DE2734147C2 - - Google Patents

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DE2734147C2
DE2734147C2 DE2734147A DE2734147A DE2734147C2 DE 2734147 C2 DE2734147 C2 DE 2734147C2 DE 2734147 A DE2734147 A DE 2734147A DE 2734147 A DE2734147 A DE 2734147A DE 2734147 C2 DE2734147 C2 DE 2734147C2
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Ronald Gayler
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    • G21F9/00—Treating radioactively contaminated material; Decontamination arrangements therefor
    • G21F9/28—Treating solids
    • G21F9/30—Processing
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    • G21F9/302—Processing by fixation in stable solid media in an inorganic matrix
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
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    • H05B6/80—Apparatus for specific applications
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    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S422/00—Chemical apparatus and process disinfecting, deodorizing, preserving, or sterilizing
    • Y10S422/903—Radioactive material apparatus

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Festkörpers, insbesondere mit einer radioaktiven Substanz, der in den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 2 angegebenen Gattung sowie eine Vorrichtung zur Herstellung eines Festkörpers, insbesondere mit einer radioaktiven Substanz, der im Oberbegriff des An­ spruchs 13 angegebenen Gattung.
Aus der DE-AS 11 23 063 ist ein Verfahren zur Mikro­ wellenerwärmung von Substanzen in geschlossenen, elektrisch nicht leitenden Behältern bekannt, mit dem Flüssigkeiten, wie Lösungen, Emulsionen usw. in allsei­ tig geschlossenen Behältern aus nichtleitendem Materi­ al, wie z.B. Glasampullen, einer Wärmebehandlung aus­ gesetzt werden können, bspw. zur Sterilisation der Sub­ stanz.
Die GB-PS 8 37 967 befaßt sich mit einem Verfahren zur Umwandlung von wäßrigen Lösungen radioaktiver Fälle, die Aluminiumnitrat enthalten, in einen Festkör­ per und zwar mittels eines Wirbelbettes.
Ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines Festkörpers, insbesondere mit einer radioaktiven Substanz, der angegebenen Gattung durch Trocknung einer Lösung oder Aufschlämmung der Substanz mit einem Zusatz geht schließlich aus der DE-OS 20 12 785 hervor.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ver­ fahren bzw. eine Vorrichtung der angegebenen Gattung zu schaffen, bei denen sich ein schmelzbares Trock­ nungsprodukt ergibt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in den kennzeichnenden Teilen der Ansprüche 1 und 2 bzw. 13 und 14 angegebenen Merkmale gelöst.
Zweckmäßige Ausgestaltungen werden durch die Merkmale der Unteransprüche definiert.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile beruhen dar­ auf, daß durch die beanspruchte Behandlung ein glasar­ tig oder keramischer Werkstoff entsteht, der problem­ los gehandhabt und insbesondere, falls erforderlich, nochmals aufgeschmolzen werden kann. Dieses Verfah­ ren ist insbesondere für die Verarbeitung und Einlage­ rung von radioaktiven Abfällen geeignet.
Unter dem Begriff "Lösung", wie er hier verwendet wird, werden auch kolloidale Lösungen und Suspensio­ nen verstanden; der Begriff "Aufschlämmung" umfaßt auch Schlamm.
Die Mikrowellen-Strahlung kann nicht nur zur Her­ stellung des schmelzbaren Endproduktes, sondern auch für das anschließende Aufschmelzen des Endproduktes verwendet werden.
In einer Vorstufe kann die Lösung oder Aufschläm­ mung durch Mikrowellen-Strahlung getrocknet werden, indem die flüssige Komponente entfernt wird; als Alter­ native hierzu kann die Erwärmung der Lösung oder Aufschlämmung in dem Maße erfolgen, daß zusätzlich der chemische Zerfall wenigstens eines Teils des erhal­ tenen Rückstandes durchgeführt wird.
Die verwendeten Partikel können aus Siliciumdioxid oder Borax bestehen; diese Partikel können vor oder nach der Trocknung der Lösung oder Aufschlämmung zugesetzt werden.
