(57)【要約】      （修正有）【課題】母材中に貯蔵された放射性廃棄物を前処理する方法および構造を提供する。【解決手段】収容部の放射性廃棄物が２００℃以上の水蒸気含有雰囲気に調整される反応室へ投入される、熱分解が実行される、ガスが反応室から運び出される、収容部が反応室外に出される、の各ステップを含み、熱分解中に反応室へ酸素および／またはＣＯ２が準化学量論的または最大で化学量論的な量で導入される、反応室へ導入される水蒸気が排ガス中の酸化可能物質に依存して調整される、反応室へ導入される酸素および／またはＣＯ２が排ガス中の酸化可能物質に依存して調整される、排ガス中に存在する酸化可能物質に依存して熱分解が停止される、水蒸気および／または酸素および／またはＣＯ２が放射性廃棄物またはその領域へ的確に導入される、水蒸気および／または酸素および／またはＣＯ２が反応室内部で的確に案内される、の内の少なくとも１つのステップが補足実施される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
母材の中に貯蔵された放射性廃棄物を熱分解によって前処理する方法であって、次の各方法ステップすなわち、
収容部（１８，２８）にある放射性廃棄物が、Ｔ≧２００℃の温度Ｔの水蒸気含有の雰囲気が調整されている、または調整される反応室（４０）へ投入されること、
熱分解が実行されること、
ガス（排ガス）が前記反応室から運び出されること、
前記収容部が前記反応室から外に出されること、
を含んでおり、次の群に属する少なくとも１つの方法ステップすなわち、
熱分解中に前記反応室（４０）へ酸素および／またはＣＯ２が準化学量論的な、または最大で化学量論的な量で導入されること、
前記反応室（４０）へ導入されるべき水蒸気が排ガス中の酸化可能物質に依存して調整されること、
前記反応室（４０）へ導入されるべき酸素および／またはＣＯ２が排ガス中の酸化可能物質に依存して調整されること、
排ガス中に存在する酸化可能物質に依存して熱分解が停止されること、
水蒸気および／または酸素および／またはＣＯ２が放射性廃棄物へ、またはその領域へ的確に導入されること、
水蒸気および／または酸素および／またはＣＯ２が前記反応室（４０）の内部で的確に案内されること、が補足として実施される方法。
【請求項２】
ビチューメン、エポキシ樹脂、尿素樹脂などの有機母材に埋設された放射性廃棄物が前処理されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
セメントなどの無機母材に埋設された放射性廃棄物が前処理されることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
特に貫通孔を有する開いたキャスク、特に２００ｌ標準ドラムなどの容器（２８）に放射性廃棄物が投入され、開口部を貫通するスプレーヘッドまたはノズルを有するランスなどのロッド部材（４４）を通じて少なくとも水蒸気が、場合により追加的にＯ２および／またはＣＯ２が放射性廃棄物に投入されることを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記反応室から雰囲気を吸引するベンチュリノズルなどのノズル（５０）を介して水蒸気が前記反応室（４０）へ導入されることを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
内部空間に供給される水蒸気で駆動される少なくとも１つのベンチレータ（７０）によって前記内部空間（４０）の雰囲気が混合されることを特徴とする、請求項１から５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記反応室（４０）の内部の水蒸気が、放射性廃棄物または母材が水蒸気で的確に負荷されるように案内されることを特徴とする、請求項１から６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
