Einrichtung zum Einbetonieren von radioaktiven Abfällen in Abfallfässern

Abstract

 Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Einbetonieren von radioaktiven Abfällen in Abfallfässern, wobei die Mischungsbestandteile in das Faß gegeben werden und die Betonbildung nach Durchmischung direkt in demselben erfolgt, mit einer abgeschirmten und alpha-dichten Zelle, an welche die Beschickungsöffnung des leeren Fasses mittels einer Öffnung im Zellenboden anschließbar ist und wobei die Öffnung mittels eines wegschwenkbaren Doppeldeckels verschließbar ist.
In einer abgeschirmten Zelle (1) ragt von der Oberseite her ein hohler Abschirmzylinder (2) in dessen Innenraum die Mischwerkzeuge (3) in aus dem Fass herausgezogenen Zustand gelegen sind.
Diese Mischwerkzeuge sind zum Mischvorgang nach unten in dass Fass aus dem Zylinder heraus absenkbarbzw. in ihm wieder anhebbar und dabei ist in dem Zylinder eine Abschirmplatte (6) vertikal gleitend gelagert auf welcher der Antrieb (8,9) für alle Mischwerkzeuge sitzt.

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Einbetonieren von radioaktiven Abfällen in Abfallfässern, wobei die Mischungsbestandteile in das Faß gegeben werden und die Betonbildung nach Durchmischung direkt in demselben erfolgt, mit einer abgeschirmten und alpha-dichten Zelle, an welche die Beschickungsöffnung des leeren Fasses mittels einer Öffnung im Zellenboden anschließbar ist und wobei die Öffnung mittels eines wegschwenkbaren Doppeldeckels verschließbar ist.

[0002] Die Betonierung bzw. Zementierung von flüssigen und festen radioaktiven Abfällen mit dem Ziel einer Fixierung dieser Abfälle an Zement in sogenannten Zementierungs- oder Betonierungsanlagen ist ein wesentlicher Bestandteil der Beseitigung radioaktiver Abfälle. Die bisher bekannten Anlagen haben vorallem den Nachteil, daß wesentliche mechanische Komponenten dieser Teile sich in einem alpha-kontaminierten und hoher Strahlung ausgesetzten Raum befinden. Diese Anordnung hat zur Folge, daß zwar die Anlage mit sehr geringer Strahlenbelastung betrieben werden kann, jedoch bei Reparatur- und Wartungsarbeiten hohe Strahlendosisleistungen anfallen können.

[0003] Es wurde nun versucht, alle möglichen Reparatur- und Wartungsarbeiten unter Zuhilfenahme von Manipulatoren und anderen Fernbedienungseinrichtungen durchzuführen. Die Bewegungsfreiheit dieser Einrichtungen ist jedoch sehr begrenzt, so daß größere Arbeiten sich nicht durchführen lassen, oder aber den Einbau von komplizierten und teuren elektrischen Kraftmanipulatoren voraussetzen. Wie bereits erwähnt, besteht bei diesen Anlagen der Nachteil, daß entweder ein sehr hoher apparativer Aufwand erforderlich ist, oder bei Reparaturen von Hand eine relativ hohe Strahlenbelastung für das Personal auftreten könnte.

[0004] Die vorliegende Erfindung hat nun die Aufgabe, eine einfach und sicher zu handhabende Anlage zur Betonierung bzw. Zementierung von radioaktiven Abfällen in Fässern zu schaffen, in welcher radioaktive Substanzen wie z.B. Ionenaustauscherharze, Schlämme und Konzentrate fixiert werden können, ohne daß bei Wartungs- und Reparaturarbeiten unzulässig hohe Dosisleistungen auftreten. Gleichzeitig sollen diese Wartungs- und Reparaturarbeiten möglichst beschleunigt durchgeführt werden können, um die Verfügbarkeit einer solchen Anlage zu erhöhen. Dabei ist es besonders günstig, wenn die Wartungsarbeiten auch während des Betriebes der Anlage durchgeführt werden können.

