DE2839759A1 - Verschluss von lagerbohrungen zur endlagerung radioaktiver abfaelle und verfahren zum anbringen des verschlusses - Google Patents
Verschluss von lagerbohrungen zur endlagerung radioaktiver abfaelle und verfahren zum anbringen des verschlussesInfo
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Description
Gesellschaft für Strahlen- und Neuherberg, den 28. August 1978 Umweltforschung mbH, München PLA 7835 Ga/wk
Verschluß von Lagerbohrungen zur Endlagerung radioaktiver Abfälle und Verfahren
zum Anbringen des Verschlusses
030013/0120
Die Erfindung betrifft einen Verschluß von Lagerbohrungen zur Endlagerung radioaktiver Abfälle und ein Verfahren zum
Anbringen des Verschlusses.
Hochradioaktive Abfälle fallen bei der Wiederaufarbeitung von bestrahlten Kernbrennstoffen an. Sie werden mit glasbildenden
Stoffen vermischt und zu einer Glasmasse erschmolzen, welche in Kokillen aus Edelstahl eingefüllt wird und darin erstarrt.
Die Zerfallsenergie der radioaktiven Spaltprodukte reicht aus, die Edelstahlkokillen für einen Zeitraum von etwa 30-50 Jahren
über ihre Umgebungstemperatur zu erwärmen. Je nach der Konzentration und dem Alter der Spaltprodukte können anfänglich Temperaturen
von mehreren hundert Grad Celsius auftreten. In dem Entsorgungskonzept der Bundesregierung ist die Endlagerung
dieser hochradioaktiven Abfälle nach einer Zwischenlagerung von 5-10 Jahren in geeigneten Steinsalzformationen vorgesehen.
Die Abfälle werden dabei in besondere, senkrechte Lagerbohrungen von 20-5Om Länge eingebracht. Diese Bohrungen müssen nach
oben hin durch einen geeigneten Bohrlochverschluß versiegelt werden.
Bisher wurden zwei Verfahren vorgeschlagen, wie diese Verschlüsse aufgebaut werden sollten:
1. Die hochradioaktiven Abfälle sollen mit gemahlenem Salz überdeckt
werden /""Bericht über das in der Bundesrepublik Deutschland
geplante Entsorgungszentrum für ausgediente Brennelemente aus Kernkraftwerken, Dezember 1976, S. 84_/.
2. Die hochradioaktiven Abfälle werden mit einem salzlösungsbeständigen
Zement Übergossen J_ R. Proske: Beiträge zur Risikoanalyse
eines hypothetischen Endlagers für hochaktive Abfälle, Dissertation 1977, S. 17 7·
- 3 030013/0120
Beim 1. Fall, daß die Abfälle mit gemahlenem Salz überdeckt werden,
erhält man keinen dichten Abschluß im Falle des als hypothetischen Störfall bezeichneten Wassereinbruch im Schacht. Die
wärmeentwickelnden Abfälle kommen unmittelbar mit den Salzlösungen in Kontakt- Es ist nicht auszuschließen, daß diese durch
ausgelaugte Aktivität kontaminiert wird. Durch die Wärmequellen wird eine Konvektion der Salzlösungen induziert, die zu einer
Verschleppung der Radioaktivität über weite Bereiche führen kann.
Wenn die Bohrlöcher mit hochradioaktiven Abfällen durch Zemente versiegelt werden, so sind verschiedene Unsicherheiten nicht auszuschließen.
- Beim Einfüllen des breiförmigen Zementes kann Schwitzwasser oder überschüssiges Wasser in Kontakt mit den Abfallkokillen
kommen, indem es an der Bohrlochwandung herunterläuft. Dieses
Wasser wird durch die v*· -Strahlung u.a. zu H_ und 0„ (Knallgas)
radiolytisch zersetzt. Daneben bilden sich auch OH-Radikale und H^O2. Diese Produkte wirken stark korrosiv.
- Durch die starke V -Strahlung wird auch das im Zement gebundene
Wasser teilweise radiolytisch gespalten. Die Folge ist eine Strahlenschädigung des Zementes. Die Strahlenbeständigkext von
Zement liegt bei etwa 10 rad.
- Aus Versuchen mit elektrisch beheizten Modell-Abfallkokillen ist bekannt, daß vor allem der obere Teil der Lagerbohrlöcher
einer starken Konvergenz (Querschnittsverengung) unterliegt. Die ständige Verengung des Bohrloches könnte den Abbinde- und
Erstarrungsvorgang des Zementes soweit stören, daß keine ausreichende Endfestigkeit des Verschlußsystems mehr erreicht
wird.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, Bohrlochverschlüsse
für radioaktive Abfälle zu bieten, die strahlungsbeständig, druckfest, chemisch widerstandsfähig, thermisch stabil,
leicht herstellbar und sicher handhabbar sind. Weiterhin müssen sie die durch die-Wärmeausdehnung des Gebirges hervorgerufenen Druckspannungen
aufnehmen können und mit dem Salzgebirge eine mechanisch dichte Verbindung eingehen und zuverlässig und unter voller
Strahlenschutzabschirmung einbaubar sein.
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Die Lösung dieser Aufgabe ist aus den Merkmalen der Patentansprüche
sowie der Beschreibung zu entnehmen.
