DE102020005775B3

DE102020005775B3 - Endlager für niedrig und hoch radioaktive Abfälle

Info

Publication number: DE102020005775B3
Application number: DE102020005775.6A
Authority: DE
Inventors: Patentinhaber gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2020-09-22
Filing date: 2020-09-22
Publication date: 2021-12-02
Anticipated expiration: 2040-09-23

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Endlager für niedrig und hoch radioaktive Abfallstoffe, das aus mehreren, unterhalb der Erdoberfläche (1) angelegten, jeweils in einzelne Zellen (2) unterteilten Zellenblöcken (3) zum Einlagern mit den radioaktiven Abfallstoffen beladener Castoren besteht, wobei die Bodenplatte, die vier Wände (4) und die Deckenplatte einer jeden Zelle (2) aus ultrafestem Stahlbeton mit vorzugsweise einer durchgehenden Bleischicht bestehen.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Endlager für niedrig und hoch radioaktive Abfallstoffe, die unter anderen in den zur Zeit noch in Betrieb befindlichen Kernkraftwerken anfallen oder bereits in Zwischenlagern gespeichert worden sind.
Der Gesetzgeber hat im Jahr 2013 mit dem Standortauswahlgesetz die Grundlagen für die Arbeit der „Kommission Lagerung hoch radioaktiver Abfallstoffe“ geschaffen, der 34 Mitglieder angehörten. Neben den beiden Vorsitzenden waren jeweils acht Vertreter aus Bundestag, Bundesrat, Wissenschaft und Gesellschaft vertreten.
Die Kommission geht von einer nationalen Pflicht zur Entsorgung der radioaktiven Abfälle aus. Sie schlägt Kriterien vor, wie in einem Standortsuch- und Standortauswahlverfahren die bestmögliche Lösung gefunden werden kann, die von einer höchstmöglichen Sicherheit ausgeht.
Der gesuchte Standort für ein Endlager, insbesondere für hoch radioaktive Abfallstoffe, bietet für einen Zeitraum von einer Million Jahren die nach heutigem Wissensstand bestmögliche Sicherheit für den dauerhaften Schutz von Mensch und Umwelt vor ionisierender Strahlung und sonstigen schädlichen Wirkungen dieser Abfälle.
Die Kommission hat ihren Bericht vorgelegt. Jetzt ist der Gesetzgeber am Zug, die Empfehlungen zügig umzusetzen. Dennoch bleibt das Dilemma zwischen Gründlichkeit und Zeit. Denn einerseits verlangt ein faires Verfahren eine umfassende Beteiligung der Bürgerinnen und Bürger und andererseits darf nicht immer mehr Zeit verloren gehen. Denn auch die Zwischenlagerung des radioaktiven Abfalls muss schnell beendet werden. Alles braucht nicht zuletzt eine verantwortungsbewusste Öffentlichkeit. die sich für eine bestmögliche Lagerung der radioaktiven Abfälle engagiert, wenn die Kernkraftwerke nach dem Jahr 2022 längst abgeschaltet sind.
Die Kommission ist sich darüber im Klaren, dass die Endlagerung hoch radioaktiver Abfallstoffe nur in einem langfristigen Prozess möglich ist. Sie ist aber auch der Auffassung, dass alles getan werden muss, um das Endlager zügig zu verwirklichen.
