Eine in einem Tank 4 gelagerte konzentrierte Abfallflüssigkeit wird über ein Ventil 7 in einen Reaktor 11 eingeleitet. Dann wird in einem Tank 5 gespeichertes Bariumhydroxid 2 über ein Ventil 8 in die konzentrierte Abfallflüssigkeit in dem Reaktor 11 gegeben. Die Mengen der konzentrierten Abfallflüssigkeit und des eingeleiteten Bariumhydroxids sind gleich denen des Beispiels 1. Die Mischung aus konzentrierter Abfallflüssigkeit und Bariumhydroxid in dem Reaktor 11 wird mittels der Heizung 20 bei 80ºC gehalten und mittels des Rührers 53 für etwa eine Stunde gerührt. Nach diesem einstündigen Rühren wurde festgestellt, daß die Lösung in ein Sediment aus Bariumhydroxid und eine wäßrige Lösung aus Natriumhydroxid umgewandelt war. Dann wurde, während das Innere des Reaktors 11 bei 80ºC gehalten wurde, in einem Tank 27 gelagerte Kieselsäure 23 über ein Ventil 31 in den Reaktor 11 eingeleitet und unter Rühren mittels des Rührers 53 für etwa 2 Stunden zur Reaktion gebracht. Die Zufuhr von Kieselsäure 23 betrug etwa das 1,5-fache der Zufuhr von Bariumhydroxid. Unmittelbar nach der Einleitung von Kieselsäure befand sich die Lösung im Reaktor 11 in einem Zustand, in dem die Teilchen der Kieselsäure in der Lösung verteilt waren, aber die Kieselsäure reagierte allmählich wie in Formel (5) unten gezeigt mit Natriumhydroxid unter Bildung von Natriumsilikat (Wasserglas). In 2 Stunden war die Reaktion völlig beendet und die Teilchen aus Kieselsäure verschwanden.

2NaOH + H&sub2;SiO&sub3; → Na&sub2;O·(SiO&sub2;)&sub2; + H&sub2;O (6)

(Wasserglas)

Als Ergebnis wurde eine Mischung 33 aus Niederschlag aus Bariumsulphat und eine Lösung aus Wasserglas in dem Reaktor gebildet. Diese Mischung 33 wird dann über ein Ventil 36 einem rotierenden Flügelrad-Verdampfer 37 zugeführt. Die Mischung 33 wird in dem Verdampfer 37 getrocknet und pulverisiert und dann durch ein Verzweigungsventil 38 geleitet und als Mischpulver 39 in einem Tank 41 gelagert. Es wurde bestätigt, daß dieses Mischpulver 39 aus Bariumsulphat und Pulver aus Natriumsilikat (Wasserglas) besteht.

Der Schlamm aus gebrauchtem Ionenaustauschharz 3, der im Tank 6 gelagert wird, wird getrennt von der Mischung 33 getrocknet und pulverisiert. D.h., wenn das Ventil 36 geschlossen wird, wird ein Ventil 9 geöffnet, um den Schlamm aus Ionenaustauschharz 3 dem rotierenden Flügelrad-Verdampfer 37 zuzuführen, wo der Schlamm getrocknet und pulverisiert wird. Dann wird er durch das Verzweigungsventil 38 geleitet und in einem Tank 42 gespeichert. Anschließend werden 140 kg des Mischpulvers 39 und 80 kg des Harzpulvers 40 über Ventile 47 und 48 jeweils der Trommel 19 zugeführt und in dieser Trommel miteinander vermischt. Dann werden über ein Ventil 49 etwa 40 kg Härtemittel 43 aus dem Tank 45 der Trommel zugeführt, wobei gleichzeitig etwa 80 kg Wasser 44 von einem Wassertank 46 über ein Ventil 50 zugeführt werden. Die Mischung der zugeführten Materialien wird in der Trommel 19 mit einem Rührer 54 für wenige Minuten gerührt, um eine pastenartige Mischung 51 zu bilden, die so gelassen wird wie sie ist, um sie abbinden und sich selbst verfestigen zu lassen.