排ガスが後燃焼部に供給され、排ガスの後燃焼の前にその酸化可能な割合が決定され、酸化可能な割合に依存して前記反応室（４０）への水蒸気供給および／もしくは酸素供給および／もしくはＣＯ２供給が、ならびに／または前記反応室の温度が制御され、該制御は熱分解の停止を含むことを特徴とする、請求項１から７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
排ガスおよび空気が供給される後燃焼室（７４）で後燃焼が実行され、前記後燃焼室に供給される空気に依存して前記反応室（４０）への水蒸気供給および／もしくは酸素供給および／もしくはＣＯ２供給が、ならびに／または前記反応室の温度が制御され、該制御は熱分解の停止を含むことを特徴とする、請求項１から８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
前記反応室へ供給されるべき水蒸気および／もしくはＯ２供給および／もしくはＣＯ２供給の制御ならびに／または前記反応室の温度の制御が冗長的かつ多様的に実行されることを特徴とする、いずれか請求項８又は９に記載の方法。
【請求項１１】
水蒸気がＣＯ２で置き換えられることを特徴とする、請求項１から１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
熱分解を実行するための反応室（４０）を含む、母材の中に貯蔵された放射性廃棄物を前処理する構造（１０）であって、前記反応室の中で雰囲気およびＴ≧２００℃の、特にＴ＞４００℃の、好ましくは４００℃＜Ｔ＜８００℃の、最高で９５０℃の温度Ｔを調整可能であり、前記反応室に装填室（１４）が前置されるとともに分別室（１６）が後置されている構造において、
前記反応室（４０）には少なくとも１つの装置（４４，５０）が設けられており、該装置を通じて前記反応室の内部の雰囲気を循環するように案内可能であり、ならびに／または、水蒸気および／もしくはＣＯ２、および／もしくはＯ２などのガス状の流体を放射性廃棄物に的確に供給可能であることを特徴とする構造。
【請求項１３】
前記装置はノズル（５０）であり、これを介して外部から前記反応室（４０）にガス状の流体を、同時に前記反応室から雰囲気を吸引しながら供給可能であることを特徴とする、請求項１２に記載の構造。
【請求項１４】
前記装置はノズル（４６）および／またはスプレーヘッドを備えるランスなどのロッド体（４４）であり、これを通じて放射性廃棄物をガス状の流体で指向的に負荷可能であることを特徴とする、請求項１２または１３に記載の構造。
【請求項１５】
ガス状の流体、特に過熱水蒸気を接続部を介して前記反応室（４０）へ供給可能であり、前記接続部を介して、または少なくとも１つの別の接続部を介して、二酸化炭素および／または酸素を準化学量論的な量から最大で化学量論的な量で供給可能であることを特徴とする、請求項１２から１４のいずれか１項に記載の構造。
【請求項１６】
前記反応室（４０）は熱分解ガス配管（４２）を介して後燃焼室（７４）と接続されており、前記熱分解ガス配管は熱分解ガス中の酸化可能な成分を決定するための第１の測定装置（８６）と接続されており、および／または前記後燃焼室から第２の配管（７８）が出ていて、該第２の配管では前記後燃焼室から運び出されるガスの酸素含有率を第２の測定装置（８０）によって測定可能であり、測定された酸素含有率に依存して前記後燃焼室に供給される空気の量を制御可能であり、空気量および／または熱分解ガス中の酸化可能な成分の割合が、前記反応室へ供給されるべきガス状の流体、および／または酸素、および／または二酸化炭素についての１つの調節量もしくは制御量、または複数の調節量もしくは制御量となることを特徴とする、請求項１２から１５のいずれか１項に記載の構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、母材の中に貯蔵された放射性廃棄物を前処理する方法に関する。本発明は、母材の中に貯蔵された放射性廃棄物を前処理する構造にも関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力発電所や、放射性材料を利用するその他の作業所などの核技術では、無機質および有機質の放射能汚染された廃棄物が発生し、これが処分されなければならない。これに属するのはたとえばイオン交換体、蒸発濃縮物、スラッジ、金属成分、ゴム、プラスチック、あるいは衣服類などである。