Unter den angegebenen Rahmenbedingungen sind im Detail unterschiedliche konkrete Realisierungen des von der Kommission empfohlenen Entsorgungsweges „Endlagerbergwerk mit Reversibilität“ vorstellbar. Selbstverständlich bleibt es den nächsten Generationen offen, die Endlagerung im Detail auszugestalten.
Mit der Option „Endlagerbergwerk mit Reversibilität“ verbindet die Kommission das Ziel, ein Endlager in einer tiefen geologischen Formation in Gestalt eines Bergwerks zu errichten. Dieses soll in einer mehr oder weniger fernen Zukunft verschlossen werden und keine Belastungen der belebten Welt und zukünftiger Generationen verursachen.
Stand der Technik
Aus der 197 21 188 A1 ist ein atomares Endlager mit gegen äußere Einwirkung geschützten kugel- oder stabförmigen Mülleinbringungen bekannt, die gegen Strahlungsaustritt isoliert sind und in einer 5 bis 10 km tiefen Bohrung in massivem Gestein eingelagert sind und nach der Einbringung mit fester, gebundener Gesteinsmasse verfüllt werden. Dieses Endlager hat den Nachteil, dass in die tiefen Bohrungen nur geringe Mengen von Atommüll eingebracht werden können.
Aus der DE 10 2010 046 928 A1 sind Endlager für Atommaterial bekannt, die dezentral, insbesondere jeweils in räumlicher Nähe zu Kernkraftwerken, angeordnet sind. Diese mindestens zwanzig benötigten Endlager sind zu viele, um sie über eine Zeit von vielen tausend Jahren überwachen zu können.
Aus der DE 10 2015 208 492 A1 ist ein Endlager für radioaktives Material bekannt, das aus zwei Hohlraumsystemen besteht, die in ein Bergmassiv eingebaut und über Verbindungsgänge miteinander verbunden sind, wobei das erste Hohlraumsystem den Endlagerungsraum bildet und das zweite Hohlraumsystem ein Zugangssystem bildet. Ein solches Endlager wird sicherlich auf große Widerstände von Seiten der Bevölkerung stoßen und wird auch aus Sicherheitsgründen nicht in Betracht kommen.
Aus der DE 10 2011 117 522 A1 ist eine Anordnung und eine Verfahren zur Herstellung eines unterirdischen Endlagers, das durch ein Mehrbarrierensystem vor der Strahlenexposition von mittel- und hochradioaktiven Abfällen schützt, bekannt. Es ist dadurch gekennzeichnet, dass die hohe Wärmeproduktionsrate der Abfälle vom Baukörper und der umgebenden Baugruben-Verfüllung durch den Einsatz neuer Verbundbaustoffe an die Oberfläche diffundieren kann. In den oberflächennahen Schichten des Quartärs und des Tertiärs wird eine Baugrube von mindestens 230 m Tiefe geschaffen, wobei auf der Gründungsebene eine Stahlbetonplatte mit Kugelkalotte hergestellt wird und auf dieser Basis ein Baukörper mit einer Stahlbetonschale und einer inneren Stahlhülle aus verschweißten Baustahl-Segmentplatten in Kugelform hergestellt. Geschossdecken und wabenförmig angeordneten Wände aus Stahlbeton unterteilen und stabilisieren den Baukörper. Ein Teil der Prozesswärme der hochradioaktiven Abfälle wird über Absorptionskältemaschinen zur Kühlung der Außenschale genutzt. Ein Zugangsschacht bleibt für Kontrollarbeiten erhalten.