Radioaktive Abfälle, bspw. Uran oder Transuran-Ele­ mente sowie Spaltprodukte, wie sie bei der Wiederauf­ bereitung von Kernbrennstoffen anfallen, können auf die beschriebene Weise in keramische oder glasähnliche Festkörper eingebettet werden. Zu solchen radioakti­ ven Abfällen gehören insbesondere Lösungen von Sal­ petersäure mit Uran und Transuran-Elementen, Spalt­ produkten sowie Korrosionsprodukten der Wiederauf­ bereitung.
Solche Abfälle enthalten im allgemeinen dem Zerfall unterliegende chemische Verbindungen; als Alternative hierzu können solche chemische Verbindungen nach dern Trocknen entstehen, bspw. Nitrate.
Auch radioaktive Fälle, die Neutronen-Verunreini­ gungen enthalten, lassen sich auf die beanspruchte Wei­ se verarbeiten.
Als weiteres Beispiel soll eine Suspension oder Auf­ schlämmung einer Magnesiumverbindung erwähnt wer­ den, wie sie im Wasser eines Beckens zum Kühlen der Brennelemente bei bestimmten Arten von Kernreakto­ ren anfällt. Dazu kann eine wäßrige Suspension von basischem Magnesiumcarbonat durch Mikrowellen- Strahlung getrocknet werden, wodurch man ein schmelzbares, getrocknetes Produkt erhält, das mit Par­ tikeln wenigstens einer Glas oder einen keramischen Werkstoff bildenden Komponente gemischt wird. Die­ ses Gemisch wird mit Mikrowellen-Strahlung beschickt, so daß unter Aufschmelzen ein glasähnliches Material entsteht, das Magnesium bspw. in Form von Magnesi­ umoxid enthält.
Es kann auch eine wäßrige Suspension der Magnesi­ umverbindung mit einem Koagulierungsmittel auf Sili­ katbasis koaguliert, der erhaltene Schlamm getrocknet und schließlich durch die Mikrowellen-Strahlung aufge­ schmolzen werden.
Die Vortrocknung der Lösung oder Aufschlämmung kann nicht nur durch Mikrowellen-Strahlung, sondern auch durch andere Wärmeformen, nämlich Wider­ standserwärmung oder Sprühtrocknen, erfolgen.
Die Mikrowellen-Strahlung kann in das Wirbelbett durch Wellenleiter und mit Hilfe eines Fensters einge­ führt werden, das aus einem für Mikrowellen durchlässi­ gen Material besteht, bspw. Quarz.
Radioaktive Materialien lassen sich bspw. dadurch in glasähnlichen Festkörpers unterbringen, daß man Parti­ kel, nämlich Kügelchen mit einem Durchmesser von 0,01 bis 0,1 mm, aus Partikeln wenigstens einer Glas oder einem keramischen Werkstoff bildenden Kompo­ nente, bspw. Na, Li, B 2O3 und SiO2, einem Wirbelbett zuführt, das auch eine die radioaktiven Abfälle enthal­ tende Lösung oder Aufschlämmung enthält, und das Wirbelbett mit Mikrowellen-Strahlung beschickt, wo­ durch Partikel dieser Komponenten, beschichtet mit dem getrockneten Produkt, hergestellt werden, das aus der Lösung oder Aufschlämmung gebildet wird.
Diese beschichteten Partikel können dann in einen Schmelztiegel, der als Endlagergefäß dienen kann, ein­ gebracht werden, indem sie unter Bildung eines schmelzbaren, glasartigen oder keramischen Festkör­ pers, der den radioaktiven Abfall enthält, mit Mikrowel­ lenstrahlung beschickt werden.