Das besonders Neue der erfindungsgemäßen Lösung wird in der Einführung
vorgefertigter Verschlußelemente gesehen, welche mit gleichmäßigem Qualitätsstandard hergestellt werden können. Dadurch
entfallen Arbeiten in der Nähe der Lagerbohrungen. Durch fernbediente
Einbringung des Verschlusses ist das Personal keiner Strahlenbelastung ausgesetzt. Die vorgeschlagenen Materialien enthalten
kein Wasser, welches von Ϋ -Strahlung radiolytisch zersetzt
wird. Die Strahlenbeständigkeit ist so gut, daß die Stoffe als Abschirmmaterial (Bleilegierung, Gußstahl) bzw. als Reaktorwerkstoff
(Keramik) eingesetzt werden. Die thermische Stabilität ist sehr gut. Auch Bleilegierungen schmelzen unter den zu erwartenden
Bedingungen nicht auf. Die Druckfestigkeit von Keramik und Gußstahl ist ausreichend hoch. Bleilegierungen sind in der Lage, sich
duktil zu verformen und dichten deshalb auch gut ab. Die Handhabung vorgefertigter Körper durch Fernbedienung bietet keine Schwierigkeiten.
Gußstahl ist wie Blei ein chemisch widerstandsfähiges Material. Dichte Keramik ist chemisch außerordentlich widerstandsfähig,
es wird z.B. für Rohrleitungen chemischer Laboratorien eingesetzt.
Die wesentlichsten Vorteile der Erfindung sind darin zu sehen, daß die Bohrlochverschlüsse für hochradioaktive Abfälle gleichmäßig
sicher ausfallen. Alle Methoden, vor Ort die Bohrlöcher mit gemahlenem Salz oder Zement zu füllen, bedingen einen Aufenthalt
des Personals in der Umgebung der nicht versiegelten Bohrungen. Die Qualität des Bohrlochverschlusses kann bei diesen Verschlüssen
alter Art unterschiedlich ausfallen und ist wegen der hohen Dosisbelastung nicht zu kontrollieren. Da das Material
kein Wasser enthält, kann auch keine Radiolyse desselben auftreten.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels mittels der schematischen Figur erläutert.
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Die Figur zeigt einen Schnitt durch ein Salzbergwerk mit einem
Quer- bzw. Verbindungsstollen 4, von dem aus nach unten die Lagerbohrungen 5 abgehen. Zwei der Lagerbohrungen 5 weisen durchgehend
kreisförmigen Querschnitt auf, während der dritte am oberen Ende eine konische Erweiterung 11 besitzt. In diese Lagerbohrungen
5 können zylindrische Abfallbehälter 1
mittels eines verfahrbaren Krans 7 eingesetzt werden. Der Kran 7
selbst befindet sich (zumindest· teilweise) in einem Abschirmbehälter
6 mit zur Lagerbohrung 5 hingerichtetem. Strahlenschutzschieber 8. Der Abschirmbehälter 6 ist gleichzeitig mit dem Kran 7
(an nicht näher dargestellter Laufkatze befestigt) bewegbar. Mit ihm sind die Lagerbohrungen 5 während der Befüllungsphase zur Umgebung
hin abgeschirmt.
Die Lagerbohrungen 5 werden nur bis zu einer bestimmten Höhe mit Abfallbehältern 1 aufgefüllt. Den Verschluß bilden jeweils ein oder
mehrere, der Wandung 10 der Lagerbohrungen 5 angepaßte Körper 2 bzw. der oberste konische Körper 3, die zur besseren Haftung und
Dichtung zum Salzgebirge hin noch eine glatte oder auch rauhe, geriffelte oder wellenförmige Oberfläche 9 besitzen können.
Als Herstellungsmaterial für die Körper 2 bzw. 3 kann je nach Anforderung
Metall, Keramik, Gußstahl, eine Bleilegierung oder Bitumen der Dichte - 1,35 g/cm vorgesehen-werden.
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Claims (5)
- Patentansprüche:Verschluß für eine Lagerbohrung zur Aufnahme radioaktiver Abfälle, gekennzeichnet durch einen oder mehrere vorgefertigte Körper (2) aus Metall und/oder einer dichten Keramik oder aus Gußstahl und/oder einer Bleilegierung, der (die) über den obersten Abfallbehälter (1) in der Lagerbohrung (5) eingeführt werden, und durch eine Formgebung der Außenfläche (9) des (der) Körper:, die der Wandung (10) angepaßt ist.
- 2. Verschluß nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen zylindrischen Körper (2).
- 3. Verschluß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der oberste Körper (3) eine konische Form aufweist, und daß dieser oberste Körper (3) gleichfalls aus Metall oder Keramik oder einem plastischen laugebeständigen Material wie beschwertes Bitumen einer Dichte > 1,35 g/cm besteht.
- 4. Verschluß nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (2 und 3) eine glatte oder auch eine rauhe, geriffelte oder wellenförmige Oberfläche aufweist.
- 5. Verfahren zum Anbringen des Verschlusses nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Körper (2 und 3) durch einen Abschirmbehälter (6) mit einem Strahlenschutzschieber (8) mittels eines Kranes (7) auf den obersten Abfallbehälter (1) abgelassen werden.030013/0120ORIGINAL INSPECTED
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| GB2034509A (en) | 1980-06-04 |
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