DE2951375C2

DE2951375C2 -

Info

Publication number: DE2951375C2
Application number: DE2951375A
Authority: DE
Inventors: Guenter Dr. 7521 Helmsheim De Hoehlein; Wilhelm 7514 Leopoldshafen De Hempelmann; Guenter 7500 Karlsruhe De Waldenmeier
Original assignee: Kernforschungszentrum Karlsruhe GmbH
Current assignee: Forschungszentrum Karlsruhe GmbH
Priority date: 1979-12-20
Filing date: 1979-12-20
Publication date: 1987-06-11
Also published as: EP0031879B1; JPS56160700A; DE2951375A1; JPH0140319B2; EP0031879A1; ATE6890T1

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

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Einbetonieren von radioaktiven Abfällen in Abfallfässern nach dem Oberbegriff des Anspruches 1. Eine derartige Ein richtung ist aus der DE-OS 26 37 858 bereits bekannt.The present invention relates to a device for Concreting radioactive waste into waste barrels according to the preamble of claim 1. Such a direction is already known from DE-OS 26 37 858.

Die Betonierung bzw. Zementierung von flüssigen und festen radioaktiven Abfällen mit dem Ziel einer Fixierung dieser Ab fälle an Zement in sogenannten Zementierungs- oder Betonie rungsanlagen ist ein wesentlicher Bestandteil der Beseitigung radioaktiver Abfälle. Die bisher bekannten Anlagen haben vor allem 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 be trieben werden kann, jedoch bei Reparatur- und Wartungsar beiten hohe Strahlendosisleistungen anfallen können.The concreting or cementing of liquid and solid radioactive waste with the aim of fixing this waste cases of cement in so-called cementation or concrete plants is an essential part of disposal radioactive waste. The previously known systems have before all the disadvantage that essential mechanical components these parts turn out to be alpha contaminated and high Exposed room are located. This arrangement has Consequence that be the system with very low radiation exposure can be driven, but at repair and maintenance high radiation dose rates may arise.

Es wurde nun versucht, alle möglichen Reparatur- und Wartungs arbeiten unter Zuhilfenahme von Manipulatoren und anderen Fern bedienungseinrichtungen 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.Attempts have now been made to do all possible repair and maintenance work with the help of manipulators and other remote operating facilities. The freedom of movement however, these facilities are very limited, so larger ones Work can not be carried out, or installation of complicated and expensive electrical force manipulators presuppose.

Die vorliegende Erfindung hat nun die Aufgabe, eine einfache und sicher zu handhabende Einrichtung zur Betonierung bzw. Zementierung von radioaktiven Abfällen in Fässern zu schaffen, in welcher radioaktive Substanzen wie z. B. Ionenaustauscher harze, Schlämme und Konzentrate fixiert werden können, bei der Wartungs- und Reparaturarbeiten beschleunigt auch während des Betriebes durchgeführt werden können, ohne daß bei Wartungs- und Reparaturarbeiten unzulässig hohe Dosisleistungen auftreten, um die Verfügbarkeit einer solchen Anlage zu erhöhen. The object of the present invention is now a simple one and safe to handle facility for concreting or To create radioactive waste in barrels, in which radioactive substances such. B. ion exchanger Resins, sludges and concentrates can be fixed in the Maintenance and repair work also accelerated during the Operation can be carried out without maintenance and repair work impermissibly high dose rates occur, to increase the availability of such a system.

Zur Lösung dieser Aufgabe dient die Einrichtung nach Anspruch 1.The facility according to serves to solve this task Claim 1.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht es nun in vor teilhafter Weise, eine Betonier- bzw. Zementiereinrichtung zu erstellen, in welcher kontaminationsgeschützte Teile von Modu len, die einfach ein- und ausgebaut werden können, verwendet werden. Diese Modulen, wie z. B. der Rührwerksantrieb und der Doppeldeckelantrieb, können außerhalb des kontaminier ten und strahlenden Bereiches unter normalen Bedingungen ge wartet und repariert werden. Damit werden die Stillstandszei ten einer solchen Einrichtung erheblich herabgesetzt. Das heißt, die Ver fügbarkeit und Wirtschaftlichkeit der Einrichtung wird erhöht, und außerdem die Strahlenbelastung bei Interventionen erheblich gesenkt. Die notwendigen Arbeitszeiten für Dekontamination werden ver ringert. Es ist möglich, einzelne Bauelemente in Form von einzelnen Modulen zu fertigen, die nach Belieben aus- und ein gebaut werden können, so daß ein wesentlich einfacherer und sicherer Betrieb gefahren werden kann.The present invention now enables it in front geous way, a concreting or cementing device create in which contamination-protected parts from Modu len that can be easily installed and removed be used. These modules, such as. B. the agitator drive and the double lid drive, can be outside of the contaminated th and radiating area under normal conditions serviced and repaired. So the downtime Such a facility significantly reduced. That is, the Ver Availability and economy of the facility is increased, and also significantly reduced radiation exposure during interventions. The necessary working hours for decontamination are ver wrestles. It is possible to use individual components in the form of to manufacture individual modules that can be switched on and off at will can be built so that a much simpler and safe operation can be driven.