[0005] Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die vorliegende Erfindung bei einer Einrichtung der eingangs erwähnten Art vor, daß von der Oberseite der Zelle her ein hohler Abschirmzylinder in die Zelle ragt, in dessen Innenraum die Mischwerkzeuge in aus dem Faß herausgezogenen Zustand gelegen sind und daß diese Mischwerkzeuge zum Mischvorgang nach unten in das Faß aus dem Zylinderheraus absenkbar bzw. in ihn wieder anhebbar sind und daß dazu in dem Zylinder eine Abschirmplatte vertikal gleitend gelagert ist, auf welcher der Antrieb für die Mischwerkzeuge sitzt. Zusätzlich ist von Vorteil, daß auf der Platte ein weiterer Antrieb sitzt, mittels welchem ein, die Lagerung der Mischwerkzeuge aufnehmendes und in der Platte drehbar gelagertes Mittelteil um dessen Mittelachse drehbar ist und daß die Hubelemente für die Absenk- bzw. Anhebebewegung der die Mischwerkzeuge halternden Platte oberhalb derselben, d.h. außerhalb der Abschirmung gegenüber dem kontaminierten Innenraum der Zelle gelegen sind.

[0006] Eine weitere vorteilhafte Lösung gemäß der vorgeschlagenen Erfindung besteht darin, daß an dem, die obere Verlängerung und Lagerung der Platte bildenden Führungsring ein den Antrieb umschließender Faltenbalg mit seinem einen Ende befestigt ist, dessen anderes Ende mittelbar an der Wand der Zelle bzw. an der, den Zylinder tragenden Grundplatte angeschlossen ist und daß der Faltenbalg am oberen Innenrand eines hohlen, an seiner oberen Seite geöffneten Blechhutes befestigt ist, der auf der Grundplatte sitzt. Eine besonders vorteilhafte Ausbildung des Blechhutes besteht dabei darin, daß der gesamte, oberhalb der Platte gelegene Antrieb nach oben durch die Öffnung des Hutes unter Aufrechterhaltung der Abschirmwirkung aus- bzw. abbaubar ist.

[0007] Letztlich besteht ein weiteres vorteilhaftes Merkmal der vorliegenden Erfindung darin, daß die Antriebselemente für die Schwenk- und Hebebewegung des Doppeldeckels unterhalb des Zellenbodens, d.h. ebenfalls außerhalb der Abschirmung der Zelle gelegen sind.

[0008] Die vorliegende Erfindung ermöglicht es nun in besonders vorteilhafter Weise, eine Betonier- bzw. Zementieranlage zu erstellen, in welcher kontaminationsgeschütze Teile von Modulen, die auf einfache Weise ein- und ausgebaut werden können, verwendet werden. Diese Modulen, wie z.B. der Rührwerksantrieb und der Doppeldeckelantrieb, können außerhalb des kontaminierten und strahlenden Bereiches unter normalen Bedingungen gewartet und repariert werden. Damit werden die Stillstandszeiten einer solchen Anlage erheblich herabgesetzt, d.h. die Verfügbarkeit und Wirtschaftlichkeit derselben erhöht und außerdem die Strahlenbelastung bei Interventionen erheblich gesenkt. Die notwendigen Arbeitszeiten für Dekontamination werden ververingert. Es ist möglich, einzelne Bauelemente in Form von einzelnen Modulen zu fertigen, die nach Belieben aus- und eingebaut werden können, so daß ein wesentlich einfacherer und sicherer Betrieb gefahren werden kann.

[0009] Weitere Einzelheiten der vorliegenden Erfindung werden im folgenden anhand der Figur, die einen schematischen Querschnitt durch eine solche Anlage zeigt, näher erläutert:

[0010] DieZementierung bzw. Betonierung von radioaktiven Abfällen erfolgt grundsätzlich in einer bekannten Weise, in dem in ein . _Abfallfaß trockener Zement vorgelegt wird. Dieses Abfallfaß wird mit dem Unterteil eines Doppeldeckels verschlossen und gegen einen Tisch einer Heißen Zelle oder eines alpha-dichten Handschuhkastens angedrückt. Das Faß wird nun mit Hilfe eines _Doppeldeckelssystems geöffnet und in seine freie Öffnung mittels eines Schlauches oder eines Rohres radioaktives Material hinzugegeben. Gleichzeitig wird in das Faß ein gegenläufig arbeitendes Planetenrührwerk eingefahren, das den trockenen Zement mit dem Konzentrat vermischt. Wie bereits erwähnt, ist dabei von besonderem Nachteil, daß der gesamte Rührwerksantrieb sowie die Hubeinrichtung und Dreheinrichtung für das Rührwerk sich in der hochkontaminierten Zelle befinden.