Die Abgase des Wirbelbettes können einem Skrub­ ber-Bett durchgeführt werden, um im Gegenstrom mit den unbeschichteten Partikeln den Staub aus dem Ab­ gas zu entfernen.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausfüh­ rungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 eine Schema-Darstellung einer ersten Ausfüh­ rungsform einer Vorrichtung zur Herstellung eines Festkörpers aus einer Lösung oder Aufschlämmung mit einem vertikalen Behälter,
Fig. 2 eine Schema-Darstellung einer zweiten Aus­ führungsform einer Vorrichtung zur Herstellung eines Festkörpers mit einem Wirbelbett, und
Fig. 3 eine Schema-Darstellung einer dritten Ausfüh­ rungsform einer Vorrichtung zur Herstellung eines Festkörpers mit einem Rohr, durch das Glasfaserpfrop­ fen transportiert werden.
In Fig. 1 ist ein Behälter 1 dargestellt, der aus einem Material mit hoher Wärmewiderstandsfähigkeit be­ steht, bspw. aus Steingut, Zirkon oder Zirkondioxid, und mit einer Wärmeisolierung aus Vermiculat 2 und wär­ meisolierenden Ziegeln 3 aus Siliciumdioxid/Alumini­ umdioxid versehen ist. Dieser Behälter 1 mit seinen Wärmeisolierungsschichten 2 und 3 befindet sich in ei­ nem Mikrowellen-Ofen 4, der einen Wellenleiter 5 für die Einspeisung der Mikrowellen-Strahlung und ein in den Mikrowellen-Ofen eingebautes Rührwerk 6 auf­ weist.
Eine über dem Mikrowellen-Ofen 4 geerdete Einlaß­ leitung 7 aus rostfreiem Stahl verbindet eine Vorder­ pumpe 8 mit dem Behälter 1.
Der Behälter 1 weist ein Auslaßrohr 9 für die Entfer­ nung von Gas/Dampf aus dem Behälter zu einem Pro­ duktauslaß 10 auf, von dem das geschmolzene Produkt über eine Öffnung 12 in der Wärmeisolierung 2, 3 einem Sammler 11 zugeführt wird.
An den Öffnungen des Mikrowellen-Ofens 4 befinden sich Mikrowellendrosseln 13. Außerdem sind an dem Behälter 1 ein Druckminderer 14 und ein über ein Ther­ moelement angesteuerter Temperaturanzeiger 15 vor­ gesehen.
Eine Lösung oder Aufschlämmung, die Partikel we­ nigstens einer Glas oder einer keramischen Werkstoff­ komponente enthält und zu einem getrockneten End­ produkt weiterbehandelt werden soll, das anschließend aufgeschmolzen wird, wird über die Vorderpumpe 8 und die Einlaßleitung 7 dem Behälter 1 zugeführt.
Der Behälter 1 wird von einer Mikrowellen-Quelle, bspw. einem Magnetron, über den Wellenleiter 5 mit Mikrowellen-Strahlung beschickt, die über das Rühr­ werk 6 verteilt wird. Die Lösung oder Aufschlämmung in dem Behälter 1 wird durch die Mikrowellen-Strah­ lung erwärmt, wobei der Wärmeabfluß durch die Isolie­ rung 2, 3 verhindert wird.
Dadurch erhöht sich die Temperatur in dem Behälter 1 soweit, daß ein schmelzbarer, glasartiger oder kerami­ scher Werkstoff entsteht, der sich jedoch noch im aufge­ schmolzenen Zustand befindet und deshalb über den Auslaß 10 dem Sammler 11 zugeführt werden kann, wo der Werkstoff aushärtet und als schmelzbarer, glasarti­ ger oder keramischer Festkörper vorliegt.
Dämpfe und Gase, die bei der Trocknung und mögli­ cherweise beim Zerfall der Bestandteile der Lösung oder Aufschlämmung entstehen, werden über die Aus­ laßleitung 9 abgezogen.
Da die Leitung 7 geerdet ist, wird die darin befindliche Lösung oder Aufschlämmung gegen die Wirkung der Mikrowellen-Strahlung abgeschirmt. Diese Wirkung kommt erst dann zum Tragen, wenn die Lösung oder Aufschlämmung die Leitung 7 bei der Einführung in den Behälter 1 verläßt und dadurch erhitzt wird. Auf diese Weise wird die Gefahr verringert, daß sich die Leitung 7 durch eine vorzeitige Verfestigung der Lösung oder Aufschlämmung bei ihrem Transport von der Pumpe 8 zum Behälter 1 verstopft.