【０００３】
放射能汚染されたこのような廃棄物を処分するために、これらが通常は容器に投入されて、その中で放射性廃棄物が母材により包囲され、すなわちその中に埋設される。このとき過去においては、ビチューメンを母材として利用すれば問題のない最終保管を行うことができると考えられてきた。
【０００４】
廃棄物とビチューメンを外部でたとえば押出機によって混合し、その後でドラムに充填するという選択肢もある。
【０００５】
ビチューメンは、廃棄物がドラムの中ではなく、たとえばコンテナや部屋、いわゆるコンパートメントに保管される場合にも利用される。
【０００６】
ドラムの検査で判明したところでは、予期に反して廃棄物質が放射性分解によって分解され、そのため、その際に発生するガスが圧力上昇の結果としてドラムを膨らませ、場合により破裂させかねないという帰結につながる。したがって、このように埋設された放射性廃棄物が前処理されることが必要である。そのために、熱分解と水蒸気によって、いわゆる水素化熱分解によって前処理を行うことが知られており、それにより、ビチューメンと有機成分ならびに硝酸塩を炉すなわち反応室の中で熱分解し、すなわちガス化し、その後で排ガスを後燃焼へと供給する。
【０００７】
しかし公知の方法は、有機埋設材料全体および放射性廃棄物の有機成分を取り除くために、このような水素化熱分解が比較的長い時間のあいだ続くという欠点を示す。
【０００８】
特許文献１は、熱加水分解法での灰化によって放射性の有機廃棄物を除去する方法に関する。このとき熱加水分解されるべき生成物がシャーレを用いて炉を通るように搬送される。水蒸気が閉じた配管系を介して循環するように案内される。このとき閉じた炉の中で、６００〜１１００℃の温度のもとで水蒸気による処理が行われる。
【０００９】
特許文献２の対象物は、３５０℃を上回る温度のもとでの過熱された蒸気または水蒸気を含むガスとの反応によって、放射性グラファイトを処理する方法である。
【００１０】
特許文献３からは、核分裂廃棄物および燃料親物質を灰化するための炉を読み取ることができる。熱加水分解のための反応性ガスとして、過熱水蒸気が利用される。
【００１１】
特許文献４より、放射性イオン交換樹脂を保管可能な形態へと移行させる方法および装置が公知である。そのために、結合している有害物質の気化温度または昇華温度を下回る熱分解が行われ、このとき５００℃の温度は超過されない。
【００１２】
特許文献５の対象物は、ドラムの中に保管された危険な廃棄物を処理する方法である。ドラムの中にある有機物質を蒸発させるために熱分解が実行され、その後で、発生したガスを熱分解室を貫く洗浄ガス流によって取り除いて、蒸気改質器に送り込む。
【００１３】
特許文献６は、特に放射性の廃棄物生成物からＮＯｘ化合物を除去するための一段階の方法に関する。そのために、複数のゾーンに下位区分された反応器が利用され、１つの実施例によれば一番下のゾーンでは過熱蒸気への酸素の添加によって酸化条件が生じ、中央ゾーンではきわめて還元性の条件が生じ、上側ゾーンでは酸化条件が生じる。
【００１４】
特許文献７の対象物は、使用済みのイオン交換樹脂が不活性ガス雰囲気の中で熱分解され、第１の熱分解中に生成された分解ガスが析出される第１のステップと、第１のステップを通過した使用済みのイオン交換樹脂が酸化雰囲気の中で熱分解され、第２の熱分解で生成された分解ガスが析出される第２のステップとを含む、使用済みのイオン交換樹脂を前処理する方法である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】ドイツ特許出願公開第２６４１２６４Ａ１号明細書
【特許文献２】ドイツ特許出願公表第６００２４３０６Ｔ２号明細書
【特許文献３】ドイツ特許出願公開第２８１９０５９Ａ１号明細書
【特許文献４】ドイツ特許出願公開第２６２８１６９Ａ１号明細書
【特許文献５】米国特許出願公開第２００８／００３９６７４Ａ１号明細書
【特許文献６】米国特許第６，２８０，６９１Ｂ１号明細書
【特許文献７】ＵＳ４，６２８，８３７
【発明の概要】
【００１６】
