DE2433168B2

DE2433168B2 - Anordnung zur lagerung radioaktiver abfaelle

Info

Publication number: DE2433168B2
Application number: DE19742433168
Authority: DE
Inventors: Horst 6451 Hochstadt Queiser
Original assignee: Kraftwerk Union AG
Current assignee: Kraftwerk Union AG
Priority date: 1974-07-10
Filing date: 1974-07-10
Publication date: 1976-10-07
Also published as: GB1492458A; JPS5149574A; BE831079A; CH581893A5; FR2278137A1; DE2433168A1; FR2278137B1; IT1039470B; SE7507652L

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Lagerung radioaktiver Abfälle, die aus einem unterirdischen Hohlraum besteht, in dem Behälter angeordnet sind, die die radioaktiven Abfälle enthalten und wobei durch eine Umhüllung aus wasserunlöslichem Material ein Auswaschen der radioaktiven Abfälle verhindert ist.

Wie in der Zeitschrift »Atom und Strom«. Heft 7/9 \om Juli/September 197i, S. 134 bis 137, und in eier < >-^; Zeitschrift »Kernenergie«. Heft 4, 17. lahrgang 1974. S. bis 106. beschrieben ist. hat man bisher als Lagerstätte für radioaktive Abfälle vor allem stillgelegte Salzbergwerke verwendet. Damit ist /war die Entfernung der radioaktiven Abfälle aus der normalen ^5 bewohnten Umwelt gewährleistet. Aufgrund von besonderen Vorkommnissen läßt sich jedoch nicht ausschließen, daß auch in bisher trockenen Salzstöeken oder Salzbergwerken Wassereinbrüche vorkommen, die ein Auswaschen umweltgefärdender Stoffe verursachen.

Die bisher als Abhilfe gegen ein Auswaschen vorgesehene Einbettung der radioaktiven Abfälle in wasserunlösliches Material, z. B. in Bitumen oder Beton, wird vor dem Einfüllen der Abfälle ^;n Behälter vorgenommen, die zum Transport benötigt werden. Mithin müssen die Behälter und die Transporteinrich- tungen für den durch das Einbettungsmaterial erhöhten Volumenbedarf ausgelegt sein, der z. B. bei Bitumen um den Faktor 2 und bei Zement um den Faktor 4 bis 10 erhöht wird. Die genannte Volumenvergrößerung muß auch bei einer Endlagerung vorliegen, wie sie in dem Buch »Disposal of Radioactive Wastes into the Ground« der Internationel Atomic Energy Agency, Wien, 1967, S. ?29 Lis 341 vorgeschlagen wird. Danach sollen die in Fässern enthaltenen festen oder verfestigten radioaktiven Abfälle in künstlichen Gebäuden aufbewahrt werden, die im Hinblick auf ein Austreten von Radioaktivität auf ihrer Außenseile mit einer mehrlagigen Isolation auf Bitumenbasis versehen :,mc. Hier versucht man also ein praktisch v. asserdichu-v Gebäude zu erstellen. Dies erforderi jedoch einen beträchtlichen Aufwand. Außerdem besteht die Gef.ihi. daß Risse der Gebäudewand, z. B. ein Versal-' bei einem Erdbeben od. dgl. sich ohne weiteres auch durch die wasserdichte Isolierung erstrecken.

Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, eine Anordnung zur Lagerung radioaktiver Abfälle /u schaffen, die einfacher herstellbar und dennoch sicherei ist als die Anordnungen nach dem vorstehend genannten Buch. Erfindungsgemäß erreicht man dies dadurch, daß die Umhüllung innerhalb des Hohlraumes angeordnet ist und die Behälter umgibt. Mithin is; die Wasserdichtigkeit weder von einem die Behälter aufnehmenden Gebäude abhängig noch erhöht sie das Volumen und damit das Tr ansportgewicht der Behälter.

