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Technischer Bericht NTB 82-01

Verfestigung aktiver borathaltiger Abfallkonzentrate aus Druckwasser-Reaktoren

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In Zusammenarbeit mit dem Kernkraftwerk Beznau und im Auftrag der Nagra wurde im EIR eine neue Verfestigungsrezeptur für das im KKW Beznau entstehende borathaltige Abfallkonzentrat entwickelt. Ziel dieser Untersuchungen war die Entwicklung einer Verfestigungsrezeptur und einer daraus entstehenden Abfallmatrix, die den Anforderungen in Bezug auf Druckfestigkeit, Wasserbeständigkeit, Sulfatbeständigkeit, Langzeitbeständigkeit und Auslaugverhalten im Hinblick auf deren spätere Endlagerung in geologischen Schichten möglichst optimal entsprechen sollte.

Die Borsäure resp. die Borate im Konzentrat benötigen eine zusätzliche Menge Calcium-Hydroxid in den Zementen, damit zuerst alles Borat als Calcium-Metaborat ausgefällt werden kann, da sonst eine Aushärtung der Zemente nicht möglich ist. In einer ersten inaktiven Versuchsreihe wurden diverse anfänglich günstig erscheinende Zementsorten gegeneinander ausgewogen. Eine zweite Serie schränkte die Anzahl der Zemente und Zusatzstoffe weiter ein.

Mit dem aktiven Konzentrat aus dem KKW Beznau wurden 11 Rezepturen ausgeführt und mit den Probekörpern in Auslaugversuchen die Auslaugraten bestimmt. Trass als Zusatzstoff (30 Teile auf 100 Teile Zement) setzt dabei die Auslaugraten für Cäsium um ca. 2 Grössenordnungen herab.

Die so ausgewählte optimal erscheinende Rezeptur A.11. wurde dann in technologischer Hinsicht weiter untersucht. Im Massstab 1:1 im 200 Literfass wurden mit der Mischeinrichtung im KKW Beznau Versuche gefahren und die Misch- und Rührtechnik festgelegt, damit eine Aushärtung in den gewünschten Zeiten erfolgt. Der Erhärtungs- und Temperaturverlauf im Fass wurde untersucht. Die Festigkeit und die Wasser- und Sulfatbeständigkeiten wurden an der im Fass hergestellten Mischung bestimmt.

Ab Anfang 1982 verfestigt das KKW Beznau nach dieser Rezeptur und der «im Fass Rührmethode» sein aktives borathaltiges Konzentrat, nachdem auch die Sicherheitsbehörde ihre Bewilligung dazu gegeben hat.

Die Verwendung der angegebenen Rezeptur ist patentrechtlich geschützt (Patente angemeldet). Nähere Auskünfte durch den Verfasser.

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