[0011] Auf die angegebene Weise wird nun an die abgeschirmte Zelle 1 über die Öffnung 16 in der Grundplatte 27, die bei der gezeichneten Position mit dem Oberteil 15 eines Doppeldeckels verschlossen ist, ein nicht näher dargestelltes Abfallfaß mit vordosiertem Zement angeschlossen. In der Zelle 1 werden dann die radioaktiven Abfälle auf die eingangs erwähnte Art in das Faß eingebracht und mit Hilfe der im folgenden beschriebenen Einrichtung, d.h. eines in das Faß einsenkbaren Faßmischers, im Faß gemischt. Die eigentliche Mischeinrichtung .ist nun folgendermaßen aufgebaut:

[0012] In einer abgeschirmten Zelle 1 ist von oben her ein Abschirmrohr 2 herausziehbar eingeflanscht. In diesem Abschirmrohr 2 sind in der Ruhestellung die Rührwerkzeuge 3 gelegen, die durch ein demontierbares Spritzblech 4 nach oben gegen die Kupplungen 5 abgeschirmt sind. In dem Rohr wird eine Abschirmplatte 6 von oben nach unten beweglich geführt, deren Mittelteil 7 mit Durchführungen für den Rührwerksantrieb versehen ist und deren Mittelteil 7 mit Hilfe von.Lagern drehbar in der _Abschirmplatte 6 angeordnet ist. Über dem Mittelteil 7 befindet sich der eigentliche Rührwerkantrieb 8 bzw. 9. Dabei ist der feststehende Teil des Planetenantriebs mit der Abschirmplatte 6 verbunden und der bewegliche Teil desselben mit den Mittelteil 7, so daß sich die Teile 8 und 7 im gleichen Drehsinn drehen und bewegen können. Auf diese Art können die Rührwerkzeuge 3 durch Drehen des Mittelteiles 7 gemeinsam eine Kreisbewegung um die Achse 17 durchführen. Dabei erfolgt der Antrieb der Rührwerkzeuge mittels des Rührwerksantriebs 9. Der Antrieb des Planetenkranzes bzw. der Drehung des-Mittelteiles 7 erfolgt über einen Getriebemotor lo.

[0013] Wie bereits erwähnt, kann die gesamte Einheit d.h. die Rührwerke 3 mit komplettem.Antrieb mit Hilfe von Hubzylindern oder Hubspindeln 11 innerhalb des Rohres 2 _'auf- und abbewegt werden, so daß der Mischer 3 in das nicht dargestellte Faß eintaucht, eine Mischbewegung um die Achsen der Mischwerkzeuge 3 durchführt und dazu gemeinsam auf einer Kreisbewegung durch das Faß geführt wird. Auch kann zu Wartungszwecken das Abschirmrohr 2 mit der kompletten Einheit aus der abgeschirmten Zelle 1 herausgezogen werden. Zur Führung der Einheit in dem Rohr 2 dient der darin gleitende Führungsring 22, der mit der Abschirmplatte 6 fest verbunden ist.

[0014] Die Abdichtung der Platte 6 gegenüber dem Rohr 2 kann nun auf zweierlei Art erfolgen: Bei der ersten, nicht dargestellten Ausführung ist lediglich zwischen der Platte 6 und dem Rohr 2 ein sehr geringer Luftspalt vorgesehen. Durch das Druckgefälle zwischen dem Raum außerhalb der Zelle 1 und dem Innenraum 24 der Zelle l kann keine Radioaktivität nach außen, d.h. außerhalb der Zelle 1 verschleppt werden. Dieser Luftschleier genügt jedoch nur bei geringen Aktivitäten und ist bei Kontamination durch Alpha-Strahler nicht ausreichend.