Aus der DE 689 07 984 T2 ist ein Behälter aus einem Gefäß und einem Stopfen bekannt, wobei das Gefäß einen äußeren Mantel aus Beton und eine innere Wandung als Verbundwand aufweist, die beide zusammen das Gefäß bilden. Die innere Verbundwand bildet eine Wanne, die aus verschiedenen Elementen zusammengesetzt ist, zu denen Blei als Abschirmung gegen die Strahlung gehört.
Aus der US 4,955,983 A ist ein seitlich ladbares Kammersystem und eine Methode zur Lagerung radioaktiver Abfälle bekannt, wobei ein Gewölbesystem aus mindestens einer Gewölbezelle gebildet wird, die eine Bodenplatte, eine über der Bodenplatte angeordnete Deckenplatte, eine über der Deckenplatte angeordnete Erdkappe und eine um den Umfang der Bodenplatte herum angeordnete längliche Wandanordnung zum Abstützen der Deckenplatte und der Erdkappe umfasst. Die langgestreckte Wandanordnung umfasst eine Rückwand und eine Vorderwand, wobei die Vorderwand einen Zugang für die seitliche Beladung mit radioaktiven Abfällen aufweist.
Aus der US 4,453,857 A ist ein Verfahren zur dauerhaften Lagerung gefährlichen oder giftigen Abfallmaterials bekannt, indem das Material in versiegelten Behältern innerhalb eines ansonsten festen, in der Erde vergrabenen Betonblocks versiegelt wird, indem im Erdreich wird eine Betonkammer mit integriertem Boden und Seitenwänden Gebildet wird und eine erste Gruppe von verschlossenen, gefüllten Behältern auf dem Boden angeordnet und mit Beton abgedeckt wird. Nach dem Aushärten des gegossenen Betons wird eine zweite Behälterschicht in die Kammer gestellt und ebenfalls einbetoniert. Eine letzte Betonschicht von beträchtlicher Tiefe wird auf die oberste Behälterschicht gegossen, um die Kammer abzudichten. Zudem können Mittel vorgesehen werden, um Sickerwasser, das aus der Betonkammer entweicht, zu sammeln und zu recyceln.
Aufgabe der Erfindung
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Lösung zu finden, die die Bedingungen der Kommission erfüllt.
Lösung der Aufgabe
Diese Aufgabe wird durch ein Endlager mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Vorteile der Erfindung
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass die Vorgaben der Kommission erfüllt werden, soweit diese sich nicht widersprechen. So besteht beispielsweise ein Widerspruch darin, dass verlangt wird, das Endlager für alle Zeit unzugänglich zu verschließen, und andererseits wird verlangt, dass nach Abklingen der Strahlung auf unter einen zulässigen Wert eine Rückholung der Abfälle zur anderweitigen Verwendung möglich sein soll. Mit der vorliegenden Erfindung können beide Vorgaben erfüllt werden.
Ein weiterer großer Vorteil besteht darin, dass nicht erst für viele Milliarden Euro ein Bergwerk gefunden werden muss, das als Endlager geeignet erscheint, sondern dass mit dem gleichen Geld sofort mit der Planung und dem Bau des Endlagers begonnen werden kann, da entsprechende Standorte vorhanden sind.
Figurenliste
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Figuren dargestellt und wird nachfolgend ausführlich beschrieben. Es zeigen