Der nach einem Monat Abbinden erhaltene verfestigte Körper hatte wie der in Beispiel 1 hergestellte eine ausgezeichnete Wasserbeständigkeit und eine hohe Festigkeit. So wurde bestätigt, daß unter Verwendung des in diesem Beispiel hergestellten (in dem Reaktor 11 synthetisierten) Wasserglas als Verfestigungsmittel der gewünschte verfestigte Körper mit ausreichend hoher Festigkeit hergestellt werden kann. Da das in diesem Beispiel hergestellte Wasserglas durch Hinzufügen von Kieselsäure (H&sub2;SiO&sub3;) zu Natriumhydroxid (NaOH), das bei der Bildung des Niederschlags aus Bariumsulphat durch Hinzufügen von Bariumhydroxid zu der konzentrierten Abfallflüssigkeit als Nebenprodukt anfällt, synthetisiert wird, ist es ferner möglich, Wasserglas jeder gewünschten Zusammensetzung durch korrektes Einstellen der hinzugefügten Menge an Kieselsäure zu synthetisieren. Im allgemeinen ist Wasserglas durch die chemische Formel Na&sub2;O·nSiO&sub2; dargestellt und seine Zusammensetzung ist gewöhnlicherweise durch das Gewichtsverhältnis von Siliziumoxid (SiO&sub2;) und Natriumoxid (Na&sub2;O) ausgedrückt. Unter Verwendung der in Fig. 7 gezeigten Vorrichtung wurden auch verfestigte Körper in der gleichen Weise wie oben beschrieben jedoch unter Veränderung der hinzugefügten Menge an Kieselsäure 23 hergestellt und ihre Festigkeit wurde gemessen, wobei die in Fig. 8 gezeigten Ergebnisse erhalten wurden. In der Darstellung der Fig. 8 wurde die Wasserglas-Zusammensetzung (SiO&sub2;/Na&sub2;O) als Abszisse aufgetragen und die gemessene uniaxiale Kompressionsfestigkeit des erzeugten verfestigten Körpers als Ordinate. Wie aus der Darstellung ersichtlich, wird die Festigkeit des verfestigten Körpers stark von der Wasserglas-Zusammensetzung beeinflußt. Es ist zu erkennen, daß diejenige Wasserglas-Zusammensetzung, die eine uniaxiale Kompressionsfestigkeit von 150 kg/cm² oder mehr aufweist, was die niedrigste, erlaubte Festigkeit eines verfestigten Abfallkörpers zum Einkippen in die See darstellt, in einem Bereich liegt, in dem das Gewichtsverhältnis SiO&sub2;/Na&sub2;O 1 bis 4 beträgt. Es ist daher empfohlen, Kieselsäure in einer Menge hinzuzufügen, die die Wasserglas-Zusammensetzung (SiO&sub2;/Na&sub2;O) dieses Bereichs bildet. Fig. 9 zeigt die Ergebnisse der Messung der Wasserfestigkeit von verfestigen Körpern, die unter Veränderung der Wasserglas-Zusammensetzung, im übrigen aber auf die gleiche Weise wie oben beschrieben hergestellt und in Wasser getaucht wurden. In Fig. 9 ist die Wasserglas-Zusammensetzung durch das Gewichtsverhältnis SiO&sub2;/Na&sub2;O auf der horizontalen Achse und die Rate der Gewichtsverminderung des verfestigten Körpers auf der vertikalen Achse dargestellt. Aus der Darstellung der Fig. 9 ist ersichtlich, daß sich die Wasserbeständigkeit verbessert, wenn der Anteil an SiO&sub2; in der Zusammensetzung zunimmt, wobei jedoch die Wasserfestigkeit konstant wird, wenn das SiO&sub2;/Na&sub2;O Verhältnis 1 oder größer wird. Dies kann der Tatsache zugeschrieben werden, daß SiO&sub2; selber unlöslich ist und die Hauptstruktur des verfestigten Körpers bildet, während Na&sub2;O dazu neigt, ein lösliches Salz zu bilden, so daß eine Zunahme von Na&sub2;O zu einer Verringerung der Wasserfestigkeit führt. In Bezug auf den in Fig. 8 gezeigten optimalen Bereich der uniaxialen Kompressionsfestigkeit ist es empfehlenswert, daß SiO&sub2;/Na&sub2;O Verhältnis im Bereich von 1 bis 4 auszuwählen.

