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    公开号:WO1984000441A1
    申请号:PCT/EP1983/000169
    申请日:1983-07-04
    公开日:1984-02-02
    发明作者:Franz Joseph Gattys
    申请人:Gattys Tech；
    IPC主号:C02F1-00
    专利说明:
    [0001] Verweπ dun g de r in den Ab fall -Lösungen aus Brennele en tεn -
    [0002] ! I ι
    [0003] Aufarbeitungs-Anlagen enthaltenen hochradioaktiven Bestandteil
    [0004] Die Aufarbeitung abgebrannter Brennelemente aus Kernreaktoren ist ein nach wie vor nicht voll befriedigend gelöstes Problem. Sie erfolgt bisher in der Weise, daß die Brennelemente zunächst in heißer Salpe ersäure gelöst, die, die Lösung nach Isolierung und Abtrennung der anderweit wiederverwertbaren Uran- und Pluto- niumbestandteile zunächst einer Aufkonzentrierung und Denitrie- rung sowie einer Vortrockπung und Kalzinierung unterworfen wird, worauf die derart konzentrierten hochradioaktiven Bestandteile i eine Glasmatrix und diese wiederum in eine Bleipackung einge¬ schmolzen wird, die in entsprechenden Behältern in einem Endla- ger abgelagert wird. Sowohl das Aufarbeitungsverfahren selbst, insbesondere dessen Kalzinierungsstufe , als auch die Vorbereitun zur Endlagerung und die Endlagerung selbst, bereiten bekanntlich erhebliche Probleme wegen der möglichen Umweltbelastungen währen der Aufarbeitungsphase und der erheblichen Temperaturentwicklung in der Endlagerung, deren Minimierung auf eine vertretbare Größe einen erheblichen Kostenaufwand verursacht.
    [0005] Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer anderwei-
    [0006] OMPI tigen Verwendung der ausgebrannten Brennelemente und die Erfindu besteht darin, daß die in den Abfall-Lösungen aus Kernbrennstoff Aufbereitungsanlagen enthaltenen hochradioaktiven Bestandteile, insbesondere Caesium 137 und Rubidium 106 zur Hygienisierung von Klärschlamm und/oder Rückgewinnung des Restwärmepotentials zur G winnung von Niedrigtemperaturwärme herangezogen wird.
    [0007] Auf diese Weise werden die als Problem-Abfälle angesehenen Abfal Materialien aus Kernreaktoren einer außerordentlich nutzbringend Verwendung zugeführt, und zwar bei der Hygienisierung von Klär¬ schlamm unter Ausnutzung der Gammastrahlung und bei der Restener gieverwertung zur Gewinnung von Niedertemperaturwärme etwa für d Brauchwassergewinnung von Haushalten.
    [0008] Es ist bekannt, daß Klärschlämme in großem Umfang wertvolle Pfla zen-Nährstoffe, wie beispielsweise Stickstoff-, Phosphorverbindu gen, organische Substanzen und Spurenelemente enthalten, deren Einsatz in der Landwirtschaft bisher daran scheitert, daß sie in ihrer überwiegenden Zahl große Mengen an Krankheitserregern ent- halten. Untersuchungen haben gezeigt, daß die Klärschlämme auch nach einer Kompostierung unter Sauerstoffzuführung in großem Um¬ fang Sal onellen, Enterokokken und Enterobakteriazeen, sowie darüberhinaus in großem Umfang Tierparasiten enthält, die den Einsatz der Klärschl mme als Düngemittel auch nach Einschaltung einer Kompostierungsstufe unmöglich mach. In diesem Bereich könn die hochradioaktiven Abfallmaterialieπ aus Kernreaktoren mit gro Nutzen eingesetzt werden, durch deren Gamma-Strahlung eine voll-
    [0009] OMPI ständige Zerstörung der bakteriellen Krankheitserreger und tier schen Parasiten ohne Schädigung der als Düngemittel wertvoll Pflanzεnnährstoffe erreicht wird. Eine Kontaminierung der be¬ strahlten Klärschlämme tritt nicht ein. Es hat sich vielmehr ge- zeigt, daß durch die Bestrahlung der Klärschlämme in der angege benen Weise die Keimfähigkeit von Unkrautsamen im Klärschlamm ze stört und die Entwässerungsfähigkeit des Schlammes wesentlich ve bessert wird, so daß die Entwässerung des Schlammes auch ohne Zentrifugieren oder Pressen bzw. Einsatz von Flockungsmitteln be schleunigt wird. Der in der erfindungsgemäßen Weise behandelte
    [0010] Schlamm bleibt wasserdurchlässig, so daß sich bei" Einsatz als Dü gemittel auf dem Ackerboden keine undurchlässige Kruste bildet. Die erfindungsgemäße ' Verfahrensweise ist umweltfreundlich, ver¬ braucht keinen Sauerstoff, entwickelt keine Gase und setzt keine organischen Stickstoff erbindungen frei, so daß auch die bei an¬ derweitigen Aufbereitungsverfahren bekannte Geruchsbelästigung nicht zu befürchten ist. Der Einsatz ist außerordentlich wirtsch lich, die Isolierung und Einschmelzung in Glasmatrix erfolgt ohn Zusatzkosten im Rahmen des erforderlichen Aufbereitungsverfahren wobei infolge der Nutzbarmachung für den angegebenen Zweck die Endlagerkosten entfallen.
