Aufarbeitung radioaktiver Stoffe | Anlagen & Einrichtungen
Mit den vorhandenen Einrichtungen wird eine Volumsreduktion der anfallenden Abfälle durchgeführt und durch Vermischen, z.B. der Asche mit Zement oder durch Einschluss in Beton, die Radioaktivität in einem Gebinde fixiert (konditioniert). Um Missverständnissen vorzubeugen: es wird z.B. in der Verbrennungsanlage nicht die Radioaktivität verbrannt und damit vernichtet, sondern in der Asche konzentriert.
Die Anlagen tragen dazu bei, dass radioaktive Substanzen in unserem Land nicht zu einem Umweltproblem werden. Zielsetzung ist, dass Radionuklide nicht in die Biosphäre gelangen und unkontrollierte Kontakte zu Menschen verhindert werden. Durch eine getrennte Sammlung radioaktiver Abfälle und ihre besondere Aufbewahrung nach einer entsprechenden Konditionierung wird diesem Umstand Rechnung getragen. Dabei werden die Radionuklide in schwer lösliche, verstreusichere Formen gebracht, die langzeitbeständig sind.
Verbrennungsanlage
Die Verbrennungsanlage dient der Volumsreduktion brennbarer radioaktiver Abfälle.
Das Rauchgas wird vom Ofen über die Rauchgasleitung den drei parallel geschalteten Heißgasfiltern, die mit je 54 Silicium-Karbidkerzen mit einer Porenweite von 20 µm bestückt sind, zugeführt und auf diese Weise entstaubt.
)
Nachfolgend gelangt das Rauchgas über eine Quenche in einen 2-stufigen Rauchgaswäscher. Dabei wird das Rauchgas von einer Temperatur von ca. 700°C nach den Heißgasfiltern auf ca. 70°C schockartig abgekühlt.
In der Folge wird es zwei parallel geschalteten Absolutfiltern zugeführt, die als letzte Stufe in der Reinigungsstrecke eingebaut sind und höchstmöglichen Reinheitsgrad garantieren. Von dort gelangt das gereinigte Rauchgas über die Mischkammer, in den 35 m hohen Kamin.
Der hohe technische Aufwand bei der Abgasreinigung bewirkt, dass die sehr restriktiven, behördlich vorgegebenen Emissionsgrenzwerte deutlich unterschritten werden. Zu keiner Zeit wurde bei den regelmäßig durchgeführten Messungen zur Umgebungsüberwachung eine Beeinträchtigung der Umgebung durch den Betrieb der Verbrennungsanlage festgestellt.
Kurzbeschreibung der Rauchgasreinigung
- Staubfilter: Silicium-Karbidkerzen, Porosität: 20 µm
- Zweistufiger Rauchgaswäscher
- Absolutfilter: Abscheidegrad 99,99% bei 0,5 µm Korngröße
Wasserreinigung
Auf Grund behördlicher Bescheide werden alle (aktive und inaktive) Betriebsabwässer des Standorts Seibersdorf der ARC in der Wasserreinigung behandelt.
Inaktive Abwässer werden mit einer Messsonde, die auf den zulässigen Aktivitätspegel der Abgaberate eingestellt ist, laufend überwacht. Liegt die Aktivität unter diesem Wert, so wird dieses Wasser in eines der Lagerbecken gepumpt; liegt sie darüber, so wird es in ein Aktivverteilerbecken umgeleitet und anschließend als aktives Abwasser behandelt.
)
Filter der Wasserreinigungsanlage
Aktive Abwässer werden in vorgewählte Sammeltanks gepumpt und durch nuklidspezifische Fällung behandelt. Der Fällschlamm wird über Filter abgeschieden und anschließend konditioniert (Trocknung, Hochdruckverpressung, Zementverfestigung). Die konditionierten Schlämme werden im Fasslager zwischengelagert. Das gereinigte Abwasser wird in eines der Lagerbecken gepumpt.
Die Inhalte der Lagerbecken werden nach Freigabe durch den Strahlenschutz an den Vorfluter (Leitha-Mühlkanal) abgegeben. An einer dabei gezogenen Probe werden einige chemische Parameter bestimmt (pH, abfiltrierbare Stoffe, Phosphor, CSB, BSB5, gegebenenfalls andere).
Derzeit wird ein Entwicklungsprojekt zum Einsatz der Membrantechnik (Ultrafiltration) in der Abwasserreinigung durchgeführt. Ziel ist die Verringerung des Einsatzes von Fällungschemikalien und der völlige Verzicht auf Filterhilfsmittel. Dies würde eine große Reduktion der Abfallmenge bedeuten.