Die Erfindung kann in einfacher Weise so verwirklicht werden, daß Zwischenräume zwischen den Behältern, deren Abmessungen durch Distanzstücke festgelegt werden können, mit dem wasserunlöslichen Material durch Ausgießen aufgefüllt werden. Hierbei ist der bauliehe Aufwand wesentlich geringer als beim Bekannten, besonders dann, wenn zur Endlagerung natürliche Kavernen verwendet werden. Außerdem kann bei einer durch Auffüllung hergestellten Schicht erwartet werden,daß Risse im Gebäude sich nicht durch die wasserunlösliche Schicht fortpflanzen, da diese Schicht nicht fest mit dem Gebäude verbunden zu sein braucht. Dies gilt auch dann, wenn die Umhüllung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung als Schicht auf die Innenwand des Hohlraumes aufgebracht ist, weil bei Bedarf durch eine Zwischenlage eine Trennung hergestellt werden kann. Die Schicht kann im übriger ohnehin aus mehreren Lagen bestehen, wobei die innerste Lage, die durch den Transport der Behalte! beansprucht wird, gegebenenfalls mechanisch fesler al; eine äußere Lage ist.

Besonders günstig läßt sich die Erfindung st verwirklichen, daß das die Umhüllung bildende Materia mindestens teilweise aus Schlacke, Kalkschlamm odc Bauschutt besteht. In dem oben genannten Buch ist zwa schon erwähnt, daß ein Leerraum eines mit radioakti vein Abfall gefüllten Abteils des Speichergebäudes mi Zuschlagstoffen und Beton aufgefüllt und mit Betonplat ten abgedeckt werden könnte, die mit Erde bedeck sind In diesem Zusammenhang ist aber mit keiner

Wort darauf eingegangen, daß eine wasserunlösliche Umhüllung der Behälter entstehen soll. Deshalb muß man annehmen, daß das Aufschütten von irgendwelchen Zuschlagstoffen beim Bekannten nur den Zweck hat, einen Hohlraum zu vermeiden, der zum Betreten durch Lebewesen oder Eindringen von Fremdkörpern führen könnte.

Ein für die Herstellung einer Anordnung nach der Erfindung besonders geeignetes Verfahren besteht darin, daß das die Umhüllung bildende Material mittels eines oberhalb einer Einfüllöffnung des Hohlraumes angeordneten Mischwerkes in Form einer Vergußmasse hergestellt wird. In so einem Mischwerk kann z. B. Zement mit dt.n vorgenannten industriellen Abfallstof fen und mit Wasser zu einer verfestigbaren Vergußmas- se gemischt werden. Mit Mischwerki sind dabei übliche Mischtrommeln aber auch andere Einrichtungen gemeint, die die Zusammensetzung des wasserunlöslichen Materials und seine endgültige Konsistenz in der Lagerstätte in gewünschter Weise zu beeinflussen gestation.

Das Einfüllen kann so vonsiauen gehen, daß gleichzeitig mil den Behältern oder abci in Abschnitten nach dem Einbringen einer Reihe von Behältern der die Behaltet aufnehmende Lagerraum mn dem wasseiun- /5 losliehen Material aufgefuiii wird. Die Vergußmasse kann ciauei durch Rohrleitungen gefördert werden. Is ist aber auch möglich, die Vergußmasse in wiederverwendbaren Behältern mittels eines Hebe/eimes zu transportieren. Ais Hebezeug werden ir, "diesem Zusammenhang außer Kränen und ähnlichen Einrichtungen, die nur eine vertikale Bewegung ermöglichen, auch Anordnungen angesehen, die einen mein odei weniger horizontalen Transport ermöglichen. Sie smu vorzugsweise fernbedienbar, damit es nicht erforderlich ist, in strahlungsgefährdeter Umgebung zu arbeiten.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung werden anhand der Figuren Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben.

In F i g. 1 ist in einem Vertikalschnitt ein Ausschnitt aus einer Lagerstätte nach der Erfindung gezeichnet, für die ein Salzbergwerk als Ausgangsbasis angenommen ist. Das Salzbergwerk enthält in dem mit 1 bezeichneten Gestein mehrere Kavernen 2, 3, 4 usw. Diese sind über einen Querstollen 5 an einen Vertikalsiollcn 6 angeschlossen, der zur Erdoberfläche 8 führt. Auf dem Vertikalstollen 6 sitzt ein Förderturm 9, dessen Seilwinde 10 über eine Seilrolle 11 arbeitet. Der Förderturm kann in ein Bauwerk Ί2 eingefaßt sein, das gegebenenfalls einen Bahnanschluß aufweist, wie durch die Waggons 13 angedeutet ist.