[0015] Deshalb wird bei hohen Aktivitäten mit einem hohen Anteil an Alpha-Strahlern gemäß der ge.zeichneten Ausführungsform an der Abschirmplatte 6 bzw. an dem Ring 22 ein Faltenbalg 13 befestigt, der im oberen Totpunkt zusammengeschoben und im unteren Totpunkt auseinandergezogen ist. Dieser Faltenbalg 13 sitzt mit seinem unteren Ende 3o auf dem Führungsring 22 und mit seinem oberen Ende 31 am Innenrand 32 eines hohlen Blechhutes 33, der nach oben geöffnet ist. Der Blechhut 33 wiederum sitzt mit seinem Fußstück auf einer Grundplatte 34, die auf die Zellenoberseite 35 direkt gesetzt ist und nach unten den Zylinder 2 trägt. Der Faltenbalg 13 in dem Blechhut 3o umschließt nun den gesamten Antrieb 8,9,1₀,11 der Mischeinrichtung. Da der Hut 3o oben offen ist, kann dieser gesamte Antrieb 8,9,1₀,11 nach Lösen von der Platte 6,7 nach oben aus der Hutöffnung 35 abgenommen bzw. herausgezogen werden, ohne die Abschirmwirkung zu beeinträchtigen.

[0016] Um zu verhindern, daß die evtl. noch an den Rührwerkzeugen 3 haftende flüssige Zementbrühe auf den schwenkbaren Doppeldekkel 15 und seine Verklammerung 26 tropft, ist dieser bzw: sein Schwenkarm 28 mit einem abnehmbaren Teller 14 versehen, der sich in der Verschlußstellung des Doppeldeckels 15 unter den _Rührwerkzeugen 3 befindet. Ist der Teller 14 mit angetrockneter Zementbrühe gefüllt, so wird der in das darunter befindliche _Abfallfaß durch die Öffnung 16 geworfen und zum Abfall gegeben. Derschwenkbare Doppeldeckel 15 ist wie der Rührwerksantrieb so ausgeführt, daß sich alle Antriebselemente außerhalb der Zelle 1 und zwar unter der Grundplatte 27 der Zelle 1 befinden. Der Drehantrieb 18 und der Hubantrieb 19 für den Doppeldeckel 15, der an dem Arm 28 um die Achse 29 schwenkbar ist, befindet sich unter der Zelle 1 und kann dort jederzeit gewartet werden. Desgleichen erfolgt die Indexierung der Verschlußstellung des Doppeldeckels 19 durch eine Indexiereinrichtung 2₀, die sich außerhalb des Zellenraumes 24 befindet. Auf diese Weise können alle Antriebselemente, an denen Störungen und Wartungsarbeiten auftreten können, von außen in nicht kontaminierten Räumen gewartet und repariert werden.

[0017] Bei der durch die Erfindung vorgeschlagenen neuen Einrichtung befindet sich somit der eigentliche Rührantrieb außerhalb des Kontaminationsbereiches und ist durch die als Strahlenschutz ausgelegte Platte 7 gegen den Arbeitsbereich bzw. den Innenraum 24 der Zelle geschützt. Neu ist weiterhin, daß der Rührwerksantrieb in dem abgeschirmten Rohr 2 auf- und abbewegt werden kann und daß sich die Hubelemente außerhalb des kontaminierten und strahlenden Raumes 24 befinden. Dabei ist der gesamte Antriebsteil durch den Faltenbalg 13 vor Kontamination geschützt. Günstig ist, daß bei einem großen Defekt der gesamte Antrieb einschl. der Rührwerkzeuge 3 durch Herausziehen der gesamten Einheit in dem Rohr 2 aus dem Innenraum 24 der Zelle 1 entfernt werden kann und in einen anderen dafür eingerichteten Raum transportierbar ist. Danach kann die Einheit durch eine Reserveeinheit ersetzt werden. Die gesamte Einheit wird in ihrem unteren Totpunkt bzw. im eingefahrenen Zustand mittels der Führungsbolzen 12 so festgehalten bzw. zentriert, daß während des Betriebes ein Verwinden und Vibrieren unmöglich ist. Dabei wird der eigentliche Doppeldeckel 15 durch den Abtropfteller 14 gegen Verschmutzungen durch abtropfende Zementbrühe geschützt.

