DE3340101A1 - Unterirdisches zwischenlager fuer abgebrannte kernreaktorbrennelemente und fuer verglasten radioaktiven abfall - Google Patents
Unterirdisches zwischenlager fuer abgebrannte kernreaktorbrennelemente und fuer verglasten radioaktiven abfallInfo
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Description
Unterirdisches Zwischenlager für abgebrannte Kernreaktorbrennelemente und für verglasten
radioaktiven Abfall.
Die Erfindung betrifft ein unterirdisches Zwischenlager gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.
Durch die DE-OS 31 51 31o ist ein unterirdisches Trockenlager für abgebrannte Kernreaktorbrennelemente
bekannt, das mehrere horizontal angeordnete Lagerbuchsen aufnehmende Lagerräume aufweist, in denen Gänge für verfahrbare
Geräte zum Transport, zur Lagerung und Entnahme ausgebildet sind. Die Kühlung der Lagerbuchsen erfolgt
durch natürliche Konvektion mit Luft.
Durch die DE-OS 23 61 795 ist ein Lager für radioaktive Abfallprodukte bekannt, welche in unterirdischen
Silos aufbewahrt werden. Die Silos bestehen aus einem äußeren selbsttragenden Stahlbetonbehälter, dessen Mantel mit
Frischluftzufuhrschachten ausgestattet ist. Die Frischluftzufuhrschächte
münden in den Innenraum des Stahlbehälters, in dem ein doppelwandiger Behälter zur Aufnahme der radioaktiven
Abfallprodukte angeordnet ist. Die Behälter werden durch natürliche Konvektion der über -die Schächte zugeführten
Frischluft gekühlt.
Die DE-OS 27 53 881 zeigt einen unterirdischen Speicher für flüssige radioaktive Abfälle, bestehend aus einem
unterirdischen Hohlraum, in dem eine verformbare Hülle aus
-5-
Metallplatten angeordnet ist, die einen Einlaß- und einen Auslaßstutzen aufweist, an die Füll- und Ablaßleitungen
angeschlossen sind.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das unterirdische Zwischenlager der eingangs beschriebenen
Art so auszubilden, daß eine größtmögliche Sicherheit gegen Einwirkungen von außen erreicht wird bei möglichst wirtschaftlicher
Lagerart. Außerdem soll eine ausreichende, sichere und möglichst einfache Kühlung der gelagerten radioaktiven
Stoffe, die Nachzerfallswärme entwickeln, ermöglicht werden. Der Einfluß auf die Biosphäre soll gering sein.
Die Lösung der Aufgabe sieht ein Zwischenlager vor, bei dem eine Kavernenform vorgeschlagen wird, die bei
einem geeigneten Boden (Fels bzw. Gestein) größte Sicherheit gegenüber seismischen Belastungen bietet, so daß eine
größtmögliche Sicherheit gegenüber Einwirkungen von außen erreicht wird. Die erfindungsgemäße Ausb ildung ermöglicht
eine äußerst wirtschaftliche Lagerung von abgebrannten Kernreaktorbrennelementen und verglastem radioaktivem Abfall.
Bei dem erfindungsgemäßen Zwischenlager handelt es sich um ein sogenanntes Trockenlager.
Vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbildungen sind in den UnteranSprüchen gekennzeichnet.
Die optimalste Hohlraumform ist eine stehende Ellipse, wie dies im Anspruch 2 angegeben ist. Ein besonders günstiges
Halbachsenverhältnis - unter Berücksichtung des Innenausbaus - beträgt 2:1, wie dies im Anspruch 3 angegeben ist.
Bei guten Gebirgsgualitäten kann ohne Nachteile bei der Sohle der Kaverne von der elliptischen Form abgewichen
werden (Anspruch 5), was bautechnische, baubetriebliche und nutzungstechnische Vorteile hat.
Die Gebirgslasten können bei statischen und/oder dynamischen Belastungen optimal abgetragen werden durch eine
weiträumige Umlagerung und einen aktivierten Gebirtstrag-5 ring nach den Ansprüchen 6, 7 und 8.
Durch die ellipsenförmige Ausbildung des Hohlraumes wird
eine standsichere Kaverne erzielt, da die jeweils senkrecht zur Belastungsrichtung möglichen Zugspannungen verschwinden.
Durch die Erfindung erfolgt keine Lastabtragung auf den Innenausbau, d.h. auf das Lagergebäude. Bei Lastabtragung
auf den Innenausbau würden abwechselnde Zug- und Druckbeanspruchungen auftreten, während bei der Erfindung nur der
Betrag der Druck- und Zugspannungen im Fels und den Ankern schwankt ohne Vorzeichenwechsel. Da die erfindungsgemäß
ausgebildeten Kavernen des Zwischenlagers durch seismische Belastungen in keiner Weise gefährdet sind, ist auch die
Abstützung des Innenausbaues, d.h. der Lagergebäude, auf der Hohlraumwand der Kavernen möglich, wie dies im Anspruch
9 angegeben ist.
Durch die erfindungsgemäße Ausbildung wird gleichzeitig auch der bei allen unterirdischen Lagerungen vorhandene Vorteil
einer guten radioaktiven Abschirmung durch das die Kavernen umgebende Gestein bzw. Erdreich genutzt.