したがって本発明の課題は、母材の中に貯蔵された放射性廃棄物を熱分解によって前処理する方法であって、次の各方法ステップすなわち、
−収容部にある放射性廃棄物が、Ｔ≧２００℃の温度Ｔの水蒸気含有の雰囲気が調整されている、または調整される反応室へ投入されること、
−熱分解が実行されること、
−ガス（排ガス）が反応室から運び出されること、
−収容部が反応室から外に出されること、
を含んでいる方法をさらに改良して、きわめて効率的な熱加水分解を実行可能にすることにある。
【００１７】
この課題を解決するために、次の群に属する少なくとも１つの方法ステップが補足として実施されることが提案される。
【００１８】
−熱分解中に反応室へ酸素および／またはＣＯ２が好ましくは準化学量論的な、場合により最大で化学量論的な量で導入されること、
−反応室へ導入されるべき水蒸気が排ガス中の酸化可能物質に依存して調整されること、
−反応室へ導入されるべき酸素および／またはＣＯ２が排ガス中の酸化可能物質に依存して調整されること、
−排ガス中に存在する酸化可能物質に依存して熱分解が停止されること、
−水蒸気および／または酸素および／または二酸化炭素が放射性廃棄物へ、またはその領域へ的確に導入されること、
−水蒸気および／または酸素および／または二酸化炭素が反応室の内部で的確に案内されること。
【００１９】
本発明によると、蒸発する放射性廃棄物および有機埋設材料をガス化するために、熱加水分解の際に１つまたは複数の追加の方策が意図される。このとき特に、酸素および／またはＣＯ２が反応室へ熱分解中に導入されることが意図され、酸素の割合は好ましくは準化学量論的であり、場合により最大で化学量論的である。
【００２０】
反応室の温度に相当する温度を有するべき導入されるべき水蒸気が、排ガス（熱分解ガス）中の酸化可能物質に依存して調整されるという選択肢がある。制御プロセスが可能となる。
【００２１】
これに準ずる制御を、導入されるべき酸素割合および／またはＣＯ２割合についても行うことができる。
【００２２】
特に爆発による危険を排除するために、排ガス中に存在する酸化可能物質に依存して熱分解が停止されることが追加または代替として意図されていてよい。
【００２３】
特に、過熱水蒸気が、またはＯ２および／もしくはＣＯ２を含む過熱水蒸気が、反応室の、すなわち炉内部の、放射性廃棄物がある各領域へ的確に案内されることが意図されていてよい。特に、廃棄物が標準ドラムなどの容器の中にある場合に、水蒸気が容器の中へ直接導入されることが意図され、これは好ましくは容器を反応室に投入する前に穿設される、容器をパーフォレーションするための穴を通じて、または容器壁部に穿設されるその他の開口部を通じて、またはたとえば蓋のない容器の開口部を通じて行われる。
【００２４】
さらに、水蒸気を反応室の内部で的確に循環するように案内することができ、それにより、供給量の何倍にも相当する容積流が生成される。
【００２５】
本発明は、反応室内の雰囲気が１つまたは複数のベンチレータによって渦化されることも特徴とする。１つまたは複数のベンチレータを反応室内で導入されるガス状の流体によって、たとえば水蒸気および／またはＯ２および／またはＣＯ２によって、回転運動させることができる。
【００２６】
さらに強調されるべきは、反応室が単純な室炉の内部空間であってよいことである。
【００２７】
特に、ビチューメン、エポキシ樹脂、尿素樹脂などの有機母材に埋設された放射性廃棄物が前処理されることが意図される。
【００２８】
セメントなどの無機母材の中の廃棄物を処理するという選択肢もある。この場合、完全な熱分解すなわち母材のガス化は行われないものの、熱分解に基づいて廃棄物が不活性になる。
【００２９】
当然ながら本発明は、ビチューメンと放射性廃棄物の均質の混合が行われていることに限定されるものではない。母材中での不均質の貯蔵が行われていてもよい。このことは特にビチューメンなどの母材材料が注ぎかけられた金属、建築材、動物死体、ガラスなどに該当する。
【００３０】
特に放射性材料が母材とともに、２００ｌドラムのような標準ドラムなどの容器に充填される場合、反応室内で適当な収容部に配置される、いわゆるコンパートメントと呼ばれる広い貯蔵所の各部分を熱分解することもできる。
【００３１】