Unter Verwendung der Verarbeitungsvorrichtung der Fig. 7 wurden weiterhin verschiedene verfestigte Körper hergestellt, indem das Mischungsverhältnis des Mischpulvers 39 aus pulverisiertem Bariumsulphat und Wasserglas und dem Pulver des Ionenaustauschharzes 40 verändert wurde und ihre Festigkeit wurde gemessen. Als Ergebnis wurde festgestellt, daß die uniaxiale Kompressionsfestigkeit des verfestigten Körpers stark von der Menge an Harz in dem verfestigten Körper abhängt. D.h., die Festigkeit des verfestigten Körpers verringert sich, wenn der Anteil an Harz zunimmt und die Festigkeit erhöht sich, wenn der Anteil an Harz abnimmt. Da es für den verfestigten Körper praktisch notwendig ist, eine uniaxiale Kompressionsfestigkeit von 150 kg/cm² oder mehr zu erhalten, wird die Abfall-Packungsdichte verringert, wenn der Harzanteil in dem Abfall hoch ist, aber die Packungsdichte kann erhöht werden, wenn der Harzanteil niedrig ist. Fig. 10 ist eine Darstellung, die das Herstellungsverhältnis der Trommeln (verfestigte Körper) zeigt, wenn verfestigte Körper, die die uniaxiale Kompressionsfestigkeit von 150 kg/cm² erfüllen, unter Veränderung des Verhältnisses des Harzpulvers zu dem Mischpulver aus Abfall (Mischung aus Harzpulver und Bariumsulphat) und Wasserglas hergestellt werden. Wie aus der Darstellung ersichtlich ist, war das Herstellungsverhältnis bei der vorliegenden Erfindung am niedrigsten, wenn das Verhältnis von Harzpulver zu Bariumsulphat wie in Kurve D gezeigt 40 bis 70% betrug. In dem Fall, in dem Harzpulver und das Mischpulver aus Bariumsulphat und Wasserglas getrennt voneinander verfestigt wurden, war das (mit Kurve E gezeigte) Herstellungsverhältnis der Trommeln stets höher als in dem Fall, in dem die verfestigten Körper nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellt wurden (Kurve D). Wie mit Kurve D gezeigt, ist das Herstellungsverhältnis der Trommeln im Falle der vorliegenden Erfindung am niedrigsten, d. h. die Abfall- Packungsdichte pro Trommel ist am höchsten, wenn der Harzanteil in dem Abfall etwa 40 bis 50% beträgt. Der Grund dafür ist folgender. In Beispiel 2 wird das in dem Umwandlungsprozeß der konzentrierten Abfallflüssigkeit in ein Sediment aus Bariumsulphat gebildete Natriumhydroxid (NaOH) vollständig in Wasserglas umgewandelt, das als Verfestigungsmittel dient, so daß die Bildung von Wasserglas von der Menge an konzentrierter Abfallflüssigkeit bestimmt wird. Daher wird der Anteil an Wasserglas mehr als notwendig größer als der an Bariumsulphat, so daß die Abfall-Packungsdichte auf die Größenordnung von 30 Gew.-% reduziert wird, obwohl die Festigkeit des verfestigten Körpers höher als 150 kg/cm² wird. Wenn der Harzinhalt in dem Abfall durch Zusatz von Harzpulver zu Bariumsulphat erhöht wird und sein Anteil 40 bis 50 Gew.-% erreicht, wird die Menge an gebildetem Wasserglas so groß, daß eine Festigkeit des verfestigten Körpers von gerade 150 kg/cm² erhalten werden kann. Da Harzpulver in einer der Verringerung an erzeugtem Wasserglas entsprechenden Menge hinzugefügt wurde, wird die Abfall-Packungsrate pro Trommel am höchsten.

In Siedewasserreaktor-Kernkraftwerken beträgt das Verhältnis der Erzeugung von Bariumsulphat zu Harz etwa 3:7, so daß das Verfahren zur Abfallbehandlung vereinfacht wird, wenn der Anteil an Harz bei diesem Beispiel der Erfindung in der Praxis zu 70 Gew.-% ausgewählt wird. In diesem Fall wird die Abfall-Packungsdichte, wie durch Punkt d der Kurve D gezeigt, etwas erniedrigt. Dies liegt daran, daß die Erzeugung von Wasserglas verringert ist und es notwendig ist, Wasserglas von außen hinzuzufügen, um die Festigkeit des verfestigten Körpers von 150 kg/cm² zu erfüllen. Wenn Bariumsulphat und Harz mehrfach verfestigt werden, wird die Zahl der erzeugten Trommeln stets höher als bei der vorliegenden Erfindung. Dies liegt daran, daß dann, wenn Harz einzeln verfestigt wird, die maximale Abfall-Packungsdichte, die die Festigkeit des verfestigten Körpers von 150 kg/cm² erfüllt, wie durch Kurve A in Fig. 5 gezeigt etwa 25% beträgt und dann, wenn Bariumsulphat einzeln behandelt wird, die Menge an erzeugtem Wasserglas wie oben erwähnt überflüssig wird, was eine Verringerung der maximal erlaubten Bariumsulphat-Packungsdichte auf etwa 30 Gew.-% erzwingt.

