DEVICE FOR INCORPORATING RADIOACTIVE WASTE IN CONCRETE IN WASTE CONTAINERS

Abstract: 1. Device for immobilizing in concrete radioactive wastes in waste drums, with the ingredients of the mixture being filled into the drum and concrete being produced directly after mixing of those ingredients in that drum ; with a shielded and alpha-tight cell to which the feed opening of the empty drum can be connected by means of an opening in the cell floor, which opening can be closed by means of a double lid, which can be swung out of the way ; with a hollow shielding cylinder extending into the cell from the top, the interior of which accommodates the mixing tools after their withdrawal from the drum, and from which they can be lowered into the drum for mixing and lifted back into the cylinder, respectively ; with a shielding plate (6) installed in the cylinder (2) in a vertical sliding bearing so that its top is sealed relative to the cylinder (2), which plate holds the driving mechanism (8, 9) for the mixing tools (3) ; with another driving mechanism (10) attached to the plate (6), by means of which a central section (7) turning in the plate (6) and accommodating the bearing fixture of the mixing tools can be turned around its center axis (17) ; with the guide ring (22) constituing the upper extension and bearing fixture of the plate (6) holding one end (30) of a bellows (13) around the driving mechanism, the other end (31) of which bellows is indirectly connected to the wall of the cell (1) and to the base plate (34), respectively, supporting the cylinder (2), the bellows (13) being attached to the upper inner rim (32) of a hollow sheet metal cap (33) open at the top and resting on the base plate (34) ; and with lifting elements (11) for lowering and lifting, respectively, the plate (6) holding the mixing tools (3), wich are located above that plate, i.e., outside the shielding opposite the contaminated interior (27) of the cell (1).

Description: Einrichtung zum Einbetonieren von radioaktiven Abfällen in Abfallfässcrn 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. 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. 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. 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 Wartung 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. 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 Zylindern heraus 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 Vorteilr 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. 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 um schliessender 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- tzw. abbaubar ist. 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. 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. Weitere Einzelheiten der vorliegenden Erfindung werden im folgenden anhand der Figur, die einen schematischen Querschnitt durch eine solche Anlage zeigt, näher erläutert: Die Zementierung bzw. Betonierung von radioaktiven Abfällen erfolgt grundsätzlich in einer bekannten Weise, in dem in ein Abfall fass trockener Zement vorgelegt wird. Dieses Abfall fass 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. 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: 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 Abschirm platte 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. Ueber 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 de 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 umdie 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. 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 durch führt 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. 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 1 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. Deshalb wird bei hohen Aktivitäten mit einem hohen Anteil an Alpha-Strahlern gemäss der gezeichneten 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 30 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 30 umschliesst nun den gesamten Antrieb 8,9,lo,11 der Mischeinrichtung. Da der Hut 30 oben offen ist, kann dieser gesamte Antrieb 8,9,1o,11 nach Lösen von der Platte 6,7 nach oben aus der Hutöffnung 35 abgenommen bzw. herausgezogen werden, ohne die Abschirmwirkung zu beeinträchtigen. 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. Der schwenkbare 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. 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 dibrom unteren Totpunkt bzw. im eingefahrenen Zustand mittels der Füh- rungsbolzen 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 1 abgeschirmte Zelle 2 Abschirmrohr 3 Rührwerkzeuge 4 Spritzblech 5 Kupplungen 6 Abschirmplatte 7 Mittelteil 8 drehbarer Rührwerksantrieb 9 Rührwerksmotor lo Getriebemotor 11 Hubzylinder 12 Führungsbolzen 13 Faltenbalg 14 Teller 15 Doppeldeckel 16 Öffnung 17 Achse 18 Drehantrieb 19 Hubantrieb 2Q Indexierung 22 Führungsring 23 oberer Raum 24 Zelleninnenraum 25 Innenflächen 26 Verklammerung 27 Grundplatte der Zelle 2,8 Schwenkarm 29 Schwenkachse 30 unteres Ende des Faltenbalges 31 oberes Ende des Faltenbalges 32 Innenrand 33 Blechhut 34 Grundplatte 35 Hutöffnung

Claims: Patentansprüche: 1. Einrichtung zum Einbetonieren von radioaktiven Abfällen in Abfall fässern, 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 an schliessbar ist und wobei die Öffnung mittels eines weg schwenkbaren Doppeldeckels verschliessbar ist, dadurch ge kennzeichnet, dass von der Oberseite der Zelle (1) her ein hohler Abschirmzylinder (2) in die Zelle (1) ragt, in des sen Innenraum die Mischwerkzeuge (3) in aus dem Fass heraus gezogenen 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 glei tend 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. Anhebebewe gung der die Mischwerkzeuge (3) haltenden Platte (6) ober halb 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 umschlies sender Faltenbalg (13).mit seinem einen Ende (30) befestigt ist, dessen anderes Ende (31) mittelbar an der Wand der Zelle (1) bzw. an der, den Zylinder (2) tragenden Grund platte (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) befe stigt 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 An trieb (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 Schweni- und Hebe bewegung des Doppeldeckels (15) unterhalb des Zellenbodens (27), d.h. ebenfalls ausserhalb der Abschirmung der Zelle (1) gelegen sind.

Inventors: HEMPELMANN, WILHELM, HOHLEIN, GUNTER, DR., WALDENMEIER, GUNTER, Höhlein, Günter, Dr., Waldenmeier, Günter
Applicants: KERNFORSCHUNGSZENTRUM KARLSRUHE GMBH
Application year: 1980
Main classification: G21F9
IPC codes: G21F9, B28B13