Der Vertikalstollen 6 kann als erste Einfüllöffnung für radiaoaktive Abfälle angesehen werden, die z. B. in den Waggons 13 angeliefert werden. Die Abfälle befinden sich für den Transport in Behältern !5, z. B. den üblichen 200 1-Fässern. Zur Verringerung der Strahlungsgefahr können die Waggons 13 mit einer Strahlungsdämmung, z. B. einer Blei- oder Betonauskleidung versehen sein. Die Fässer werden von dem Förderturm 9 auf Grubenhunden 16 zu den Einfüllöffnungen 18 der no einzelnen Kavernen 2, 3,4 geführt. Dort können sie mit einzelnen Hebezeugen 20, 21 oder 22 abgesenkt werden, die fernbedienbar sind und z. B. durch Fernsehkameras überwacht werden.

In der mit 2 bezeichneten Kaverne werden die Fasser '■■;> 15 ungeordnet eingefüllt. Der Zwischenraum zwischen den Fässern wird dann mit einer Vergußmasse 17 Dadurch entsteht eine wasserunlösliche

Umkleidung der Behälter 15 aut deren Außenseite.

In der Kaverne 3 ist die Möglichkeit angedeutet, die Wand der Kaverne selbst mit einer Schicht 19 aus wasserunlöslichem Material zu bekleiden, so daß eine wasserunlösliche Einbettung der Behälter 15 mit der Anordnung der Einbettungsmasse auf der Außenseite der Behälter entsteht

Bei der als Kaverne 4 dargestellten Ausführungsform der Erfindung werden die Behäl'.er 15 zusätzlich zu der wasserunlöslichen Schicht 19 auf der Innenwand des Hohlraumes mit Vergußmasse 17 umgeben, wie dies in der Kaverne 2 der Fall war.

In Fig. 2 ist in einem Ausschnitt in vergrößertem Maßstab dargestellt, daß das Gestein 1, das den Hohlraum der Kaverne bildet, mit einer Betonauskleidung 24 als wasserunlösliche Schicht versehen ist. Zusätzlich wird der Hohlraum nach dem Einfüllen der Fässer 15 mit Vergußmasse 17 aufgefüllt.

Bei der in F i g. 3 dargestellten Ausführungsform umfaßt die Auskleidung 19 außer der Betonschicht 24 noch eine Bitumenschicht 23 auf der Innenseite. Auch in diesrm Fall kann bei Bedarf noch eine Auffüllung mit Vergußmasse \urgesehen scm.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 enthalt im üesu-m 1 eine wasserunlösliche Schicht aus einer lOielumasse, die /.. B. als Schicht 23 aus Bitumen ausgeluhri sein kann. Auf der Innenseite s'i/i als mechanisch feste Schicht eine Betonschicht 24. die mit Ankern 25 festgelegt sein kann.

In Fig. 1 ist angedeutet, daß auf der Erdoberfläche ein Mischwerk Π angeordnet ist. Es umfaßt eine motorisch betriebene Mischtrommel 28 und Silos 29 und »0. die wie dargestellt von Tankwagen 31 über em Leitungssystem 32 gefüllt werden können. Für den Fall, daß als Vergußmasse Zementbrei verwendet wird, ist eine Zuleitung 34 fur Wasser vorgesehen. Sollte als Vergußmasse Bitumen od. dgl. verwendet werden, kann mit der Leitung 34 gegebenenfalls auch Hei/dampf zugeführt werden.

Zum Mischwerk 27 gehört eine von der Trommel 28 gespeiste Pumpe 36, die in ein Leitungssystem 37 fördert, das die Veigußmasse den ein/einen Kavernen zuführt.

Als Alternative kann das Mischwerk 27 auch unter Tage angeordnet sein, wie der gestrichelt gezeichnete Mischer 40 im Querstollen 5 andeutet. Hier genügt es unter Umständen, die Vergußmasse in Behältern ähnlich wie die Fässer 15 zu den einzelnen Einfüllöffnungcn 18 der Kavernen 2,3,4 zu transportieren.