Beispiel 3

Dieses Beispiel ist in Fig. 11 dargestellt.

In diesem Beispiel wird die konzentrierte Abfallflüssigkeit zunächst in der Form eines Sediments aus Bariumsulphat abgeschieden und dann wird Harz hinzugefügt, um es NaOH in der übrigen Flüssigkeit adsorbieren zu lassen. Nur dann, wenn die Menge an hinzugefügtem Harz nicht ausreicht, das gesamte NaOH zu adsorbieren, wird etwas NaOH übrig bleiben. In diesem Fall wird Kieselsäure 23 aus dem Tank 27 in den Reaktor 11 eingeleitet, wo NaOH verbleibt, um ein Verfestigungsmittel (Wasserglas) zu synthetisieren. Im Ergebnis verbleibt im Reaktor 11 eine wäßrige Lösung, die unlösliches Bariumsulphat, inaktiviertes Harz und Wasserglas enthält. Dann wird das Material aus diesem Reaktor 11 in einen Zentrifugal-Dünnfilmtrockner 37 geleitet, wo das Material getrocknet und pulverisiert wird, und dann wird es durch Hinzufügen eines Verfestigungsmittels, eines Härtemittels und Wasser verfestigt. Da das Verfestigungsmittel (synthetisiertes Wasserglas) bereits im trockenen Pulver auftritt, wird Verfestigungsmittel im Verfestigungsschritt nur zum Einleiten der Fehlmenge hinzugefügt.

Anstatt es zu trocknen und zu pulverisieren, kann das Reaktionsprodukt in dem Reaktor auch mittels eines Konzentrators zu einem Schlamm verarbeitet werden. In diesem Fall ist es nicht notwendig, im Verfestigungsschritt Wasser hinzuzufügen. Da in diesem Beispiel dann, wenn die Menge an Harz zu wenig ist, Kieselsäure zur Bildung von Wasserglas hinzugefügt wird, ist ein Verarbeitungssystem vorgesehen, daß sich an Schwankungen der Menge an Harz selbst anpassen kann.

Teile in Fig. 11 mit den gleichen Bezugszeichen, wie die in den Fig. 1 und 7 verwendeten, bezeichnen gleiche oder entsprechende Teile.

Beispiel 4

Dieses Beispiel betrifft den Fall, in dem die vorliegende Erfindung auf die Behandlung von aus Natriumborat zusammengesetzter Abfallflüssigkeit, die von Druckwasserreaktor-Kernkraftwerken erzeugt wird, angewendet wurde. In diesem Beispiel verläuft die Unköslichkeitsreaktion auf die durch folgende Formel ausgedrückte Weise:

Na&sub2;B&sub4;O&sub7; + Ba(OH)&sub2; → BaB&sub4;O&sub7; + 2NaOH (7)

(Niederschlag)

Bariumborat (BaB&sub4;O&sub7;) ist ebenfalls ein unlösliches Sediment und das Unlöslichmachen kann daher auf gleiche Weise wie bei der aus Natriumsulphat zusammengesetzten Abfallflüssigkeit erreicht werden. In diesem Fall besteht jedoch die Möglichkeit, daß die Reaktionslösung zähflüssig wird und sich der Sedimentation widersetzt, wenn der Prozeß nicht bei einer Temperatur über 60ºC, vorzugsweise etwa 80ºC durchgeführt wird. Andere Behandlungen können in vollständig gleicher Weise wie in den vorhergehenden Beispielen 1 bis 3 durchgeführt werden.