熱分解の前にまず母材の少なくとも一部を溶融させて除去し、その後で別個に燃焼するという選択肢もある。
【００３２】
上記とは関わりなく、ドラムが使用される場合、反応室へ投入される前にこれがパーフォレーションされる。
【００３３】
放射性廃棄物が埋設された容器を、通常、まず遮蔽された装填室へ投入して、その中でマニピュレータによって容器の蓋を外し、パーフォレーションを円周壁に施す。そのために容器が支持体の上に載り、これによって容器が装填室、後続の反応室（炉）、およびその後に後置された分別室へと搬送される。引き続き、この支持体をあらためて使用することができる。
【００３４】
このとき水槽のジオメトリを有する支持体は、寸法の面から、容器またはドラムの内容量全体を収容できるように構成される。
【００３５】
反応室の内部では、温度が特に２００℃から好ましくは８００℃までの間の範囲で調整される。そしてこの室に、過熱水蒸気が供給される。
【００３６】
本発明によると、反応室にまず酸素および／またはＣＯ２を供給することができる。酸素含有量は特に準化学量論的に存在し、場合により最大で化学量論的に存在する。
【００３７】
熱分解が放射性廃棄物の領域で的確に行われるようにするために、本発明の１つの提案によると、水蒸気および／またはＯ２および／またはＣＯ２などのガス状の流体が反応室内で的確に案内されることが意図される。そのために、ノズルとして構成され、これを介して水蒸気が反応室の中へ導入される、いわゆる蒸気ジェットを利用することができる。ノズルは同時に反応室から雰囲気を吸い込み、それにより内部循環が生起され、そのようにして供給量の何倍にも相当する容積流を生起する。
【００３８】
ノズルはベンチュリノズルのように作動する。
【００３９】
その補足または代替として、水蒸気または水蒸気とＯ２および／もしくはＣＯ２をノズルまたはスプレーヘッドを介して容器の中へ、すなわち放射性廃棄物があるところへ、直接導入するという選択肢がある。そのために、ガス状の流体を放出するノズルまたはスプレーヘッドを端部側に有し、ドラムの開口部を通してその内部へ挿入されるランスなどのロッド部材を利用することができる。
【００４０】
当然ながら、反応室の内部の雰囲気を混合するように案内するための別の選択肢もある。水蒸気そのものによって駆動されるベンチレータを使用することさえできる。
【００４１】
反応室から、後燃焼部へと通じる排ガス配管が外に出ている。後燃焼部に排ガスが入る前に、酸化可能物質の割合が決定される。その割合が高いほど、まだ熱分解されていない有機物質の割合が高い。このことは、たとえば排ガスが酸化するときの熱量変化の決定によって判定することができる。そして有機物質の割合に依存して、水蒸気供給、反応室の温度、酸素供給、またはＣＯ２供給を制御することができる。
【００４２】
後燃焼部そのものでは、排ガスが空気と混合されて燃焼される。後燃焼部から出た後に酸素が測定される。この酸素はたとえば５％〜７％、特に６％の一定の値に保たれるのがよい。後燃焼部から出ていくガスの酸素含有率の一定の値を調整するために、後燃焼部へ供給される空気が相応に制御される。そして本発明によると、供給される空気に依存して、温度ならびに／または反応室内への、すなわち炉内部への水蒸気量供給および／もしくは酸素供給もしくはＣＯ２供給が制御され、あるいは停止さえ行われて、たとえば爆発の危険を排除することが意図される。
【００４３】
後燃焼部へ供給される空気の量は、熱分解ガス中に存在する有機物、Ｈ２，ＣＯなどの燃焼可能な割合を表す目安となる。
【００４４】
このように本発明は、後燃焼部へ供給されるべき空気を決定することによって、反応室に供給されるべき水蒸気および／もしくはＯ２および／もしくはＣＯ２、ならびに／または反応室の温度を制御する方法を独立発明として特徴としており、後燃焼部から取り出されたガスの酸素が一定またはほぼ一定に保たれる。
【００４５】
また本発明は、熱分解ガスに含まれる燃焼可能な物質を決定することによって、反応室に供給されるべき水蒸気および／もしくはＯ２および／もしくはＣＯ２、ならびに／または反応室の温度を制御する方法も特徴とする。
【００４６】