Beim Anfahren der Vorrichtung wird eine feste Aus­ gangscharge eines schmelzbaren Materials, das Mikro­ wellen-Strahlung aufnehmen kann, in den Behälter 1 eingebracht und der Mikrowellen-Strahlung unterwor­ fen wird, um die Anfangserwärmung zu liefern. Diese Ausgangscharge kann durch Trocknen und Schmelzen einer Probe der zur Behandlung vorgesehenen Lösung oder Aufschlämmung hergestellt werden.
Wenn gewünscht, kann eine Anordnung vorgesehen werden, die es ermöglicht, auch dem Sammler 11 Mikro­ wellen-Strahlung zuzuführen, um dort eine Erhitzung zu bewirken und dadurch ein wirksames Befüllen des Sammlers 11 zu fördern, Spannungen des sich verfesti­ genden Produkts durch Vermeidung zu schnellen Ab­ kühlens zu verringern und das Produkt zu entspannen bzw. zu normalisieren.
Fig. 2 der Zeichnung zeigt in Diagrammform ein Wir­ belbett 21 mit einem Wellenleiter 22 zur Einführung von Mikrowellen, einem Lösungs/Aufschlämmungs-Einlaß 23, einem Verwirbelungsgaseinlaß 24, einem Auslaß für das getrocknete Produkt 25, der rnit einern Schmelz/Auf­ nahmebehälter 26 verbunden ist, und mit einem Ab­ gas auslaß 27.
Ein Isolierungsfenster aus einem für Mikrowellen transparenten Material (nicht gezeigt) ist zwischen dem Wellenleiter 22 und dem Wirbelbett 21 vorgesehen.
Der Abgasauslaß 27 ist verbunden mit einem Skrub­ ber-Bett 28, das partikelförmiges festes Material enthält, und als Gaswäscher dient, um das partikelförmige feste Material über Leitungen 29 an das Wirbelbett 21 abzu­ geben. Der Abgasauslaß 27 und die Leitungen 29 kön­ nen als trennbare Teile z.B. als Rohre ausgebildet wer­ den.
Ein Einlaß 30 für das partikelförmige feste Material ist vorgesehen, um das Skrubber-Bett 28 zu füllen; und ein Auslaß für das Abgas 31 verbindet das Skrubber- Bett 28 mit einem Kühler 32.
Der Kühler 32 hat einen Einlaß 33 und einen Auslaß 34 für eine Kühlflüssigkeit, einen Auslaß 35 für das Kon­ densat und einen Gasauslaß 36, der mit einer Gasreini­ gungsanlage verbunden ist (nicht gezeigt).
Das partikelförmige feste Material enthält Kügelchen von 0,01-0,1 mm Durchmesser aus Glasbildnern z. B. Na, Li, B 2O3 und SiO2; die Lösung oder Aufschlämmung weist radioaktiven Abfall auf, so daß in dem Wirbelbett 21 Kügelchen von Glasbildnern gebildet werden, auf denen eine Beschichtung des getrockneten Produkts an­ gebracht ist, das seinerseits aus der radioaktiven Abfall enthaltenden Lösung oder Aufschlämmung gebildet wurde.
Das partikelförmige feste Material wird dem Wirbel­ bett 21 über die Leitung 29 zugeführt und als Wirbelbett (dargestellt als 37) unter Verwendung von Verwirbe­ lungsgas, das über den Einlaß 24 zugeführt wird, gehal­ ten.
Die zur Behandlung vorgesehene Lösung oder Auf­ schlämmung wird über den Einlaß 23 eingeführt; die Mikrowellen-Strahlung (zum Beispiel von einem Ma­ gnetron, nicht gezeigt) wird über den Wellenleiter 22 in das Gefäß 21 gerichtet.