    [0011] Unter denselben Kostengesichtspunkteπ ergibt sich ebenfalls ein nutzbringender Einsatz der hochaktiven Abfallmaterialien bei der Gewinnung von Niedertemperaturwärme, die mit Erfolg bei der Brau wassergewinnung im Haushaltsbereich und in der Landwirtschaft, be spielsweise zur Bodenerwärmung eingesetzt werden kann. Geht man
    [0012] OM7I - von einem Anfall von jährlich 1 560 mm Abfallmaterialien aus, was einem Anfall von ca 1000 m verglasten Pellets entspricht, ergäbe sich bei einer energetischen Strahlung von ca. 20 150 kcal/mm 3 eine nutzbare Energie von etwa 176,5 x 109 kcal/Jahr, die sich infolge der aufgrund der Halbwertzeit 30-jährigen Nutz dauer bis zum Jah 2 000 auf einen Energieanteil von etwa 10 ό de zu dieser Zeit voraussichtlich in der Bundesrepublik benötigten Energie addiert. Hierbei kann davon ausgegangen werden, daß aus dem Pelletsilo Wasser mit einer Temperatur von 70 bis 80 C an fällt, das entweder unmittelbar über den Sekundarkreis als Brau wasser für die Raumbeheizung verwendet oder durch Wärmepumpen-A gen auf das für anderweitige Benutzung erforderliche Temperatur veau gebracht wird.
    [0013] Nachstehend sind zwei Beispiele einer erfindungsgemäßen Verwen- düng von aus Abfall-Lösungen aus Kernbrennstoffen rückgewonnene hochradioaktiven Materialien anhand der beigefügten Zeichnung b schrieben. Es zeigen
    [0014] Fig.l. eine schematische Darstellung einer Standarteinricht zur Hygienisierung von Klärschlamm
    [0015] Fig.2 eine schematische Darstellung eines Pεlletsilos zur Rückgewinnung von Restwärmeenergie
    [0016] In Fig. 1 der Zeichnung ist mit 3 ein strahluπgssicher ummantel ter Behälter bezeichnet, der zweckmäßig zur Erhöhung der Sicher heit im Erdreich verlegt ist. In dem Behälter 3 ist ein doppelw diges Innengefäß 2 als Träger für die Glasmatrix 1 vorgesehen e derart, daß in dem einen Ringraum bildenden Doppelwandgefäß Glasperlen in loser Schütte aufgeschüttet sind. Der Innenraum des Innengefäßes 2 und das Außengefäß 3a sind jeweils an ihren unteren Enden über eine nach außerhalb geführte Rohrleitung 6 miteinander verbunden, in der eine Umwälzpumpe 5 eingegliedert ist. Die Umwälzpumpe dient gleichzeitig zum Abziehen des Klär¬ schlammes aus dem Behälter nach der Behandlung. Eine Zuleitung dient der Einspeisung des Klärschlammes in den Behälter, eine w tere Leitung 8 als Entlüftungsleitung. Der Behälter ist mit ein strahlungssicheren Abschirmung 4 nach oben verschlossen.