特に本発明は、反応室へ供給されるべきガス状の流体の制御が冗長的かつ多様的に実行され、すなわち、一方では後燃焼部へ供給されるべき空気に依存して、他方では熱分解ガス中の酸素含有率に依存して実行されることを独立発明として特徴とする。
【００４７】
このときガス状の流体は水蒸気および／またはＯ２および／またはＣＯ２を含んでおり、場合により水蒸気の代わりにＣＯ２を使用することができる。
【００４８】
本発明は、ビチューメン、エポキシ樹脂、尿素樹脂などの有機母材に埋設された放射性廃棄物が前処理されることも特徴とする。
【００４９】
別案として、セメントなどの無機母材に埋設された放射性の有機廃棄物が前処理されることが意図される。
【００５０】
特に本発明は、特に円周側に貫通孔を有する開いた容器などのキャスク、特に２００ｌ標準ドラムに放射性廃棄物が投入されることを意図しており、開口部を貫通するスプレーヘッドまたはノズルを有するランスなどのロッド部材によって水蒸気が放射性廃棄物の領域へ直接的に投入される。
【００５１】
さらに別の選択肢は、少なくとも水蒸気などのガス状の流体が、雰囲気を反応室から吸引するベンチュリノズルなどのノズルを介して反応室へ導入されることを意図する。
【００５２】
その補足または代替として、少なくとも水蒸気などのガス状の流体が反応室の内部で、放射性廃棄物または母材が水蒸気で的確に負荷されるように案内されることが意図される。
【００５３】
特に、本発明は排ガスが後燃焼部に供給されることも特徴としており、排ガスの後燃焼の前にその酸化可能な割合が決定され、酸化可能な割合に依存して、反応室への水蒸気などのガス状の流体の供給および／もしくは酸素供給および／もしくはＣＯ２供給、ならびに／または反応室の温度が制御され、この制御は熱分解の停止も含んでいる。
【００５４】
その代替または補足として、特に、排ガスおよび空気が供給される後燃焼室で後燃焼が実行されることが意図され、後燃焼室から出ていくガスに含まれる酸素に依存して空気供給が制御され、空気供給に依存して、反応室への水蒸気供給および／もしくは酸素供給および／もしくはＣＯ２供給、ならびに／または反応室の温度が制御され、この制御は熱分解の停止も含んでいる。
【００５５】
本発明は、特に、熱分解を実行するための反応室を含む、母材の中に貯蔵された放射性廃棄物を前処理する構造も特徴としており、反応室の中で雰囲気およびＴ≧２００℃の、特にＴ＞４００℃の、好ましくは４００℃＜Ｔ＜８００℃の温度Ｔを調整可能であり、反応室に装填室が前置されるとともに分別室が後置されており、反応室には少なくとも１つの装置が設けられており、該装置を通じて反応室の内部の雰囲気を循環するように案内可能であり、または雰囲気を放射性廃棄物に的確に供給可能である。
【００５６】
雰囲気は、特に、場合により酸素および／または二酸化炭素が的確に供給される水蒸気雰囲気である。
【００５７】
しかしながら別案として、水蒸気がＣＯ２で置き換えられるという選択肢もある。
【００５８】
以下においては簡略化の理由により基本的に水蒸気という用語を用いるが、−上で説明したとおり−これ以外のガス状の流体が雰囲気を形成することもできる。
【００５９】
前記装置はノズルであってよく、これを介して外部から反応室に水蒸気を、同時に反応室から水蒸気雰囲気を吸引しながら供給可能である。ベンチュリ原理が利用される。
【００６０】
別案として、前記装置がノズルおよび／またはスプレーヘッドを備えるランスなどのロッド体であり、これを通じて放射性廃棄物が水蒸気で指向的に負荷されるという選択肢がある。
【００６１】
反応室の中にある雰囲気を１つまたは複数のベンチレータによって混合または渦化させることも同じく可能である。
【００６２】
本発明は、反応室が、好ましくは準化学量論的な量の、場合により最大で化学量論的な量の、反応室に供給されるべき酸素および／または二酸化炭素のための接続部を有することも特徴とする。この接続部は、これを介して水蒸気が反応室へ供給される接続部であってよい。
【００６３】
反応室が、排ガス中の酸化可能な成分を決定するための測定装置が前置された、および／または後燃焼室から出ていくガスに含まれる酸素を決定するための測定装置が後置された、排ガス燃焼室と接続されているという選択肢もあり、後燃焼室の測定装置を通じて供給されるべき空気量が制御され、さらにこの空気量が、反応室に供給されるべきガス状の流体および／または調整されるべき反応室の温度についての制御量となる。