1 eine Draufsicht auf ein Endlager, das in Höhe der Aushubebene von etwa 100 m bis 200 m unterhalb der Erdoberfläche aufgebaut ist, sowie eine Gleisanlage der Eisenbahn und eine Straße, die (außerhalb der 1) von der Aushubebene an die Erdoberfläche führen,
2 einige Zellen eines Zellenblocks, teilweise im Schnitt, sowie
3 eine Seitenansicht einiger Zellen mit dem zugehörigen Verwaltungsbau und der zugehörigen Windkraftanlage.

Die 1 zeigt ein Endlager für niedrig und hoch radioaktive Abfallstoffe, das mehrere unterhalb der Erdoberfläche 1 angelegte Zellenblöcke 3 aufweist. Als Baugebiet wäre beispielsweise ein stillgelegtes ehemaliges Braunkohlenabbaugebiet von mehreren km Durchmesser geeignet, das bis auf die Aushubebene 5, z.B. 100 m bis 200 m unterhalb der Erdoberfläche 1, abgebaut worden ist. Dort könnten mehrere Zellenblöcke 3 erdbeben- und atombombensicher direkt auf der Aushubebene 5 aufgebaut werden, die jeder in eine Vielzahl von einzelnen Zellen 2 unterteilt ist, in die mit den radioaktiven Abfallstoffen beladene Castoren eingelagert werden. (2 und 3). Der Raum zwischen den Zellenböcken 3 und der Erdoberfläche 1 mit den Verwaltungsbauten 9 und den Windkraftanlagen 11 wird mit Füllmaterial 14 ausgefüllt und verdichtet.
Die Bodenplatte, die vier Wände 4 und die Deckenplatte einer jeden Zelle 2 bestehen zur Strahlensicherheit aus ultrafestem Stahlbeton mit einer Dicke von etwa 1,5 m bis 2.0 m. Eine durchgehende Bleischicht sorgt für noch besseren Strahlenschutz.
Um einen Zugang zu den Zellen 2 eines jeden Zellenblocks 3 zu ermöglichen, ist jeder Zellenblock 3 von einem Tunnel 6 umschlossen, der sowohl eine Gleisanlage 7 mit Anschluss an das öffentliche Eisenbahnnetz als auch eine Straße 8 mit Anschluss an das öffentliche Straßennetz enthält.
Für die Unterbringung des Personals ist ein Verwaltungsbau 9 über jeder Zelle 2 auf dem Gelände oberhalb der Erdoberfläche 1 vorgesehen, wobei jeder Verwaltungsbau 9 durch einen Personen- und Lastenaufzug 10 mit der zugehörigen Zelle 2 verbunden ist, wie in 3 dargestellt ist.
Um die Stromversorgung für jede Zelle 2 autark zu gewährleisten, ist über jeder einzelnen Zelle 2 auf dem Gelände oberhalb der Erdoberfläche 1 mindestens eine Windkraftanlage 11 und ein Notstromsystem vorgesehen.
Um das problemlose Einlagern und gegebenenfalls auch das Auslagern von Castoren mit Hilfe von Gabelstaplern unter Ausschluss der Öffentlichkeit zu ermöglichen, weist jede Zelle 2 ein strahlensicheres Tor 12 zu dem Tunnel 6 entlang der Gleisanlage 7 auf.
Zum Schutz des Personals bei Unregelmäßigkeiten während des Betriebs ist in jeder Zelle 2 wenigstens ein Notausgang 13 zu dem Tunnel 6 vorgesehen.
Da ein Teil der Castoren Wärme abstrahlen kann, weist jede Zelle 2 ein eigenes Kühlsystem auf. Zur Überprüfung aller eingelagerten Castoren weist jede Zelle 2 eine Anlage zur Videoüberwachung auf.
Bezugszeichenliste

1: Erdoberfläche
2: Zellen
3: Zellenblock
4: Wände
5: Aushubebene
6: Tunnel
7: Gleisanlage
8: Straße
9: Verwaltungsbau
10: Aufzug
11: Windkraftanlage
12: Tor
13: Notausgang
14: Füllmaterial

Claims

Endlager für niedrig und hoch radioaktive Abfallstoffe,mit mehreren unterhalb der Erdoberfläche (1) angelegten, jeweils in einzelne Zellen (2) unterteilten Zellenblöcken (3), wobei die Bodenplatte, die vier Wände (4) und die Deckenplatte einer jeden Zelle (2) aus ultrafestem Stahlbeton mit einer durchgehenden Bleischicht bestehen. dadurch gekennzeichnet, dass jeder Zellenblock (3) von einem Tunnel (6) umschlossen ist, der sowohl eine Gleisanlage (7) mit Anschluss an das öffentliche Eisenbahnnetz als auch eine Straße (8) mit Anschluss an das öffentliche Straßennetz enthält.
Endlager nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Verwaltungsbau (9) über jeder Zelle (2) auf dem Gelände oberhalb der Erdoberfläche (1).
Endlager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Verwaltungsbau (9) durch einen Personen- und Lastenaufzug (10) mit der zugehörigen Zelle (2) verbunden ist.
Endlager nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch mindestens eine Windkraftanlage (11) über jeder einzelnen Zelle (2) auf dem Gelände oberhalb der Erdoberfläche (1).
Endlager nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch ein Notstromsystem über jeder Zelle (2) auf dem Gelände oberhalb der Erdoberfläche (1) .
Endlager nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass jede Zelle (2) ein strahlensicheres Tor (12) zu dem Tunnel (6) aufweist.
Endlager nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass jede Zelle (2) wenigstens einen Notausgang (13) zu dem Tunnel (6) aufweist.
Endlager nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass jede Zelle (2) ein eigenes Kühlsystem aufweist.
Endlager nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass jede Zelle (2) eine Anlage zur Videoüberwachung aufweist.