Beispiel 5

Hier wird der Fall betrachtet, in dem eine von Kernbrennstoff-Wiederaufarbeitungsanlagen erzeugte Natriumsulphat-Abfallflüssigkeit behandelt wird. In diesem Fall verläuft die Unlöslichkeitsreaktion wie folgt:

2NaNO&sub3; + Ba(OH)&sub2; → Ba(NO&sub3;)&sub2; + 2NaOH (8)

Ein Unlöslichmachen kann auf umfassende Weise ebenfalls mit Ba(NO&sub3;)&sub2; erreicht werden, da dessen Löslichkeit unter 1/10 der von NaNO&sub3; liegt. Die Sedimentation kann ferner auf einfache Weise bei Normaltemperatur erreicht werden. Andere Prozesse können einfach in der Weise der oben beschriebenen Beispiele 1 bis 3 durchgeführt werden.

Beispiel 6

Wenn ein Ionenaustauschharz mit etwa 10-fach größerer Austauschkapazität als der derzeit verwendeten verwendet wird oder wenn die Menge an erzeugter, konzentrierter Abfallflüssigkeit nur etwa 1/10 des gewöhnlichen Niveaus beträgt, ist es möglich, ein Unlöslichwerden ohne Hinzufügen von Bariumhydroxid zu erreichen, da in diesen Fällen sowohl Anionen als auch Kationen in der Abfallflüssigkeit vollständig durch das Ionenaustauschharz adsorbiert werden können. Nach diesem Beispiel besteht keine Notwendigkeit, Bariumhydroxid hinzuzufügen und der radioaktive Abfall kann allein unter Verwendung von Ionenaustauschharz zu einem unlöslichen Sediment gemacht werden.

Wenn die Abfallflüssigkeit mit einem Zusatz oder einer Mischung von 2 oder mehr mischbaren Zusätzen behandelt wird, die in der Lage sind, Schwefelsäureionen und Alkalimetallionen in einen unlöslichen Niederschlag umzuwandeln, wird ferner das Hinzufügen von Ionenaustauschharz 3 in den Beispielen 1 bis 3 überflüssig. Nach diesem Beispiel ist die Verarbeitung von Abfallflüssigkeit möglich, ohne daß man sich auf die Abfallbehandlungskapazität von Ionenaustauschharz stützt. Die in diesem Beispiel verwendbaren Zusätze umfassen kommerziell erhältliche Detergens-Builder (Weichmachemittel für hartes Wasser). Ein typisches Beispiel eines solchen phosphorfreien Builders ist synthetischer Zeolith. Dieser Stoff wird als anorganischer Ionenaustauscher angesehen. Wenn Bariumionen vorher auf diesem synthetischen Zeolith adsorbiert werden, kann er bei Vorliegen einer großen Menge an Natriumionen Natriumionen adsorbieren und Bariumionen freisetzen. Dies ermöglicht eine gleichzeitige Umwandlung sowohl von Schwefelsäureionen als auch von Natriumionen in unlösliche Stoffe. Andere Zusätze als der synthetische Zeolith können genauso auf den Prozeß dieses Beispiels angewendet werden, wenn ein solcher Zusatz verfügbar ist, der in der Lage ist, Schwefelsäureionen und Natriumionen gleichzeitig in einen unlöslichen Niederschlag umzuwandeln.

Wie oben beschrieben ist es nach der vorliegenden Erfindung möglich, die Verarbeitung, Beseitigung und Lagerung von radioaktiver Abfallflüssigkeit und gebrauchtem Ionenaustauschharz in einem geschlossenen System durchzuführen und die Verarbeitungsschritte und die Vorrichtung können erheblich vereinfacht werden. Nach der vorliegenden Erfindung ist es außerdem möglich, eine Abfallpackung radioaktiven Abfalls mit hoher Festigkeit und Wasserbeständigkeit herzustellen und eine beträchtliche Verringerung des Volumens radioaktiven Abfalls zu erzielen.


Anspruch[de]

1. Abfallpackung radioaktiven Abfalls mit Teilchen radioaktiven Abfallmaterials niedrigen Elastizitätsmoduls, Teilchen radioaktiven Abfallmaterials hohen Elastizitätsmoduls und einem Verfestigungsmittel, in dem die genannten Teilchen des radioaktiven Abfallmaterials hohen Elastizitätsmoduls und die genannten Teilchen des radioaktiven Abfallmaterials niedrigen Elastizitätsmoduls in einem nahezu homogen verteilten Zustand festliegen, wobei das Verfestigungsmittel im wesentlichen aus einer anorganischen Kieselsäureverbindung besteht.