)
Versuchsanlage zur Membranfiltration
Technikum
Mischer zur Zementverfestigung
Der Mischer besteht aus einem liegenden Zylinder mit einer zentrisch laufenden Welle mit an Armen montierten Schaufeln als Mischwerk. Der Antrieb erfolgt durch einen Elektromotor mit Verstellgetriebe (46 kW). Der Mischer ist auf Wägezellen gelagert, die zusammen mit einem elektronischen Wägesystem das Einwiegen direkt im Apparat gestatten.
)
Mischer zur Zementverfestigung
Hochdruckpresse
Der zu verpressende Abfall wird in der Presskammer in eine Kartusche zu einem Pellet (Pressling) gepresst.
Experimentierhalle
Konustrockner
Mit dem Konustrockner können fließfähige bis krümelige Stoffe chargenweise unter Vakuum schonend getrocknet werden. Derzeit werden hauptsächlich Schlämme aus der Wasserreinigung und flüssige, wässrige Abfälle behandelt.
Die Anlage wird über eine am Deckel des Trockners befindliche Einfüllöffnung befüllt, evakuiert und das Thermoöl auf eine bestimmte Temperatur erwärmt. Mit einer an einem Schwenkarm montierten Schnecke wird das Gut ständig umgewälzt und dadurch ein guter Wärmeübergang und Homogenität der Charge gesichert. Die Brüden gelangen in den beheizten Filter, wo sie durch Gewebefilter weitgehend entstaubt werden. Die Filterelemente werden mit Stickstoff rückgespült. Die entstaubten Brüden werden in einem Oberflächenkondensator niedergeschlagen und das Kondensat an das Abwassersystem abgegeben. Zur Erzeugung des Unterdrucks dient eine Saugstrahlvakuumpumpe.
)
TrocknungsanlageMesshalle
Freimessanlage
Aufgrund der Dekomissionierung des ASTRA-Reaktors sowie der Anlagen und Einrichtungen aus 45 Jahren F&E fallen am Standort Seibersdorf von 2003 bis 2015 jährlich 80 – 100 t an kontaminierten bzw. kontaminationsverdächtigen Stoffen an. Aus der Behandlung und Konditionierung dieser Abfälle würden jährlich 200 – 250 zwischenzulagernde 200 l Fässer entstehen. Gemäß Strahlenschutzgesetz ist für jedes Fass ein Vorsorgeentgelt für spätere Endlagerung zu erheben und an den Bund abzuführen. Das Vorsorgeentgelt beträgt derzeit € 9.422,- pro 200 l Fass. Daher lassen sich durch Abfallminimierungsmaßnahmen hohe Kosteneinsparungen erzielen. In NES wird dazu seit 2003 die Freimessung und Freigabe von geringfügig radioaktiven Stoffen, wie z.B. Betonbruch und Bodenaushub, u.a. unter Zuhilfenahme einer modernen, automatischen Freimessanlage RADOS RTM640lnc durchgeführt (siehe Bild rechts). Auf diese Weise können geringfügig radioaktive Stoffe nach eingehender Prüfung, soweit die Aktivitäten unter den gesetzlichen Freigabewerten liegen, als inaktive Abfälle entsorgt werden.
)
FreimessanlageFassmessanlage
Die Fassmessanlage dient zur Erfassung des Aktivitätsinventars der Fässer.
Bei der Fassmessanlage handelt es sich um ein tomographisches Gamma Scanner System (TGS) der Firma Canberra, Connecticut, USA, welches hochauflösende Gamma-Spektrometrie (HRGS) für die Bestimmung der Gesamtenergie - Peaks ("full-energy peaks") mit der Erzeugung dreidimensionaler, auf Grund der Photonenabschwächung gebildeter Transmissionsbilder und dreidimensionaler Emissionsbilder verbindet. Die dreidimensionalen Transmissions- und Emissionsbilder entstehen durch die Abtastung des zu messenden Objekts in drei Freiheitsgraden (Rotation, Translation und Höhenänderung).
Das TGS verwendet Detektoren aus hochreinem Germanium (HPGe) und hochauflösende Transmissions- und Emissions-Bildgebungsverfahren, um eine verbesserte Messgenauigkeit gegenüber nicht bildgebenden Gamma-Strahl-Methoden zu erzielen. Der Inhalt des zu untersuchenden Behälters wird gedanklich in eine bestimmten Anzahl vertikaler und radialer Volumenelemente, sogenannter Voxels („volume pixels“) unterteilt. Die radioaktive Aktivität in jedem dieser Voxels wird unter Verwendung von Matrixkorrektur-Faktoren, die von der Aktivität und den Matrixeigenschaften des betrachteten Voxels abhängen, quantifiziert.
