166398. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés folyékony radioaktív hulladékok forráspontnál alacsonyabb hőmérsékleten történő besűrítésére és végleges tárolására

166398 3 4 teljesebb módon az MTA Izotóp Intézetének hulladékkezelő berendezése oldja meg. Az edény fedelébe infravörös fűtőtestek vannak beépítve, a sugárzási energia a víztükör vékony felső rétegében elnyelődik és azt forrásba hozza. A keletkező gőzöket ventillátor szívja el. Előnye az egyszerűség és a jó tisztítási hatásfok, hátránya, hogy az energetikai hatásfoka alacsony, fűtéséhez drága villamosenergiára van szükség. Nagyteljesítményű, nagy radioaktivitást tartalmazó tárolónál a fűtőtest cseréje nehezen oldható meg, végül pedig a gőzoldalon nyílt láncban üzemel. A fentiek alapján az infrafűtésű bepárló elsősorban kis teljesítményű berendezésként alkalmazható. Célunk a találmánnyal olyan eljárás és berendezés létrehozása, amely az ismert megoldásoknál lényegesen egyszerűbben oldja meg a radioaktív hulladékok forráspontnál alacsonyabb hőmérsékleten történő folyamatos besűrítését és végleges tárolását. Célunkat a találmánnyal úgy érjük el, hogy a radioaktív hulladékot végleges tárolási helyén sűrítjük be, a besűrítést pedig zárt körben áramló, hőt és párát transzportáló 0,5—1,5 atm. nyomású transzport közeggel végezzük el. A zárt körben áramló traszport közegbe célszerűen gőzt fújunk és a gőzt a szállított párával együtt kondenzáltatjuk. A találmány szerinti eljárás egy célszerű foganatositási módjánál a páratérbe a transzport közeget egy vagy több bevezető légcsatornán keresztül tangenciálisan fújjuk be, és a transzport közeget örvényáramlással a besűrítendő hulladékot tartalmazó folyadék felszínéhez vezetjük, majd a közeget a hulladékot tartalmazó tartály külső palástja mentén vezetjük el. A transzport közegből ezt követően a párát kondenzáltatjuk, hőt közlünk vele és ismét recirkuláltatjuk. A besűrítést követően a besűrített hulladékot magától megszilárduló vízzáró anyaggal, célszerűen bitumennel vesszük körül. Az eljárás foganatosítására alkalmas berendezés külső és belső tartályból áll, célszerűen egyetlen kettős tartályból, amelynél a besűrítendő radioaktív hulladék a nyílt felszínű belső tartályban helyezkedik el, és a két tartály közötti térben a transzport közeg elvezetésére gázterelő spirális csatorna van. A berendezés egy kiviteli alakjánál a két egymásba helyezett tartály helyett egyetlen tartályt alkalmaznak. A találmányt a továbbiakban a rajzok alapján ismertetjük részletesen, amelyekben a találmány szerinti berendezés példakénti kiviteli alakjait szemléltettük. A rajzon az 1. ábra a találmány szerinti berendezés működésének egyszerűsített folyamatábrája, a 2—3. ábra a kettős besűrítő-tároló tartály elöl- és felülnézeti képe metszetben ábrázolva, a 4—5. ábra az egytartályos besűrítő-tároló tartály elöl- és felülnézeti képe metszetben ábrázolva. Az 1. ábrán feltüntetett módon a tárolandó folyékony hulladék előzetes kezelés után vagy anélkül 1 adagolótartályba kerül. Az 1 adagolótartályból a folyékony hulladékot 2 adagolószivattyú a besűrítő-tároló tartályba tölti. A legnagyobb kapacitás elérése érdekében a 3 besűrítőben célszerű közel állandó folyadékszintet tartani. Ennek eléréséhez a 2 adagolószivattyú szállítási teljesítményét a 3 besűrítő folyadékszintje alapján 4 szabályozó szelep szabályozza. A 3 besűrítőben lejátszódó folyamatokat és a 3 besűrítő kialakítását a 2. és 3- ábrákon szemléltettük. A 3 besürítőt