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Abklingbehälter für strahlende Isotope Die Erfindung bezieht sich
auf einen Abklingbehälter für strahlende Isotope, bestehend aus einem Block mit
von außen her zugänglichem Hohlraum und aus einem Stopfen zum Verschließen des Hohlraumes,
und betrifft insbesondere einen Abklingbehälter, der nicht nur sehr billig, sondern
auch außerordentlich sicher und dauerhaft in der Abschirmwirkung ist.
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Abklingbehälter sind allgemein bekannt und werden für die Aufbewahrung
von strahlenden Isotopen od. dgl. verwendet. Gegebenenfalls können auch radioaktive
Abfallstoffe mit solchen Behältern transportiert werden. Die bekannten Abklingbehälter
bestehen z. B. aus hochlegiertem Stahl, z. B. Chromnickelstahl, in Verbindung mit
Beton. Solche Abklingbehälter sind teuer. Die Abklingbehälter sind aber nicht nur
deswegen so teuer, weil überhaupt Stahl verwendet wird, sondern auch deswegen, weil
sie außerordentlich stark dimensioniert werden müssen, damit die notwendige Abschirmwirkung
erzielt wird. Wenn auch die bekannten Abschirmbehälter die entstehende Gammastrahlung
in genügender Weise abschirmen, so sind sie dann ungeeignet, wenn strahlende Isotope
sehr lange Zeit in ihnen aufbewahrt werden müssen, weil bei langen Aufbewahrungszeiten
durch Ionenaustausch und Diffusion Korrosionserscheinungen auftreten.
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Abklingbehälter, die aus einer Gummi- oder Kunstharzmasse oder aus
Blei oder aus einer Gummi- oder Kunstharzmasse, die Bleipulver enthält, hergestellt
sind, sind bekannt. Ebenso ist es bekannt, Behälter und Stopfen stufenartig abzusetzen.
Auch die Verwendung von Basalt für Strahlensohutzzwecke ist bekannt.
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Bei einem Abklingbehälter für strahlende Isotope, bestehend aus einem
Block mit von außen her zugänglichem Hohlraum und aus einem Stopfen zum Verschließen
des Hohlraumes, bestehen gemäß der Erfindung Block und Stopfen aus Basalt.
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Zwar ist bereits bekannt, Basalt zum Zwecke des kerntechnischen Strahlenschutzes
zu verwenden. Doch ist bisher Basalt für Abklingbehälter nicht eingesetzt worden.
Während es beim kerntechnischen Strahlenschutz hauptsächlich darauf ankommt, den
Strahlenaustritt wirksam zu verhindern, kommt es bei Abklingbehältern darüber hinaus
noch darauf an, den Stoffaustritt aktivierter Masseteilchen zu verhindern. Diese
Verhinderung des Stoffaustritts ist eine neuerkannte Eigenschaft des Basaltes, die
zusammen mit den anderen bereits bekannten Eigenschaften den Basalt erst für Abklingbehälter
brauchbar macht, wie es die Erfindung lehrt. Dabei ist es besonders vorteilhaft,
wenn ein möglichst ohvinfreier Feldspatbasalt von hoher Dichte verwendet wird. Solche
Basalte werden z. B. in Deutschland in der Eifel und im Westerwald gefunden. Diese
Basalte haben den Vorteil, daß sie in Säulen erstarrt sind. Die hierdurch bedingte
kristalline Struktur des Basaltes ergibt in Verbindung mit der hohen Dichte eine
gute Abschirmwirkung.
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Da im Basalt weder Ionenaustausch noch Diffusion stattfindet, können
auch bei langer Aufbewahrungsdauer keine aktiven Teilchen nach außen gelangen und
keine Korrosionserscheinungen auftreten, weil der Basalt und seine einzelnen Bestandteile
eine sehr geringe chemische Affinität haben.
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Überdies sind Abklingbehälter, die gemäß der Erfindung aus Basalt
hergestellt sind, wesentlich billiger als die bekannten Abklingbehälter.