Das TGS System besteht aus folgenden Komponenten:
- Kollimierter, koaxialer p-Typ HPGe-Detektor, angebracht auf einem vertikalen Hub-Mechanismus. Bei der Kollimator-Vorrichtung handelt es sich um eine vollautomatisch verstellbare Blende aus Wolfram (12,7 - 60 mm Durchmesser).
- Digitaler Signalprozessor (DSP) sowie Referenz-Pulser der Fa. Canberra und eine Accuspec B Schnittstelle als Vielkanal-Spektren Analysator.
- Eine hoch kollimierte 60Co Transimissionsquelle (9,25 GBq nominale Aktivität) inklusive Wolfram Shutter und Blei Abschirmung samt vertikaler Führungs-Vorrichtung.
- Rotations und Translationsplattform sowie Ein- und Ausgangs-Förderer zur vollautomatischen Messung von bis zu sechs 200 l Fässern.
Strahlenschutz
Folgende Messgeräte stehen für diese Tätigkeiten zur Verfügung:
- Personendosimeter
- Kontaminations- und Dosisleistungsmessgeräte in großer Zahl
- Personen-Kontaminationsmonitore
- Aerosolmonitore
Für die Messung und Auswertung der dabei anfallenden Proben stehen verschiedene Aktivitätsmessplätze zur Verfügung:
- Alpha-Beta-Gesamt Aktivitätsmessplätze
- Gammaspektroskopie-Messsysteme
Laboratorien
In den Laboratorien werden verschiedene Untersuchungen im Zuge der Behandlung radioaktiver Abfälle durchgeführt. Dies betrifft radiochemische Analysen sowie die Kontrolle und Weiterentwicklung der Behandlungsprozesse.
Die radiochemischen Analysen werden an Proben, wie sie in NA zur Untersuchung anfallen (Abfall, Wasser, kontaminiertes Material aller Art) durchgeführt. Die Bestimmungen erfolgen mittels Alpha- und Gammaspektrometrie sowie LSC. Insbesondere für die Alpha-Spektrometrie und LSC ist eine chemische Vorbehandlung des Probenmaterials und die Abtrennung der Radionuklide erforderlich. Dazu werden nasschemische Methoden, wie Flüssig-Flüssig-Extraktion, Extraktions- und Ionenaustauschchromatographie usw., eingesetzt.
- Röntgenfluoreszenzspektrometer PANalytical PW 2404
- Ionenchromatographie Dionex ICS 2000 und ICS 3000 DP
- Kohlenstoff-Schwefelanalysator ELTRA CS 500
- Photometer Lange ISIS 9000
- Flammpunktmessgerät Pensky Martens
- Verbrennungskalorimeter IKA C4000 (Heizwertbestimmung)
- Weitere diverse Einrichtungen für chemische Analytik (pH-Meter, Leitfähigkeitsmessgeräte usw.)
- Prüfpresse TONIPACT 3000
- Materialprüfschrank Köttermann 2224 (Klimaschrank)
- Ultraschallprüfgerät Steinkamp BP V (zerstörungsfreie Festigkeitsprüfung)
- Stampfvolumeter JEL STAV 2003 (zur Bestimmung des Schüttgewichts)
- Siebanalysegerät FRITSCH analysette 3 PRO (Korngrößenverteilung)
- Liquid Scintillation Counter WALLAC QUANTULUS 1220
- Alphaspektrometer Canberra Alpha Analyst
)
Röntgenfluoreszenzspektrometer
Zur Abdeckung der vielfältigen Radioanalysen für den Strahlenschutz gehören zusätzlich Geräte für Laboranalysen wie
- Alpha-Beta-Gesamt Aktivitätsmessplätze
- Gammaspektroskopie-Messplätze
- Alpha-Spektroskopie Messplätze
- Flüssigkeits-Szintillations-Zähler
)
Gammaspec Laborebenso wie die zerstörungsfreie Prüfung von ganzen Abfallgebinden
- Fass-Scanning
- Fass-Tomografie
(Siehe hierzu auch den Unterpunkt 
Fassmessanlage.)
sowie die Untersuchung von ganzen Gelände-, Gebäude- oder Abfallteilen mittels
- InSitu-Gammaspektrometrie (ISOCS-System)
)
ISOCS