【００６４】
本発明のその他の具体的事項、利点、および構成要件は、特許請求の範囲、これから読み取られるべき構成要件−単独で、および／または組み合わせとして−ばかりでなく、図面から読み取られるべき好ましい実施例についての以下の記述からも明らかとなる。
【００６５】
図面は次のものを示す。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】放射性廃棄物を前処理する構造を示す原理図である。
【図２】反応室へ水蒸気を供給するための第１の実施形態である。
【図３】反応室へ水蒸気を供給するための第２の実施形態である。
【図４】反応室へ水蒸気を供給するための第３の実施形態である。
【図５】反応室へ水蒸気を供給するための第４の実施形態である。
【図６】反応室へ水蒸気を供給するための第５の実施形態である。
【図７】第１の制御ループである。
【図８】第２の制御ループである。
【発明を実施するための形態】
【００６７】
図１には、母材の中に貯蔵された放射性廃棄物を熱分解によって前処理するための設備または構造１０が純粋に原理的に示されている。ここでは加水熱分解すなわち水蒸気を用いた熱分解を取り上げて本発明を説明する。しかし水蒸気に代えてＣＯ２を使用することもできる。しかしながら簡略化の理由により、以下においては水蒸気という用語を用いるが、その限りにおいて水蒸気はＣＯ２の同義語としても理解することができる。
【００６８】
構造１０は、加水熱分解が中で実行される反応室４０を提供する炉１２、特に単純な室炉を含んでいる。炉１２は、好ましくは４００℃〜８００℃の温度まで加熱される。あとで説明する引込配管を介して過熱水蒸気が炉１２へ導入され、水蒸気は導入時に炉内部に相当するべき温度を有している。熱分解炉１２には装填室１４が前置されるとともに分別室１６が後置されており、これら両者が遮蔽されている。
【００６９】
特に炉１２は、少なくとも４つのドラム１８について少なくとも同時に加水熱分解を実行することができるように設計される。
【００７０】
本実施例では、前処理されるべき放射性廃棄物はドラム１８の中にある母材に埋設されているが、そのことによって本発明の思想の限定が行われるものではない。これ以外の有機母材材料あるいは無機母材材料でさえ、場合によっては考慮の対象となる。相応に充填されたドラム１８が前室２０で水槽形の支持体２２の上に位置決めされ、その後に装填室でマニピュレータ２４，２６によってパーフォレーションされる。上側の蓋も外される。
【００７１】
それに応じてパーフォレーションされて開いた容器２８が、その後にコンベヤによって装填室１４を通って炉１２の内部空間へ、すなわち反応室４０に運び込まれて、そこで加水熱分解が実行される。反応室と炉内部は符号４０で表されている。
【００７２】
場合により、事前に母材を溶融しておき、その後で容器を炉１２の中に運ぶという選択肢もある。溶融した母材は別個に燃焼される。
【００７３】
炉１２の上方に水蒸気引込配管３０があり、そこから配管３２，３４，３６，３８が出ており、これらを介して場合によりベンチレータ３３，３５，３７，３９を通じて水蒸気が炉内部空間４０へ案内される。さらに炉１２から排ガス配管４２が出ており、これを介して熱分解ガスが後燃焼部に供給される。
【００７４】
重要なのは、有機成分を熱分解すなわちガス化できるようにするために、水蒸気が放射性廃棄物の近傍に達することである。ここでは有機酸の塩、錯体形成物、イオン交換体などの有機成分が問題となる。無機成分は硝酸塩を例外として反応しない。無機質の不活性材料に含まれるのは、たとえば蒸発濃縮物からなる固体、ナトリウムやカルシウムのリン酸塩、硫酸塩、ホウ酸塩などである。
【００７５】
ガス化されるべき廃棄物の十分に近傍に水蒸気が達するために、特に、図２および図４から見て取ることができる方策が意図される。
【００７６】