rozsdamentes acélból készített állóhengeres tartály képezi. A belső, felül nyitott 8 tartály a hulladék befogadására szolgál, a külső, felül zárt 9 tartály pedig egyrészt a transzport közeg herme-5 tizálását és irányítását végzi, továbbá a belső 8 tartály megsérülése esetén megakadályozza, hogy a radioaktív hulladék a környezetbe folyjon. A forró száraz transzport közeg az 5 belépő csonkon tangenciálisan lép be a sűrítőbe. A belépési sebesség 10—30 m/sec az alkalma-10 zott közeg és konstrukció függvényében. A felső hengerben örvényáramlás alakul ki, egyúttal a transzport közeg a folyadékfelszín felé is halad. A tartály kúpos részében a transzport közeg tangenciális sebessége lecsökken, és a folyadéktükör felett a sebesség csak néhány 15 m/sec. Az örvénylő transzport közeg lefelé irányuló sebesség összetevője jobban szabályozható, ha a közeg egy részét a tengely mentén függőlegesen feleié vezetjük be. A hulladékvíz bevezetése a 6 csonkon keresztül a tengelyvonalban a folyadékfelszín alá történik. 20 A 7 csonk a vízszintmérő kivezetésére szolgál. Mivel a besűrítőben levő folyadék sókat, savakat vagy lúgokat tartalmazhat, vezetőképessége elég nagy, ezért a folyadékszint mérésére jól használható olyan villamos szintmérő, amelynél az áramforrás egyik sarka egymással 25 párhuzamosan kapcsolt különböző hosszúságú elektródákhoz csatlakozik, másik sarka pedig a 8 belső tartályhoz van kötve. Minden elektróda áramkörében relé van. Ha az elektróda vége a folyadékszintet eléri, áramkörében az áramerősség megnő, a relé zár és jelzést ad. 30 A víztükör felett áramló száraz meleg transzport gáz ekkor vízpárával telítődik. A szennyvíz hőmérséklete a forrpontnál alacsonyabb, a víz elpárolgása csak a víztükör felületéről történik. Ez igen magas tisztítási (dekontaminálási) tényezőt biztosít. A bepárlókkal ellen-35 tétben a víztükör felületét áttörő merőleges anyagáramlás (buborékok) hiányzik, így felhabzás, cseppelragadás nem lép fel. A forráspontnál alacsonyabb hőmérsékletű párolgás következtében a szennyvízben oldott aktív gázok csak kismértékben kerülnek be a transzport kö-40 zegbe. A prolgás sebességét az ún. nedves hőcsere intenzitása határozza meg, amely függ a transzport közeg diffúziós tényezőjétől, nyomásától, sebességétől továbbá a vízgőz víztükör feletti és a transzport közegben mért parciális nyomásának különbségétől. Transzport kö-45 zegként legegyszerűbb levegőt alkalmazni, de sok esetben más gáz alkalmazása előnyösebb lehet. Ha a transzport közeg nitrogén gáz, a rendszerben csökken a korróziós veszély. Hélium gáz alkalmazása esetén a korróziós problémák kiküszöbölése mellett a rendszer fajlagos tel-50 jesítménye is növelhető. A megnövekedett páratartalmú transzport közeg a párologtató térből tangenciálisan áramlik át a fűtőtérbe, amely a 8 belső tartály és a 9 külső tartály között van kiképezve. A fűtőtérbe átlépő transzport közeg útjába 55 biztonsági cseppleválasztót lehet elhelyezni. Legegyszerűbb cseppleválasztási megoldás a 2. ábrán látható, a 8 belső tartályon kiképzett 19 perem. A fűtőtérben a transzport közeget a belső tartályhoz hegesztett 10 terelőspirál irányítja. A transzport közeg 60 a fűtőtérben áramolva hőjének nagyrészét átadja a 8 belső tartálynak és ezzel a hulladékvíz párolgás okozta hőveszteségét pótolja. A 8 belső tartályban a hulladékvíz gyakorlatilag nyugalmi állapotban van, ezért á hulladékban levő szilárd szennyeződés a tartály fenekére ülep-65 szik, továbbá a víz fajsúlyának hőmérséklet-függése kö-