Weitere Einzelheiten der vorliegenden Erfindung werden im folgenden anhand der Figur näher erläutert:Further details of the present invention are given in the following with reference to the figure:

Die Zementierung bzw. Betonierung von radioaktiven Abfällen erfolgt grundsätzlich in bekannter Weise (vgl. DE-OS 26 37 858) 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 Doppeldeckelsystems geöffnet, und in seine freie Öffnung mit tels 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. Es ist dabei von besonderem Nachteil, daß der gesamte Rührwerksan trieb sowie die Hubeinrichtung und Dreheinrichtung für das Rührwerk sich in der hochkontaminierten Zelle befinden.Cementing or concreting radioactive waste basically takes place in a known manner (cf. DE-OS 26 37 858) in which dry cement is placed in a waste drum. This waste barrel is closed with the lower part of a double lid and against a hot cell or alpha-tight table Glove box pressed. The barrel is now using a Double lid system opened, and in its free opening with means of a hose or a tube of radioactive material added. At the same time, the barrel becomes counter-rotating working planetary stirrer retracted, the dry Cement mixed with the concentrate. It is from particular disadvantage that the entire agitator san as well as the lifting device and rotating device for the The agitator is in the highly contaminated cell.

Nun wird an die abgeschirmte Zelle 1 über die Öffnung 16 in der Grundplatte 27, die bei der gezeich neten Position mit dem Oberteil 15 eines Doppeldeckels ver schlossen ist, ein nicht näher dargestelltes Abfallfaß mit vor dosiertem Zement angeschlossen. In der Zelle 1 werden dann die radioaktiven Abfälle in das Faß eingebracht und mit Hilfe der im folgenden beschriebenen Ein richtung, d. h. eines in das Faß einsenkbaren Faßmischers, im Faß gemischt. Die eigentliche Mischeinrichtung ist nun folgen dermaßen aufgebaut:Now is connected to the shielded cell 1 via the opening 16 in the base plate 27 , which is closed in the ge-designated position with the upper part 15 of a double lid, a waste barrel, not shown, with pre-metered cement. In cell 1 , the radioactive waste is then introduced into the barrel and mixed using the device described below, ie a barrel mixer that can be lowered into the barrel, in the barrel. The actual mixing device is now structured as follows:

In einer abgeschirmten Zelle 1 ist von oben her ein Abschirm rohr 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 Mittel teil 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 befin det sich der eigentliche Rührwerkantrieb 8 bzw. 9. Dabei ist der feststehende Teil des Planetenantriebs mit der Abschirm platte 6 verbunden und der bewegliche Teil desselben mit dem Mittelteil 7, so daß sich die Teile 8 und 7 im gleichen Dreh sinn drehen und bewegen können. Auf diese Art können die Rühr werkzeuge 3 durch Drehen des Mittelteiles 7 gemeinsam eine Kreisbewegung um die Achse 17 durchführen. Dabei erfolgt der An trieb der Rührwerkzeuge mittels des Rührwerksantriebs 9. Der An trieb des Planetenkranzes bzw. der Drehung des Mittelteiles 7 erfolgt über einen Getriebemotor 10. In a shielded cell 1 , a shielding tube 2 is flanged out from above. In this shielding 2, the stirring tools 3 are located in the rest position, which are shielded by a removable splash plate 4 upwards against the clutches. 5 In the tube, a shield plate 6 is movably guided from top to bottom, the middle part 7 is provided with bushings for the agitator drive and the middle part 7 is rotatably arranged with the help of bearings in the shield plate 6 . The actual agitator drive 8 or 9 is located above the central part 7 . The fixed part of the planetary drive is connected to the shield plate 6 and the movable part of the same with the central part 7 , so that the parts 8 and 7 can rotate and move in the same direction. In this way, the stirring tools 3 by rotating the central part 7 together perform a circular movement about the axis 17 . The agitation tools are driven by the agitator drive 9 . At the drive of the planetary ring or the rotation of the central part 7 takes place via a geared motor 10 .