たとえば、自由端にノズルまたはスプレーヘッド４６を有するランス４４またはこれと同一作用をする部材を介して、容器２８の内部へ、すなわちたとえばパーフォレーションの開口部へ、水蒸気を直接的に導入するという選択肢があり、その様子は図２に見て取ることができる。
【００７７】
図４の実施例ではこのようなランスが、蓋を取り外された容器２８の開口部を介してその内部へと案内され、それにより直接的な水蒸気放出が行われる。
【００７８】
図５からは、水蒸気が開口部４８，４９を介して炉１２の内部空間４０へと案内されて、炉１２そのものの中でノズル５０，５１を通じて放出される方策を見て取ることができ、これらのノズルは機能の点からするとベンチュリノズルにほぼ相当しており、すなわち、ノズル５０，５１を貫流する水蒸気は炉１２の内部空間４０から雰囲気を吸引し、それにより矢印５２で図示する循環が生じる。このようにして大量の水蒸気が、パーフォレーションのある開いた容器２８の直接的な領域へと到達し、それによって熱分解を最善に実行可能である。
【００７９】
当然ながら、通常の仕方で開口部５４，５６を介して炉１２の内部空間４０へ水蒸気が導入される場合にも、本発明から逸脱することはない。補助のためにベンチレータ３３，３７を利用することができる（図３）。
【００８０】
図６では、炉１２の中にある雰囲気を１つまたは複数のベンチレータ７０によって渦化させることができる。１つまたは複数のベンチレータ７０が、炉１２の中でたとえば開口部７２を介して導入される水蒸気を回転運動させる。
【００８１】
さらに、図示しない接続部を介して、または水蒸気が空間４０へ導入される接続部を介して、酸素および／またはＣＯ２を炉１２の内部空間４０（反応室）へ導入するという選択肢がある。このとき酸素の割合は、燃焼または爆発の危険を回避するために、準化学量論的であるのが好ましい。
【００８２】
図７および図８を参照して、内部空間４０に引き込まれるべき水蒸気および／もしくは酸素および／もしくは二酸化炭素の量、または反応室１０の温度を調整または制御するための制御ループについて説明する。
【００８３】
図８には、配管７６を介して空気が供給される後燃焼室７４と排ガス配管４２を介して接続された炉１２が、純粋に原理的に示されている。
【００８４】
後燃焼室７４から出たガスの酸素含有率（配管７８）が第１の測定装置８０を通じて決定され、このとき配管７６を介して供給される空気は、流出するガスの酸素含有率が一定またはほぼ一定になるように調整される。酸素含有率はおよそ６％であるのがよい。後燃焼室７４に引き込まれる空気量に依存して、炉１２に供給されるガス状の流体すなわち水蒸気の量もひいては制御され、このときＯ２およびＣＯ２の割合も制御することができる。その様子は接続部８４によって図示されている。
【００８５】
後燃焼室７４へと通じる熱分解排ガス配管４２には、たとえば酸化の際の熱量変化を測定するセンサによって熱分解ガス中の酸化可能な成分の割合を決定するために、別の測定装置８６が存在している。この割合は、炉１２に供給されるべき水蒸気および／もしくは酸素および／もしくはＣＯ２、ならびに／または炉１２の温度の調整についての調節量（接続部８８）についても同様に利用することができる。
【００８６】
特に、後燃焼室７４に引き込まれるべき空気量と、熱分解ガスに含まれる酸化可能な成分の割合の両方が調節量として利用され、それにより冗長的で多様的な制御が可能となる。
【００８７】
この点に関わる調整または制御は、後燃焼部に供給される空気に依存して行うこともできる。
【００８８】
熱分解が実行された後に炉１２が冷却され、その後にドラムを分別室１６へ供給して、そこで残りの無機成分の分別と、マニピュレータ６０，６２によるドラムの断裁が行われる。この成分は判定された放射性に応じて容器６４，６６，６８に移され、その後、これらの容器がそれぞれの規則に準じて処分される。
【００８９】
図面から明らかなとおり、水槽形の支持体２２はコンベヤ装置７０を介して、新たなドラム１８を収容するために装填室１４へと送り返される。
【００９０】
水蒸気の代わりにＣＯ２が熱分解に利用される場合も本発明の対象に含まれる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【外国語明細書】
2019101035000001.pdf