2. Abfallpackung nach Anspruch 1, wobei die genannten Teilchen des radioaktiven Abfallmaterials niedrigen Elastizitätsmoduls Teilchen eines einem Kernkraftwerk entnommenen, gebrauchten Ionenaustauschharzes darstellen.

3. Abfallpackung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die genannten Teilchen des radioaktiven Abfallmaterials hohen Elastizitätsmoduls Teilchen mindestens eines Stoffes darstellen, der aus der aus Chlorid, Sulphat, Nitrat und Borat von Alkalimetallen oder Erdalkalimetallen bestehenden Gruppe ausgewählt ist.

4. Abfallpackung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die genannten Teilchen des radioaktiven Abfallmaterials hohen Elastizitätsmoduls unlösliche Teilchen darstellen, die durch Hinzufügen von Hydroxid eines Erdalkalimetalls zu einer von einem Kernkraftwerk erzeugten radioaktiven Abfallflüssigkeit hergestellt sind.

5. Abfallpackung nach Anspruch 4, wobei die genannten unlöslichen Teilchen Teilchen aus Bariumsulphat, Bariumborat oder Bariumnitrat sind.

6. Abfallpackung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die anorganische Kieselsäureverbindung Zement ist.

7. Verfahren zur Herstellung einer Abfallpackung radioaktiven Abfalls nach einem der Ansprüche 1 bis 6, umfassend:

Hinzufügen eines Stoffes, der sich unter Bindung mit Anionen einer radioaktiven Abfallflüssigkeit als unlöslicher Stoff absetzt, zu einer radioaktiven Abfallflüssigkeit, um einen unlöslichen Niederschlag der genannten Anionen in der Abfallflüssigkeit zu bilden, dann

Hinzufügen eines festen Stoffes, der Kationen in der Abfallflüssigkeit adsorbiert, zu der radioaktiven Abfallflüssigkeit, um die genannten Kationen in der Abfallflüssigkeit sich zusammen mit dem genannten festen Stoff absetzen zu lassen, und

Verfestigen der Mischung der genannten zwei Typen von Niederschlägen, um die genannte Abfallpackung zu bilden.

8. Verfahren zur Herstellung einer Abfallpackung radioaktiven Abfalls nach Anspruch 7, wobei die Kationen in der Abfallflüssigkeit mit dem festen Stoff ausgefällt werden und der flüssige Teil und der Niederschlag dann voneinander getrennt werden.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, wobei die radioaktive Abfallflüssigkeit eine wäßrige Lösung ist, die im wesentlichen aus Schwefelsäure, Borsäure, Salpetersäure, Natriumsulphat, Natriumborat und/oder Natriumnitrat, oder einer Mischung zweier oder mehr dieser Stoffe besteht.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei der Stoff, der Kationen in der radioaktiven Abfallflüssigkeit bindet, ein Hydroxid oder ein Oxid eines Erdalkalimetalls darstellt.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei der feste Stoff, der Kationen in der radioaktiven Abfallflüssigkeit adsorbiert, ein einem Kernkraftwerk entnommenes, gebrauchtes Ionenaustauschharz oder gebrauchtes Cellulose-Filterhilfsmittel ist.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11, wobei ein hydraulisches Verfestigungsmittel als Verfestigungsmittel zur Verfestigung des Niederschlags verwendet wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei das zum Ansetzen des hydraulischen Verfestigungsmittels verwendete Wasser ein Flüssiganteil ist, der nach Trennung des Niederschlags von der radioaktiven Abfallflüssigkeit zurückgeblieben ist.

14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei der zum Ansetzen des hydraulischen Verfestigungsmittels verwendete Flüssiganteil ein solcher ist, der gleich wie gewöhnliches Wasser in solchem Maße umgewandelt wurde.

15. Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Kationen in der Abfallflüssigkeit durch Hinzufügen eines festen Stoffes, der Kationen in der Abfallflüssigkeit adsorbiert, ausgefällt werden und die übrige Abfallflüssigkeit in gewöhnliches Wasser umgewandelt wird.

