Abrasivaufbereitung aus dem Wasser-Abrasiv-Suspensionsschneideverfahren mittels Nasssiebung und Magnetseparation

Beim Rückbau eines Kernkraftwerks ist die Zerlegung des Reaktordruckbehälters und seiner Einbauten eine technische Herausforderung. Eines der Zerlegeverfahren, um den zum Teil über 25 cm dicken Edelstahl sicher und fernhantiert zu schneiden, ist das Wasser-Abrasiv-Suspensions-Schneideverfahren (WASS-Verfahren). Den vielen technischen Vorteilen dieses Zerlegeverfahrens steht allerdings der Nachteil gegenüber, dass große Mengen Sekundärabfall anfallen. Der Abrasivabfall des WASS-Verfahrens besteht aus Abrasivpartikeln und radioaktiven Stahlpartikeln aus dem Reaktordruckbehälter, wodurch das gesamte Gemisch als radioaktiver Abfall entsorgt werden muss. ... mehrEine Möglichkeit, die Menge dieses Sekundärabfalls zu reduzieren, ist die Abrasivaufbereitung und direkte Wiederverwendung in der WASS-Anlage. Um bei der Abrasivaufbereitung ein wiederverwendbares Abrasiv zu gewinnen, muss aus dem Abrasivabfall eine Fraktion aus intakten Abrasivpartikeln einer bestimmten Partikelgröße abgetrennt werden. Die Stahlkonzentration der jeweiligen Fraktionen muss hierbei besonders beachtet werden, da in der späteren kerntechnischen Anwendung damit die zu erwartende Radioaktivität des Abrasivs und des Sekundärabfalls abgeschätzt werden kann.
Im Rahmen eines vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderten Forschungsprojekts wurde eine Separationsanlage, die aus dem Abrasivabfall ein wiederverwendbares Abrasiv abtrennen kann, entwickelt. Die Separationsanlage verwendet eine Siebkomponente und ein Magnetfiltersystem zur Größenklassierung und Separation der Stahlpartikel. In der vorliegenden Arbeit wird die Kombination beider Verfahren zur Abrasivbehandlung experimentell an der Separationsanlage untersucht. Anhand von Separationsversuchen mit Abrasiv-Stahl-Probengemischen wurden der Wiederverwendungsanteil, Siebfehler, Abscheidegrad des Stahls und die Partikelgrößenverteilungen des wiederverwendbaren Abrasivs bestimmt. Mittels einer Modellrechnung zur mehrmaligen Wiederverwendung des Abrasivs lassen sich die Reduzierung des Sekundärabfalls sowie die Stahlkonzentrationen der jeweiligen Fraktionen bei verschiedenen Betriebsparametern abschätzen.

During the decommissioning of a nuclear power plant, the dismantling of the reactor pressure vessel and its internals is a technical challenge. One of the dismantling methods used to safely and remotely cut the stainless steel, some of which is more than 25 cm thick, is the water abrasive suspension cutting process (WASS process). However, the many technical advantages of this cutting process are contrasted by the large quantities of secondary waste are produced. The abrasive waste from the WASS process consists of spent abrasive particles and radioactive steel chips from the reactor pressure vessel, requiring the entire mixture to be disposed of as radioactive waste. ... mehrOne way to reduce the amount of this secondary waste is to process the abrasive and reuse it directly in the WASS plant. In order to obtain a reusable abrasive during processing, a fraction of intact abrasive particles of a specific particle size must be separated from the abrasive waste. The steel concentration of the respective fractions must be given special attention here, since in the subsequent nuclear application this allows the expected radioactivity of the abrasive and the secondary waste to be estimated.
As part of a research project funded by the German Federal Ministry of Education and Research, a separation plant capable of separating a reusable abrasive from the abrasive waste was developed. The separation plant uses a screening component and a magnetic filter system to sieve the abrasive particles and separate the steel particles. In this paper, the combination of both abrasive treatment methods is experimentally investigated on the separation system.
Based on separation tests with abrasive-steel sample mixtures, the reuse rate, screening error, separation efficiency of the steel and particle size distributions of the reusable abrasive were determined. By means of a model calculation for multiple reuse of the abrasive, the reduction of secondary waste, as well as the steel concentrations of the respective fractions can be estimated for different operating parameters.