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Erstere sind außerordentlich stabil. Durch die sehr gleichmäßige Wärmeverteilung
in Verbindung mit der hohen Festigkeit ist die Gefahr einer Rißbildung praktisch
bedeutungslos.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind unter Bezugnahme auf die Zeichnung
näher beschrieben. Fig. 1 zeigt einen Abklingbehälter in teilweise geschnittener
perspektivischer Darstellung; Fig. 2 zeigt ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel
für einen Abklingbehälter schematisch im Schnitt; Fig. 3 zeigt einen Verschlußstopfen;
Fig. 4 zeigt ein Einsatzstück; Fig. 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für
einen Abklingbehälter, der für immer dicht verschlossen werden kann; Fig. 6 zeigt
ein weiteres Beispiel für einen Abklingbehälter, wobei der Verschlußstopfen mit
einer Bohrung zum Angriff einer Greifzange versehen ist;
Fig.7 zeigt
ein weiteres Ausführungsbeispiel für einen Abklingbehälter, wobei der Verschlußstopfen
mit einem metallischen Einsatzstück für einen Greifer versehen ist, und Fig. 8 zeigt
den Abklingbehälter gemäß Fig. 1 vergrößert und teilweise geschnitten, um einige
Einzelheiten deutlich zu machen.
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Der Abklingbehälter gemäß Fig.1 besteht aus einem quaderförmigen Basaltblock
1 ` mit ebenen Seitenflächen. Eine der quadratischen Schmalflächen dient als Grundfläche
2, auf der der Abklingbehälter in der Regel steht. In den Basaltblock 1 ist ein
zylindrischer Hohlraum in der Art eines Sacklochs eingebohrt, so daß sich ein topfartiger
Behälter ergibt, in den z. B. eine Flasche 4 mit einem strahlenden Isotop eingestellt
werden kann. Der Hohlraum 3 ist durch einen Verschlußstopfen 5 nach außen hin abgeschlossen.
Der Hohlraum 3 und der Verschlußstopfen 5 sind beide mit stufenartigen Absätzen
versehen, die in Verbindung mit der Wandstärke des Basaltblocks 1 und der Dicke
des Verschlußstopfens 5 so ausgebildet sind, daß jeder von irgendeinem Punkt des
Hohlraumes 3 nach außen führende Strahl wenigstens die zur Strahlenabschirmung erforderliche
Mindestdicke durchdringt. Auf diese Weise wird erreicht, daß der Spalt zwischen
dem Verschlußstopfen 5 und dem Basaltblock 1 keinerlei Strahlung unmittelbar durchtreten
läßt. Der Verschlußstopfen 5 ist in seinem oberen Teil mit einem tellerartigen Deckel
6 versehen, der in der schon beschriebenen Weise stufenartig abgesetzt ist und dabei
gleichzeitig einen Bund zur Auflege des Verschlußstopfens 5 bildet. In diesem Zusammenhang
wird auf Fig. 8 verwiesen, aus der ersichtlich ist, daß der Spalt 7 zwischen dem
eigentlichen Verschlußstopfen 5 und der Innenwand des Behälters 1 verhältnismäßig
eng ist, während der Spalt 8 zwischen dem tellerartigen Deckel 6 des Verschlußstopfens
5 und der Innenwand des Basaltblocks 1 größer ist. Der Spalt 8 ist so groß, daß
eine Greiferzange von oben her eindringen kann, um den tellerartigen Deckel 6 des
Verschlußstopfens 5 zu ergreifen und den Verschlußstopfen 5 nach oben herauszuheben.
Der Bund 9 an der Unterkante des tellerartigen Deckels 6 des Verschlußstopfens 5
liegt auf dem Bund 10 in der Innenwandung des Basaltblocks 1 auf und trägt den Verschlußstopfen
5. Wenn aus Gründen derAbschirmung weitere treppenartige Absätze gemäß Fig. 1 vorgesehen
werden, ist es zweckmäßig, an diesen weiteren treppenartigen Absätzen Spielraum
zu lassen, damit die Auflage am Bund 9, 10 nicht unbestimmt wird. Die Oberkante
11 des tellerartigen Deckels 6 liegt, wenn der Verschlußstopfen 5 zum Abschluß des
Hohlraums 3 in den Basaltblock 1 eingesetzt ist, ein wenig unterhalb der Oberkante
12 desBasaltblocks1, damit derVerschlußstopfen 5, wennmehrere Abklingbehälter übereinandergestapelt
werden, nicht mechanisch belastet wird.