Die gesamte Einheit d. h. die Rührwerke 3 mit komplettem Antrieb kann 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 Abschirm rohr 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 Abschirm platte 6 fest verbunden ist.The entire unit, ie the agitators 3 with a complete drive, can be moved up and down within the tube 2 with the aid of lifting cylinders or lifting spindles 11 , so that the mixer 3 dips into the barrel (not shown ) and performs a mixing movement about the axes of the mixing tools 3 and is guided together through the barrel in a circular motion. The shielding tube 2 with the complete unit can also be pulled out of the shielded cell 1 for maintenance purposes. To guide the unit in the tube 2 is the sliding guide ring 22 therein, which is firmly connected to the shield plate 6 .

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. außer halb 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 be festigt, der im oberen Totpunkt zusammgengeschoben und im unte ren 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 Zel lenoberseite 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, 10, 11 der Micheinrichtung. Da der Hut 30 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 Abschirmwir kung zu beeinträchtigen. The sealing of the plate 6 with respect to the pipe 2 can now be carried out in two ways: in the first embodiment, not shown, only a very small air gap is provided between the plate 6 and the pipe 2 . Due to the pressure drop between the space outside of cell 1 and the interior 24 of cell 1 , no radioactivity can be carried outside, ie outside of cell 1 . However, this air curtain is only sufficient for low activity and is not sufficient in the event of contamination by alpha emitters. Therefore, during high activities with a high proportion of alpha emitters according to the illustrated embodiment on the shielding plate 6 or on the ring 22, a bellows 13 be fastened, which is pushed together at top dead center and pulled apart at bottom dead center. This bellows 13 sits with its lower end 30 on the guide ring 22 and with its upper end 31 on the inner edge 32 of a hollow sheet metal hat 33 which is open at the top. The sheet metal hat 33 in turn sits with its foot on a base plate 34 which is placed on the top of the cell 35 and directly carries the cylinder 2 down . The bellows 13 in the sheet metal hat 30 now encloses the entire drive 8, 9, 10, 11 of the mechanical device. Since the hat 30 is open at the top, this entire drive 8, 9, 10, 11 can be removed or pulled out of the hat opening 35 after detaching from the plate 6, 7 without affecting the shielding effect.

Um zu verhindern, daß die evtl. noch an den Rührwerkzeugen 3 haftende flüssige Zementbrühe auf den schwenkbaren Doppeldec kel 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 er 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. Des gleichen erfolgt die Indexierung der Verschlußstellung des Doppeldeckels 19 durch eine Indexierung 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 ge wartet und repariert werden.In order to prevent the liquid cement broth possibly still adhering to the agitating tools 3 from dripping onto the pivotable Doppeldec angle 15 and its clamp 26 , this or its pivot arm 28 is provided with a removable plate 14 which is in the closed position of the double cover 15 is located under the stirring tools 3 . If the plate 14 is filled with dried cement broth, it is thrown into the waste barrel below through the opening 16 and added to the waste. The pivotable double cover 15 , like the agitator drive, is designed such that all drive elements are located outside of the cell 1 , namely under the base plate 27 of the cell 1 . The rotary drive 18 and the lifting drive 19 for the double cover 15 , which can be pivoted on the arm 28 about the axis 29 , is located under the cell 1 and can be serviced there at any time. The same is done by indexing the closed position of the double cover 19 by means of an indexing 20 which is located outside the cell space 24 . In this way, all drive elements on which malfunctions and maintenance work can occur can be serviced and repaired from the outside in uncontaminated rooms.