Bezugszeichenliste

[0018] 

1 abgeschirmte Zelle 26 Verklammerung .

2 Abschirmrohr 27 Grundplatte der Zelle

3 Rührwerkzeuge 28 Schwenkarm

4 Spritzblech ²⁹ Schwenkachse

5 Kupplungen 3o unteres Ende des Faltenbalges

6 _Abschirmplatte 31 oberes Ende des Faltenbalges

7 Mittelteil 32 Innenrand

8 drehbarer Rührwerksantrieb 33 Blechhut

9 Rührwerksmotor 34 Grundplatte

lo Getriebemotor 35 Hutöffnung

11 Hubzylinder

12 Führungsbolzen

13 Faltenbalg

14 Teller

15 Doppeldeckel

16 Öffnung

17 Achse

18 Drehantrieb

19 Hubantrieb

2o Indexierung

22 Führungsring

23 oberer Raum

24 Zelleninnenraum

25 Innenflächen

Ansprüche

1. Einrichtung zum Einbetonieren von radioaktiven Abfällen in Abfallfässern, wobei die Mischungsbestandteile in das Faß gegeben werden und die Betonbildung nach Durchmischung direkt in demselben erfolgt, mit einer abgeschirmten und alpha-dichten Zelle, an welche die Beschickungsöffnung des leeren Fasses mittels einer Öffnung im Zellenboden anschließbar ist und wobei die Öffnung mittels eines wegschwenkbaren Doppeldeckels verschließbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß von der Oberseite der Zelle (1) her ein hohler Abschirmzylinder (2) in die Zelle (1) ragt, in dessen Innenraum die Mischwerkzeuge (3) in aus dem Faß herausgezogenen Zustand gelegen sind und daß diese Mischwerkzeuge (3) zum Mischvorgang nach unten in das Faß aus dem Zylinder (2) heraus absenkbar bzw. in ihm wieder anhebbar sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Zylinder (2) eine Abschirmplatte (6) vertikal gleitend gelagert ist, auf welcher der Antrieb (8,9) für die Mischwerkzeuge (3) sitzt.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Platte (6) ein weiterer Antrieb (lo) sitzt, mittels welchem ein, die Lagerung der Mischwerkzeuge aufnehmendes und in der Platte (6) drehbar gelagertes Mittelteil (7) um dessen-Mittelachse (17) drehbar ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hubelemente (11) für die Absenk- bzw. Anhebebewegung der die Mischwerkzeuge (3) haltenden Platte (6) oberhalb derselben, d.h. außerhalb der Abschirmung gegenüber dem kontaminierten Innenraum (24) der Zelle (1) gelegen sind.

5. Einrichtung nach Anspruch 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an dem, die obere Verlängerung und Lagerung der Platte (6) bildenden Führungsring (22) ein den Antrieb umschliessender Faltenbalg (13).mit seinem einen Ende (3o) befestigt ist, dessen anderes Ende (31) mittelbar an der Wand der Zelle (1) bzw. an der, den Zylinder (2) tragenden Grundplatte (34) angeschlossen ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Faltenbalg (13) am oberen Innenrand (32) eines hohlen, an seiner oberen Seite geöffneten Blechhutes (33) befestigt ist, der auf der Grundplatte (34) sitzt.

.7. Einrichtung nach Anspruch 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der gesamte, oberhalb der.Platte (6,7) gelegene Antrieb (8,9,lo,11) nach oben durch die Öffnung (35) des Hutes (33) unter Aufrechterhaltung der Abschirmwirkung der Zelle (1) aus- bzw. abbaubar ist.

8. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebselemente (18,19) für die Schwenk- und Hebebewegung des Doppeldeckels (15) unterhalb des Zellenbodens (27), d.h. ebenfalls außerhalb der Abschirmung der Zelle (1) gelegen sind.

Zeichnung