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Der Werkstoff für den Basaltbehälter 1 und den Verschlußstopfen 5
ist, wie erwähnt, olivinfreier Feldspatbasalt mit einem spezifischen Gewicht von
3 bis 3,6. Vorzugsweise wird säulenförmig erstarrter Basalt verwendet, der unter
Vermeidung der Anwendung von Schlagwerkzeugen gebrochen und dann mechanisch bearbeitet
ist. Die mechanische Bearbeitung erfolgt vorteilhaft auf Fräsmaschinen, Sägemaschinen
oder Schleifmaschinen mit bronzegebundenen Diamantwerkzeugen unter ständiger Wasserspülung.
Wesentlich ist, daß die fertigen Werkstücke absolut frei von Rissen sind. Um im
Hinblick auf diese Bedingung die Herstellungskosten gering zu halten, ist es erforderlich,
daß nur solche Basaltblöcke in mechanische Bearbeitung genommen werden, die frei
von Rissen sind.
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Die äußere Form des Basaltblocks 1 kann beliebig gewählt werden. Zweckmäßig
sind jedoch prismatische Formen, da diese einfacher zu bearbeiten sind. Aus den
gleichen Gründen ist es vorteilhaft, die inneren Hohlräume zylindrisch auszubilden.
Selbstverständlich können in einem einzigen Basaltblock auch mehrere zylindrische
Bohrungen untergebracht werden, so daß praktisch mehrere Abklingbehälter in einem
einzigen Block vereint sind. Im übrigen können die Abklingbehälter gemäß der Erfindung
in der verschiedensten Form ausgeführt werden.
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Fig. 2 zeigt eine sehr einfache Ausführungsform, bei der in einem
Basaltblock 13 mit zylindrischem Hohlraum 14 ein Verschlußstopfen5 mit tellerartigem
Deckel 6 so sitzt, daß der tellerartige Deckel 6 auf dem oberen Rand des Basaltblocks
13 aufliegt. Weil die in einem Abklingbehälter aufzubewahrenden Gefäße verschiedene
Größe haben können, kann der Abklingbehälter gemäß Fig.3 leicht den jeweiligen Erfordernissen
dadurch angepaßt werden, daß man zum Ausgleich verschiedener Höhen verschiedene
Verschlußstopfen 5 bzw. 5' wählt, die sich durch die Länge der in den Hohlraum 14
hineinragenden Körper voneinander unterscheiden. Zum Ausgleich verschiedener Breiten
können gemäß Fig. 4 besondere rohrförmige Einsatzstücke 15 verwendet werden, die
in denHohlraum 14 eingesetzt werden können und ihrerseits eine engere Bohrung zum
Einsetzen eines schmaleren Gefäßes aufweisen.
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Bei einer Ausführungsform gemäß Fig. 5 liegt die Oberkante 11 des
tellerartigen Deckels 6 des Verschlußstopfens 5 so tief unter der Oberkante 12 des
Basaltblocks 13, daß sich eine Mulde ergibt, die, wenn der Abklingbehälter zur Abfallbeseitigung
für immer verschlossen werden soll, mit einem Betonstopfen 15 verschlossen werden
kann.
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In Fig. 6 befindet sich im Basaltblock 13 ein Verschlußstopfen 5,
in dessen tellerartigem Deckel 6 ein Sackloch 16 vorgesehen ist, um das Angreifen
einer von oben eingesenkten Greifzange zu ermöglichen. Bei dieser Ausführung kann
der in Fig. 8 mit 8 bezeichnete Spalt sehr eng ausgebildet werden.
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Gemäß Fig. 7 kann aber auch in den tellerartigen Deckel 6 ein metallisches
Einsatzstück 17 vorgesehen sein, das mit Gewinde oder Ösen versehen ist, damit besondere
Vorrichtungen zum Abheben des Verschlußstopfens 5 angreifen können. Das Einsatzstück
17 kann eingepreßt, eingeklebt, einzementiert oder sonstwie befestigt sein.
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Wenn die erfindungsgemäßen Abklingbehälter rauhem Betrieb oder beim
Transport der Gefahr des Rüttelns ausgesetzt sind, können die Abklingbehälter in
Blechkästen eingesetzt werden oder außen mit Kunststoff belegt oder beklebt werden,
damit harte Stöße gedämpft werden.