Als Folge der Kopplung der Mikrowellen-Strahlung auf den Inhalt des Wirbelbettes 37 erhöht sich die Tem­ peratur unter Bildung von Partikeln des festen Materi­ als, die mit einem getrockneten Produkt beschichtet sind, das aus der Lösung oder Aufschlämmung gebildet wurde.
Die beschichteten festen Partikel werden über den Auslaß für das getrocknete Produkt 25 einer Schmelz/Auf­ nahmevorrichtung 26 zugeführt, wo sie durch Erhit­ zen geschmolzen werden können nämlich mittels Mi­ krowellenenergie.
Es wird daher nach dem Schmelzen in dem Schmelz/Auf­ nahmegerät (26) ein glasähnlicher Festkörper gebil­ det, in den radioaktiver Abfall eingebracht ist.
Die Abgase verlassen das Wirbelbett 21 über den Auslaß 27 und durchlaufen das Skrubber-Bett 28, wo Verunreinigungen in den Abgasen durch Kontakt mit frischem partikelförmigem festem Material entfernt werden.
Das partikelförmige feste Material kann im Gegen­ strom zu dem Abgas in das Wirbelbett 21 über die Lei­ tungen 29 geleitet werden, wodurch die von den Abga­ sen entfernten Verunreinigungen zurückgebracht wer­ den.
Das Skrubber-Bett 28 kann ein Wirbelbett oder ein Vibrationsbett aus partikelförmigem festem Material enthalten. Frisches partikelförmiges festes Material wird über die Einlaßleitung 30 zugeführt. Abgase von dem Skrubberbett 28 werden über den Kühler 32 gelei­ tet, wobei die Kühlung mittels einer Kühlflüssigkeit über 33 und 34 erfolgt und zwar unter Bildung eines Kondensats beim Auslaß 35; verbleibendes Gas wird vom Auslaß 36 einer Reinigungsanlage zugeführt.
In Fig. 3 der Zeichnungen ist ein Rohr 41 gezeigt, wobei sich ein Teil dieses Rohrs in einem Mikrowellen- Ofen 42 befindet. Das Rohr 41 ist mit einem Einlaßrohr 43 und einem Gas/Dampfauslaßrohr 44 verbunden und so ausgelegt, daß es Glasfaserstopfen 45 aufnehmen kann.
Damit sich das Rohr 41 in dem Mikrowellen-Ofen 42 ausdehnt, sind Spielräume bei 46 und 47 vorgesehen.
Es ist darauf hinzuweisen, daß nach der Technologie der Mikrowellen Mikrowellendrosseln (nicht gezeigt), soweit notwendig, bei den Spielräumen bei 46 und 47 und ebenso bei dem Einlaßrohr 43 und dem Gas/Dampf­ auslaßrohr 44, die durch die Wandungen des Ofens 42 geführt werden, vorgesehen werden.
Die Glasfaserstopfen 45 werden in das Rohr 41 in Richtung des Pfeils 48 eingeführt. Danach wird die zur Behandlung vorgesehene Lösung über den Einlaß 43 den Pfropfen 45 zugeführt, von diesen absorbiert und danach zu einem getrockneten Produkt durch Anwen­ dung der Mikrowellen-Strahlung in dem Mikrowellen-Ofen 42 umgewandelt. Die Mikrowellen-Strahlung wird dem Mikrowellen-Ofen 42 durch einen Wellenleiter (nicht gezeigt) zugeführt.
Die während der Herstellung des getrockneten Pro­ dukts gebildeten Abgase strömen durch das Rohr 41 in Richtung des Pfeils 49 und durchlaufen, wodurch sie filtriert werden, die "frischen" Pfropfen 45, die sich in dem Rohr 41 befinden, bevor sie durch den Gas/Dampf­ auslaß 44 nach außen abgegeben werden. Die aus dem Auslaß 44 abgegebenen Abgase können weiteren Be­ handlungsvorrichtungen, bspw. einem Kondensatorsy­ stem, zur weiteren Behandlung zugeführt werden. Nacheinander werden frische Pfropfen 45 in das Rohr 41 in Richtung des Pfeils 48 eingeführt mit dem Ergeb­ nis, daß alle Pfropfen 45 sich in dem Rohr in dieser Richtung bewegen, also die "beladenen" Pfropfen 45, die das getrocknete Produkt tragen, aus dem Mikrowellen­ ofen 42 durch die Öffnung bei 47 bewegt und zuletzt aus dem Rohr 41 abgegeben werden.