    [0017] Zur Behandlung wird der Klärschlamm über die Leitung 7 in den Behälter 3 bis zu dessen vollständiger Füllung eingebracht und derart von der Pumpe 5 in dem Behälter umgewälzt, daß der außer¬ halb des Innengefäßes 2 befindliche Schlamm abgezogen und von de Pumpe 5 über die Leitung 6 in den von dem Innengefäß umschlosse¬ nen Raum gepumpt wird. Er steigt unter dem Druck des nachdrängen den Klärschlammen in dem Gefäß 2 auf und tritt über die Oberkant in den außerhalb des Innengefäßes 2 gelegenen Raum über, in dem . er wiederum nach untenabströmt. Der Klärschlamm wird auf diese Weise auf seinem gesamten Umlaufweg in dem Behälter intensiv be¬ strahlt und in der angegebenen Weise hygienisiert. Nach vollstän diger Hygienisierung wird der Klärschlamm von der Pumpe 5 aus be den Behälterteilen über die nach außen - in der Zeichnung nach rechts - geführte Leitung vollständig abgezogen.
    [0018] Der in Fig. 2 wiedergegebene Wärmerückgewinnungs-Pelletsilo be¬ steht ebenfalls aus einem mit einer Abschirmung versehenen Behäl ter 10, in dem in loser Schütte die das radioaktive Material ent
    [0019] f OMPI haltenden Pellets oder Glasperlen 11 aufgeschüttet sind. Einra¬ gend in den Behälter 10 sind Wärmekammerπ 12 ausgebildet, in de nen Umlaufleitungen für ein Wärmeträgermedium geführt sind, übe die sich die im Silo entwickelnde Wärme abgeführt wird.
    [0020] Am Kopf des Behälters 10 ist ein Thermostatventil 13 vorgesehen, das bei einer sich gegebenenfalls bei ungenügender Wärmeabführuπ über die Umlaufleitungen oder Ausfall der Anlage ergebenden Übe
    权利要求:
    ClaimsPatentansprüche
    1. Verwendung der in den Abfall-Lösungen aus Brennelementen Aufarbeitungs-Anlagen enthaltenen hochradioaktiven Bestandteile insbesondere Caesium 137 und Rubidium 106 zur Hygienisierung vo Klärschlamm und/oder Gewinnung von Niedertemperatur-Wärme für d Brauch asserbereitung.
    2. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die hochradioaktiven Bestandteile aus der Abfall-Lösung durch De nitrierung mit Paraformaldehyd in Abwesenheit von Kaliumhydrogεn sulfat oder mit Oxalsäure denitriert und anschließend in an sich bekannter Weise pelletisiert oder in einer Glasmatrix zu Glasper len verschmolzen werden, worauf die Pellets bzw. Glasperlen in l ser Schütte in einer Standarteinrichtung unter Nutzung ihrer Gam mastrahlung zur Hygienisierung von Klärschlamm oder unter Nutzun der Reststrahlung zur Gewinnung von Niedertemperaturwärme einge¬ setzt werden.
    3. Pelletsilo zur Verwendung der hochradioakti en Bestandtei le aus Abfall-Lösungen von Kernbrennstoff- Aufbereitungsanlagen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in einεm strahlungssichεr ummantelten Behälter (3) ein doppelwandiges Inn gefäß (2) als Träger für die Glasmatrix (1), beispielsweise von
    OMfI loser Schütte aufgeschütteten Pellets oder Glasperlen, angeordne ist, wobei das Innengefäß (2) mit dem Behälter (3) über eine nac außerhalb geführte Rohrleitung (6) miteinander verbunden sind, i der eine Umwälzpumpe (5) eingegliedert ist.
    4. Pelletsilo zur Verwendung der hochradioaktiven Bestandtei aus Abfall-Lösungen von Kernbrennstoff-Aufbereitungsanlagen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in einem strahlun sicher ummantelten Behälter (9, 10) die das radioaktive Material enthaltenden Pellets bzw. Glasperlen (2) in loser Schütte aufge¬ schüttet und in dem Behälter (10) Wärmekammerπ (12) ausgebildet sind, "in denen Umlaufleitungen für ein der Abführung der sich im Behälter entwickelnden Wärme dienendes Wärmeträgermedium geführt sind.
    5. Pelletsilo nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß am Kopf des Behälters ein Thermostatventil 13 vorgesehen ist, da bei einer sich bei ungenügender Wärmeabführung über die Umlaufle tungen, ergebenden Überhitzung öffnet und über Bodenöffnungen (14 eine Luftspüluπg zur Abführung der Überschußwärme in Gang setzt.
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    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
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    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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