16. Verfahren nach Anspruch 7, wobei Bariumhydroxid zu einer radioaktiven Abfallflüssigkeit, die im wesentlichen aus Natriumsulphat besteht und bei etwa 80ºC gehalten wird, hinzugefügt wird, um Bariumsulphat zu erzeugen und auszufällen, wobei dann ein gebrauchtes Ionenaustauschharz zu der genannten Abfallflüssigkeit hinzugefügt wird, so daß Natriumionen in der Abfallflüssigkeit auf dem Ionenaustauschharz adsorbiert werden und sich mit dem Harz absetzen, und wobei die Niederschläge mit dem Verfestigungsmittel verfestigt werden.

17. Verfahren nach Anspruch 16, wobei die hinzugefügte Menge Ionenaustauschharzes gewichtsmäßig etwa das 2,3-fache der erzeugten Menge Natriumhydroxid beträgt.

18. Verwendung einer Vorrichtung zur Herstellung einer Abfallpackung radioaktiven Abfalls in einem Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Vorrichtung einen Tank zur Lagerung einer radioaktiven Abfallflüssigkeit, einen Zusatztank zur Lagerung eines Stoffes, der Anionen in der radioaktiven Abfallflüssigkeit bindet und sich als unlöslicher Stoff absetzt, einen Tank zur Lagerung eines festen Stoffes, der Kationen in der Abfallflüssigkeit adsorbiert, einen Reaktor, in dem die radioaktive Abfallflüssigkeit und die Stoffe aus dem Zusatztank und dem Feststofftank gemischt werden und sich als unlöslicher Niederschlag absetzen, und einen Tank zur Lagerung eines Verfestigungsmittels zur Verfestigung des unlöslichen Niederschlags umfaßt.

19. Verwendung einer Vorrichtung zur Herstellung einer Abfallpackung radioaktiven Abfalls in einem Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Vorrichtung einen Tank zur Lagerung einer radioaktiven Abfallflüssigkeit, einen Zusatztank zur Lagerung eines Stoffes, der Anionen in der radioaktiven Abfallflüssigkeit bindet und sich als unlöslicher Stoff absetzt, einen Tank zur Lagerung von Kieselsäure, einen Reaktor, in dem die radioaktive Abfallflüssigkeit und die Stoffe aus dem Zusatztank und dem Kieselsäuretank gemischt werden, um ein radioaktives Abfallmaterial sich absetzen zu lassen, um einen unlöslichen Niederschlag zu bilden, während eine Alkalisilikatlösung gebildet wird, einen Feststofftank zur Lagerung eines Schlamms von Teilchen eines radioaktiven Abfallmaterials niedrigen Elastizitätsmoduls, einen Trockner zur Konzentration oder Trocknung und Pulverisierung der Stoffe aus dem Reaktor und dem Feststofftank, und einen Verfestigungskessel, in dem Wasser und ein Alkalisilikatlösungs-Härtemittel mit dem unlöslichen Stoff, den Teilchen radioaktiven Abfallmaterials und Alkalisilikat, die mittels des Trockners getrocknet oder konzentriert wurden, gemischt werden und in dem die Mischung verfestigt wird, umfaßt.

20. Verwendung einer Vorrichtung zur Herstellung einer Abfallpackung radioaktiven Abfalls in einem Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Vorrichtung einen Tank zur Lagerung einer radioaktiven Abfallflüssigkeit, einen Zusatztank zur Lagerung eines Stoffes, der Anionen in der radioaktiven Abfallflüssigkeit bindet und sich als unlöslicher Stoff absetzt, einen Tank zur Lagerung von Kieselsäure, einen Tank zur Lagerung eines Feststoffs, der Kationen in der Abfallflüssigkeit adsorbiert, einen Reaktor, in dem die radioaktive Abfallflüssigkeit und der Stoff aus dem Zusatztank und dem Kieselsäuretank gemischt werden, um das radioaktives Abfallmaterial sich absetzen zu lassen, um einen unlöslichen Niederschlag zu bilden, während eine Alkalisilikatlösung gebildet wird, einen Trockner zum Konzentrieren oder Trocknen und Pulverisieren des Materials von dem Reaktor, und einen Verfestigungstank, in dem Wasser und ein Alkalisilikatlösungs-Härtemittel mit dem unlöslichen Stoff und Alkalisilikat, die mittels des Trockners konzentriert oder getrocknet wurden, gemischt werden und in dem die Mischung verfestigt wird, umfaßt.







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