Die "beladenen" Pfropfen 45 können aus dem Rohr 41 direkt an eine Schmelzvorrichtung abgegeben werden, die ein keramisches Schmelzgefäß enthält, das durch eine gegenüber Mikrowellen transparente Wärmeiso­ lierung umgeben ist, die in dem Mikrowellenofen gehal­ ten ist.
Es ist darauf hinzuweisen, daß ein automatischer Zu­ führungsmechanismus verwendet werden kann, um fri­ sche Glasfaserstopfen 45 in die Röhre 41 kontinuierli­ cher oder halbkontinuierlicher Weise einzuführen.
Weiterhin ist darauf hinzuweisen, daß die vorliegende Erfindung nicht beschränkt ist auf die Behandlung von radioaktiven Abfällen, sondern daß die Lösungen von Salzen oder Aufschlämmungen von nicht radioaktiven Substanzen getrocknet und geschmolzen werden kön­ nen, wodurch man ein glasähnliches oder keramisches Material ohne radioaktive Substanzen erhält, z.B. bei der Herstellung von Gläsern.
Weiterhin ermöglicht es die Verwendung von Mikro­ wellen-Strahlung, daß die angelegte Energie nahezu vollständig in dem zur Behandlung vorgesehenen Mate­ rial absorbiert wird, wodurch vermieden wird, daß Wär­ me durch die Wandungen des Behälters entweicht.
Die Erfindung wird weiterhin durch die nachfolgen­ den Beispiele beschrieben.
Beispiel 1
In diesem Beispiel unterwirft man eine Beschickungs­ lösung, die eine radioaktive Abfallösung simuliert, der Mikrowellen-Strahlung.
Die Beschickungslösung ist eine Lösung/Suspension, die Salpetersäure, 25,7 Gew.-% simulierte "Abfalloxide" (die etwas Uranium enthalten, aber hauptsächlich aus Seltenerden, Aluminium, Eisen und Magnesium zusam­ mengesetzt sind) und die folgenden glasbildenden Kom­ ponenten enthalten:
Na2O 8,3 Gew.-%, Li2O 4,0 Gew.-%, B2O3 11,1 Gew.-%, SiO2 50,9 Gew.-%.
126 g der Beschickungslösung gibt man in einem Py­ rex-(Warenzeichen)-Becher und unterwirft sie der Mi­ krowellen-Strahlung eines Magnetrons in einem Mikro­ wellen-Ofen, bis man ein getrocknetes Produkt erhält.
Es ist festzustellen, daß 40 ml Flüssigkeit in 5 Minuten bei Verwendung einer Leistung von 750 Watt ver­ dampft werden.
Den Becher und das getrocknete Produkt gibt man in den Ofen zurück, legt weiterhin eine Leistung von 750 Watt an und unterwirft das getrocknete Produkt dem weiteren Zerfall unter Abgabe von salpetrigen Rauch­ gasen. Die Temperatur steigt bis zur hellroten Wärme, wonach man das Erhitzen einstellt. Es wurde festgestellt, daß sich nach dem Kühlen das getrocknete Produkt in eine glasähnliche Masse umgewandelt hatte.
Beispiel 2
Bei diesem Beispiel wurde eine Vorrichtung der in Fig. 1 beschriebenen Art zur Behandlung einer Beschik­ kungslösung mit der gleichen Zusammensetzung wie im Beispiel 1 verwendet.
Zum Anlaufen des Verfahrens gibt man 252 g voraus­ gebildetes schmelzbares getrocknetes Produkt, herge­ stellt aus der zur Behandlung vorgesehenen Lösung in ein Gefäß das umgeben ist von einer Wärmeisolierung und sich in einem Mikrowellenofen (siehe Fig. 1) befin­ det.