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 Innen raum 24 der Zelle geschützt. Neu ist weiterhin, daß der Rühr werksantrieb in dem abgeschirmten Rohr 2 auf- und abbewegt wer den kann und daß sich die Hubelemente außerhalb des kontaminier ten und strahlenden Raumes 24 befinden. Dabei ist der gesamte Antriebsteil durch den Faltenbalg 13 vor Kontamination ge schützt. Günstig ist, daß bei einem großen Defekt der gesamte Antrieb einschl. der Rührwerkzeuge 3 durch Herausziehen der ge samten 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 Re serveeinheit ersetzt werden. Die gesamte Einheit wird in hrem 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. In the new device proposed by the invention, the actual stirring drive is thus outside the contamination area and is protected by the plate 7 designed as radiation protection against the work area or the interior space 24 of the cell. Another new feature is that the agitator drive in the shielded tube 2 moves up and down who can and that the lifting elements are outside the contaminated and radiating space 24 . The entire drive part is protected from contamination by the bellows 13 . It is favorable that in the event of a major defect, the entire drive, including the stirring tools 3 , can be removed from the interior 24 of the cell 1 by pulling out the entire unit in the tube 2 and can be transported to another space arranged therefor. The unit can then be replaced by a reserve unit. The entire unit is held or centered in its bottom dead center or in the retracted state by means of the guide bolts 12 such that twisting and vibrating is impossible during operation. The actual double lid 15 is protected by the drip plate 14 against contamination by dripping cement broth.

1 shielded cell
2 shielding tube
3 mixing or stirring tools
4 splash panel
5 clutches
6 shielding plate
7 middle section
8 rotating agitator drive
9 agitator motor
10 gear motor
11 lifting cylinders
12 guide bolts
13 bellows
14 plates
15 double lids
16 opening
17 axis
18 rotary drive
19 linear actuator
20 indexing
22 guide ring
23 upper room
24 cell interior
25 interior surfaces
26 parenthesis
27 Cell base plate
28 swivel arm
29 swivel axis
30 lower end of the bellows
31 upper end of the bellows
32 inner edge
33 tin hat
34 base plate
35 hat opening

Claims

1. facility for concreting radioactive waste into waste barrels,

- the mixture components are added to the barrel in measured proportions,
- and the concrete formation after mixing by means of mixing or stirring tools ( 3 ) which can be lowered into the waste drum takes place directly on the same,
- with a shielded and alpha-tight cell ( 1 ),
to which the loading opening of the empty barrel can be connected by means of an opening ( 16 ) in the base plate ( 27 ) of the cell ( 1 ),

dadurch gekennzeichnet,characterized,

- that from the top of the cell (1) protrudes forth a hollow shield tube (2) in the cell (1),
- In the interior of the mixing or stirring tools ( 3 ) are when they are pulled out of the barrel,
- And that the mixing or stirring tools ( 3 ) for the mixing process down into the barrel from the shielding tube ( 2 ) can be lowered or raised back into it.

2. Device according to claim 1, characterized in

- That a shielding plate ( 6 ) is mounted in a vertically sliding manner in the shielding tube ( 2 ),
- On which the drive ( 8, 9 ) for the stirring tools sits.

3. Device according to claim 2, characterized in

- That a further drive ( 10 ) sits on the plate ( 6 ),
- By means of which a central part ( 7 ) receiving the mounting of the mixing tools and rotatably mounted in the plate ( 6 ) can be rotated about its central axis ( 17 ).

4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in

- That the lifting elements ( 11 ) for the lowering or lifting movement of the mixing tools ( 3 ) holding plate ( 6 ) above half of the same, ie outside the shield against the contaminated interior ( 24 ) of the cell ( 1 ) are ge.

5. Device according to one of claims 2 to 4, characterized in

- That on the, the upper extension and storage of the plate ( 6 ) forming the guide ring ( 22 ) a drive enclosing bellows ( 13 ) is fixed at one end ( 30 ),
- The other end ( 31 ) is indirectly connected to the wall of the cell ( 1 ) or to the base plate ( 34 ) carrying the cylinder ( 2 ).

6. Device according to claim 5, characterized in

- That the bellows ( 13 ) on the upper inner edge ( 31 ) of a hollow, on its upper side open sheet metal hat ( 33 ) is attached,
- Which sits on the base plate ( 34 ).

7. Device according to one of claims 2 to 6, characterized in

- That the entire, above the plate ( 6, 7 ) located drive ( 8, 9, 10, 11 ) up through the opening ( 35 ) of the hat ( 33 ) while maintaining the shielding effect of the cell ( 1 ) off or degradation is.

8. Device according to one of claims 1 to 7, characterized in

- That the drive elements ( 18, 19 ) for the pivoting and lifting movement of the double cover ( 15 ) below the cell bottom ( 27 ) ie also outside the shielding of the cell ( 1 ) are located.