In F i g. 5 ist dargestellt, daß bei der neuen Lagerstätte auch vorteilhaft große Container 42 eingesetzt werden können, die ebene Wände besitzen und deshalb gut zu stapeln sind. Die Container werden zweckmäßig auf einer Betonauskleindung 43 des Gesteins 1 abgesetzt, damit die Belastung auf das Gestein gleichmäßig verteilt wird. Nach dem Einlagern kann durch Eingießen von Vergußmasse ein seillicher Spalt 44 gefüllt werden, der gegebenenfalls durch Distanzstücke 45 sichergestellt ist. Hierbei bildet dann die Betonunterlage 43 zusammen mit der Vergußmasse im Spalt 44 den wasserunlöslichen Einschluß auf der Außenseite der Behälter 42.

Ls ist auch möglich, wie in F i g. 5 gestrichelt angedeutet ist, zwischen jede Containerreihe über Distanzstücke 46 Spalte 47 und 48 zu schaffen, die ebenfalls mit Vergußmasse gefüllt werden können und somit die Einzelbehälter oder kleine Behältergruppen separat einbetten und gleichzeitig die Lagerräume säulenartig abstützen. Die Distanzstücke können aus

dem gleichen Material wie die Vergußmasse bestehen, das in geeigneter Form verfestigt wurde.

In Fig.6 ist gezeigt, daß die Erfindung auch für Bunkerlager in Frage kommt, die seitlich beschickt werden. Der Bunker 50 umfaßt eine als Abschirmung geeignete, gegebenenfalls mehrere Meter starke Betonwand 51, die vorzugsweise auf natürlichem Gestein 52 gegründet ist. In Höhe einer Aufschüttung 53 ist der horizontale Eingang 54 vorgesehen, der mit einer Tür 55 verschließbar ist. Zum Beschicken des Bunkers 50 mit stapelbaren, z. B. kubischen Behältern 42 dient eint Kranbahn 57 mit einem Laufkran 58.

Der Hohlraum 60 des Bunkers 50 ist an seine! Innenwand, also auf der Außenseite der Behälter 42, ml· einer wasserunlöslichen Schicht 19 versehen. Zusätzlich sind die Spalten 47 und 48 zwischen den Behältern 47 mit Vergußmasse 17 aufgefüllt, die bei Bedarf auch /in Aussteifung des Bunkers 50 dienen kann und da/u \or Wand zu Wand und vom Boden /ur Decke gezogc:

ίο wird.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Anordnung zur Lagerung radioaktiver Abfälle, die aus einem unterirdischen Hohlraum besteht, in dem Behälter angeordnet sind, die die radioaktiven Abfälle enthalten und wobei durch eine Umhüllung pus wasserunlöslichem Material ein Auswaschen der radioaktiven Abfälle verhindert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung (17, 19; 23, 24) innerhalb des Hohlraumes (2, 3, 4, 60) angeordnet ist und die Behälter (15) umgibt.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung als Schicht (19) auf die Innenwand des Hohlraumes (2,3,4,60) aufgebracht ist.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (19) aus mehreren Lagen (23, 24) besteht und daß die innerste Lage (24) mechanisch fester als eine äußere Lage (23) ist.

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das die Umhüllung bildende Material (17) in Zwischenräume (47, 48) zwischen den Behältern (42) eingefüllt ist.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Behälter (42) mit Hilfe von Distanzstücken (46) gestapelt sind, die ciie Schichtdicke des die Umhüllung bildenden Materials (17) bestimmen.

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5. dadurch gekennzeichnet, daß das die Umhüllung bildende Material (17) mindestens teilweise aus Schlacke, Kalksehlamm oder Bauschutt besteht.

7. Verfahren zur Herstellung einer Anordnung nach Anspruch 4 oder 5. dadurcn gekennzeichnet, daß das die Umhüllung bildende Material (17) mittels 3i eines oberhalb einer Einfüllöffnung (6) des Hohlraumes (2,3,4) angeordneten Mischwerkes (27) in Form einer Vergußmasse hergestellt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergußmasse durch Rohrleitungen (37) transportiert wird.

9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergußmasse in wiederverwendbaren Behältern mittels eines Hebezeuges (20, 21, 22) transportiert wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Hebezeug (20, 21, 22) fernbedient wird.