Man legt Mikrowellenleistung an, erhöht sie auf ein Maximum von 1,4 kW im Verlauf einer Stunde und bringt dadurch das Gefäß und das schmelzbare Produkt auf eine Temperatur von 1020°C. Die Beschickungslö­ sung führt man wie im Beispiel 1 anfangs dem Gefäß mit 6 ml/Min. zu, wobei man eine Mikrowellenleistung von etwa 1,4 kW beibehält.
Von dem Auslaß am Boden des Gefäßes fließt das Glas unregelmäßig und wird in einem Wasserbecher neben dem Ofen gesammelt. Es wird angenommen, daß diese Fließunregelmäßigkeit der Wirkung der Oberflä­ chenspannung bei den verwendeten niederen Fließge­ schwindigkeiten zuzuschreiben ist.
Den Hauptteil des Versuches führt man mit einer Fließgeschwindigkeit der Beschickungslösung von 7,5 ml/Min. durch.
Der Versuch wurde nach etwa 9 Stunden angehalten, obgleich kein Grund vorlag, das Verfahren nicht unbe­ schränkt lange durchzuführen.
Während des Versuches hielt man den Ofen bei 1000 bis 1050°C; es wurden 4,84 l Beschickungslösung be­ handelt unter Sammeln von 1,344 kg Glas (Glasherstel­ lungsgeschwindigkeit 2,14 g/Min.).
Beispiel 3
Man führt 400 ml einer Suspension von basischem Magnesiumcarbonat in Wasser (äquivalent 36 g Oxid) in ein Aluminiumoxidrohr mit geschlossenem Boden ein und befestigt es vertikal in einer Wärmeisolierung.
Man unterwirft die Suspension der Mikrowellen- Strahlung (Leistung 1-1,4 kW) und verdampft unter Bildung eines schmelzbaren getrockneten Produkts die Flüssigkeit. Die Temperatur steigt in 80 Minuten auf 970°C.
Bei 970°C gibt man glasbildende Komponenten in Form einer Glasfritte (200 g) zu; 20 Minuten nach weite­ rer Anwendung von Mikrowellen erhält man eine Tem­ peratur von 1110°C, bei der der Inhalt des Rohrs ge­ schmolzen ist.
Man erhält nach Kühlen einen glasähnlichen Festkör­ per.

Claims (22)

1. Verfahren zur Herstellung eines Festkörpers, ins­ besondere mit einer radioaktiven Substanz,
  • a) bei dem eine Lösung oder Aufschlämmung der Substanz mit einem Zusatz getrocknet wird,
dadurch gekennzeichnet, daß
  • b) die Lösung oder Aufschlämmung sowie we­ nigstens eine Glas oder einen keramischen Werkstoff bildende Komponente einem Be­ hälter oder einem Wirbelbett zugeführt wer­ den, und daß
  • c) der Behälter oder das Wirbelbett zur Bil­ dung eines schrnelzbaren, getrockneten Pro­ duktes mit Mikrowellen-Strahlung beschickt wird.
2. Verfahren zur Herstellung eines Festkörpers, ins­ besondere mit einer radioaktiven Substanz,
  • a) bei dem eine Lösung oder Aufschlämmung der Substanz mit einem Zusatz getrocknet wird,
dadurch gekennzeichnet, daß
  • b) die Lösung oder Aufschlämmung Glasfa­ sern in einem Rohr zugeführt wird, und daß
  • c) die Glasfasern zur Bildung eines schmelzba­ ren, getrockneten Produktes mit Mikrowellen- Strahlung beschickt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Lösung oder Aufschlämmung vor dem Zusatz der Partikel getrocknet wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lösung oder Auf­ schlämmung eine Suspension oder Aufschlämmung einer Magnesiumverbindung umfaßt.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als Magnesiumverbindung basisches Magnesiumkarbonat verwendet wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine wäßrige Suspen­ sion einer Magnesiumverbindung mit einem Koa­ gulierungsmittel auf Silikatbasis koaguliert wird, und daß der erhaltene Schlamm getrocknet wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Behälter aus kera­ mischem Material verwendet wird.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Partikel einerseits und die Lösung oder die Aufschlämmung andererseits dem Behäl­ ter oder dem Wirbelbett getrennt zugeführt wer­ den.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Abgase des Wirbelbettes dadurch gereinigt werden, daß sie im Gegenstrom in Kon­ takt mit den zugeführten Partikeln gebracht wer­ den.
10. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Lösung oder Aufschlämmung ei­ nem Glasfaserstopfen in einem Rohr zugeführt und dadurch die Lösung oder Aufschlämmung in dem Glasfaserstopfen absorbiert wird, daß der Glasfa­ serstopfen mit Mikrowellen-3trahlung beschickt und dadurch die Lösung oder Aufschlämmung zu einem getrockneten Produkt auf dem Glasfaser­ stopfen umgewandelt wird, und daß der Glasfaser­ stopfen zu einer Schmelzvorrichtung ausgegeben wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß mehrere Glasfaserstopfen nacheinan­ der durch das Rohr geführt werden, so daß jeweils frische Glasfaserstopfen mit der Lösung oder Auf­ schlämmung beaufschlagt werden.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Glasfaserstopfen einerseits und die Lösung oder Aufschlämmung andererseits im Gegenstrom geführt werden.
13. Vorrichtung zur Herstellung eines Festkörpers, insbesondere mit einer radioaktiven Substanz, durch Trocknung einer Lösung oder Aufschläm­ mung der Substanz mit einem Zusatz, gekennzeich­ net durch
  • a) einen Behälter (1) oder ein Wirbelbett (21) mit einem Einlaß (7) für die Lösung oder Auf­ schlämmung, die wenigstens eine Glas oder ei­ nen keramischen Werkstoff bildende Kompo­ nente enthält, und durch
  • b) einen Mikrowellen-Strahler für die Beschik­ kung des Behälters (1) oder des Wirbelbettes (21) zur Bildung eines schmelzbaren, getrock­ neten Produktes.
14. Vorrichtung zur Herstellung eines Festkörpers, insbesondere mit einer radioaktiven Substanz, durch Trocknung einer Lösung oder Aufschläm­ mung der Substanz mit einem Zusatz, gekennzeich­ net durch
  • a) ein Rohr (41), durch
  • b) in dem Rohr (41) angeordnete Glasfaser­ stopfen (45), durch
  • c) einen Einlaß (43) für die Zuführung der Lö­ sung oder Aufschlämmung zu dem Rohr (41), und durch
  • d) einen Mikrowellen-Strahler zur Beschik­ kung der Glasfaserstopfen (45) zur Bildung ei­ nes schmelzbaren, getrockneten Produktes.
15. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Behälter (1) eine Wärmeiso­ lierung (2, 3) aufweist, daß das obere Ende des Be­ hälters (1) mit einer Leitung als Einlaß (7) für die Lösung oder Aufschlämmung verbunden ist, und daß sich der Auslaß (10) für den schmelzbaren, glas­ artigen oder keramischen Werkstoff am unteren Ende des Behälters (1) befindet.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (1) aus einem keramischen Werkstoff besteht.
17. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Wirbelbett (21) einen ersten Einlaß (29) für die Partikel, einen zweiten Einlaß (23) für die Lösung oder Aufschlämmung sowie ei­ nen Auslaß (25) für den schmelzbaren, glasartigen oder keramischen Werkstoff aufweist.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß dem Wirbelbett (21) ein Skrubber-Bett (28) für die Lieferung der Partikel über eine Leitung als Einlaß (29) vorge­ schaltet ist.
19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Partikel im Gegenstrom mit dem Abgas des Wirbelbettes (21) zugeführt wer­ den.
20. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Rohr (41) an einem Ende einen Einlaß (46) für die antransportierten Glasfa­ serstopfen (45) und am gegenüberliegenden Ende einen Einlaß (47) für die Lösung oder Aufschläm­ mung aufweist.
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