Ausgangslage:

Während des Rückbaus einer kerntechnischen Anlage stellt die Zerlegung und Entsorgung des Reaktordruckbehälters (RDB) mit den zugehörigen Einbauten eine große Herausforderung dar. Durch die jahrelange Aussetzung der ionisierenden Strahlung können diese nur noch fernhantiert zerlegt und verpackt werden. Aus Strahlenschutzgründen werden aufgrund der abschirmenden Wirkung von Wasser Techniken bevorzugt angewendet, die unter Wasser einsetzbar sind. Hierfür kommen besonders kalte Trennverfahren zum Einsatz, da bei diesen Schneidevorgänge fast keine Aerosole anfallen. Eine der Zerlegetechniken, die diese Vorrausetzungen erfüllt, ist das Wasser-Abrasiv-Suspensions-Schneidverfahren (WASS). Dieses Verfahren zeichnet sich durch die hohe Flexibilität der modularen Anwendbarkeit und Unempfindlichkeit gegenüber mechanischer und thermischer Werkstoffspannung des zu zerschneidenden Gutes aus. Durch die zum Schnitt benötigte Beimischung von Abrasiv entsteht ein Gemisch mit den Spanpartikeln des RDBs, das zusätzlich entsorgt werden muss. Die Menge an Sekundärabfall ist dabei beträchtlich, wodurch sich das Volumen des gesamten radioaktiven Abfalls ungefähr verdoppelt. Da die Kosten der Entsorgung der Sekundärabfälle sehr hoch sind, kommt diese Zerlegetechnik des RDBs trotz der technischen Vorteile nicht mehr zum Einsatz. In dem vorhergehenden Forschungsprojekt NENAWAS "Neuartige Entsorgungswege für Abrasivmittel aus der Wasserstrahl-Schneidtechnik" konnte in Kooperation zwischen dem KIT und der AREVA GmbH ein Separationsverfahren entwickelt werden, mit dem sich der Sekundärabfall aus der Wasser-Abrasiv-Schneidtechnik behandeln lässt. Dabei werden mit Hilfe einer Separationsprototypanlage die Spanpartikel aus dem Abrasiv-Stahl-Gemisch des Schnittes wieder herausgefiltert. Die Separationsanlage trennt die Spanpartikel mit Hilfe der Magnetabschneidung aus dem Gemisch. Die Anlage, die hierfür entwickelt wurde, wird in den folgenden Abbildungen gezeigt. Die rechte Abbildung zeigt in der Mitte die wichtigste Komponente, den Stabmagnetfilter. Die mikroskopische Analyse des separierten Abrasivs zeigt jedoch noch Verunreinigungen durch Spanpartikel. Um eine Freigabe des größten Anteils des Sekundärabfalls erreichen zu können, sind weitere Untersuchungen notwendig, die in dem aktuellen Projekt verfolgt werden.

Ziele:

Das beantragte Projekt hat demnach das Ziel, durch grundlegende Untersuchungen die Güte der Separation so zu optimieren, dass der Sekundärabfall auf konventionelle Art entsorgt werden kann und somit eine zukünftige Anwendung der Schneidtechnik für die Vielzahl der noch anstehenden Rückbauprojekte in der Bundesrepublik ermöglicht wird. Hierfür werden weitere Versuche (mit anderen zerschnittenen Stahlsorten und behandelten Gemischen) an dem bestehenden Versuchsstand durchgeführt. Zudem wird eine numerische Strömungssimulation des Magnetfilters erstellt. Bei unserem Projektpartnerinstitut (Institut für Nukleare Entsorgung) wird in deren Labor im Kontrollbereich die Separation mit einem kleinskaligen Versuchsaufbau in Labormaßstab mit aktiven bzw. aktivierten Materialien auf die Tauglichkeit zur Behandlung der radioaktiven Abfälle anwendungsgetreu getestet und evaluiert.