Die Erfindung ermöglicht außerdem, daß weitere Kavernen in Nachbarschaft zu einer bereits in Betrieb stehenden
Kaverne baulich im Fels geschaffen werden können, ohne daß die bereits im Betrieb stehende Kaverne nachteilig beeinflußt
wird.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Anspruch 11 angegeben. Die elliptische Form der Kaverne
ermöglicht wegen der hohen Standsicherheit einer solchen Kaverne eine tiefe Lage der Kaverne, so daß die Entlüftungsschächte relativ lang werden. Hierdurch ergibt sich eine
hohe Kaminwirkung mit entsprechend hoher AbIuftgeschwindigkeit
in den Entlüftungsschachten, was den Vorteil hat, daß
auf Gebläse zum Überwinden der durch die in den Ein- und Austrittsöffnungen der Be- und Entlüftungsschächte angeordneten
Filter erzeugten Ströinungswiderstände verzichtet
werden kann. Dies bedeutet eine weitere Verbesserung der inhärenten Sicherheit eines solchen Kavernenlagers.
33A0101
Die Erfindung soll nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel dargestellt ist,
näher erläutert werden.
Es zeigt
Fig. 1 schematisch eine perspektivische
Ansicht eines erfindungsgemäßen unterirdischen Zwischenlagers mit
zwei Kavernenlagern,
Fig. 2 einen Längsschnitt durch ein Kavernenlager des Zwischenlagers nach Fig. 1
und
Fig.3 und 4 Querschnitte 1-1 und 3-3 durch
Fig.3 und 4 Querschnitte 1-1 und 3-3 durch
das Kavernenlager nach Fig. 2.
Die Zeichnung zeigt in perspektivischer Darstellung (Fig. 1) ein Zwischenlager 2 zur Aufnahme von abgebrannten
Kernreaktorbrennelementen und von verglastem radioaktivem Abfall. Das Zwischenlager besteht aus zwei Lagergebäuden 4
und 6, die in zugeordneten unterirdischen Hohlräumen, sogenannten Kavernen 8 und 1o, angeordnet sind, die in einem
Gebirge 11 ausgebildet sind. Die Kaverne 8 nebst Lagergebäude
4 ist für die Lagerung abgebrannter Kernreaktorbrennelemente und die Kaverne 1o nebst Lagergebäude 6 für die
Lagerung von verglastem radioaktivem Abfall vorgesehen.
Die Kavernen 8 und 1o sind durch einen Querstollen 13
miteinander verbunden.
Der Querschnitt der Kavernen 8 und Io hat, wie dies besonders deutlich den Fig. 3 und 4 entnehmbar ist, etwa
die Form einer aufrechten Ellipse, teilweise mit unvollständig ausgebildetem unteren Teil, so daß eine ebene Sohle
12 gebildet wird und teilweise mit voll ausgebildeter elliptischer Sohle 14, welche einen unteren gewölbten Teil 15
der Kaverne bildet und zur Aufnahme eines horizontalen Belüftungs-Kühlrohres 16 dient. Das Belüftungs-Kühlrohr 16
verzweigt in den Lagerbereich für die abgebrannten Kernreaktorbrennelemente bzw. für den verglasten radioaktiven
Abfall. Das Kühlrohr 16 erhält seine Frischluft über einen oder mehrere im Gebirge 11 ausgebildete Belüftungsschächte
bzw. -stollen 18, 19. Die Frischluft streicht durch den Lagerbereich und tritt als erwärmte Abluft in einen etwa
horizontalen Entlüftungskanal 2o ein und wird von dort über einen oder mehrere im Gebirge 11 ausgebildet Entlüftungsschächte
22 und 24 abgeführt. Der Entlüftungskanal 2o wird durch den oberen langgestreckten gewölbten Teil 26 der
elliptischen Kaverne oberhalb des eigentlichen Lagergebäudes 6 bzw. 4 gebildet.
Die Entlüftungsschächte münden stirnseitig oder endseitig
in den Entlüftungskanal, um die gute Standsicherheit der Kaverne nicht zu verringern.
Es kann auch, anders als in der Zeichnung dargestellt, auf das gesonderte Kühlrohr 16 verzichtet werden und der
untere gewölbte Teil 15 der Kaverne, der sich unterhalb des Bodens des Lagergebäudes befindet, kann als Kühlkanal bzw.
Belüftungskanal 28 verwendet werden, über den dann die Frischluft dem Lagerbereich zuführbar ist.
Die Ein- und Austrittsöffnungen der Be- und Entlüftungsschächte bzw. -stollen 18, 19, 22, 24 sind mit Filtern 3o,
ausgestattet.
Das Lagergebäude ist so ausgebildet, daß es sich an der Kavernenwandung abstützt, aber keine Lasten von außen
aufzunehmen braucht.
Die Kavernen 8, 1o sind im Gebirge 11 so tief angeordnet,
daß eine weiträumige umlagerung der Gebirgslasten gegeben ist und ein Gebirgstragring von wenigstens 15m
Stärke entsteht. Der Gebirgstragring ist vorzugsweise ferner mit Hilfe von Ankern (nicht dargestellt) aktiviert.
- Leerseite -
Claims (14)
1. Unterirdisches Zwischenlager für abgebrannte Kernreaktorbrennelemente
und für verglasten radioaktiven Abfall mit in wenigstens einem unterirdischen Hohlraum angeordneten
Lagergebäuden, in denen gekühlte Lagermodule bzw. Lagerbereiche zur Aufnahme der Brennelemente und des
verglasten radioaktiven Abfalls vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß der unterirdische Hohlraum als Kaverne
(8, 1o) mit einem etwa elliptischen Querschnitt ausgebildet ist.
2. Zwischenlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Kaverne die Form einer stehenden
Ellipse hat, bei der die längere Achse aufrecht steht.
3. Zwischenlager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß das Halbachsenverhältnis der Querschnittsellipse etwa 2:1 beträgt.
4. Zwischenlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kaverne (8, 1o) etwa die
Form eines langgestreckten Ellipsoids hat.
5. Zwischenlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden bzw. die Sohle (12)
der Kaverne abweichend von der elliptischen Form flach
Dr.K./H.
-2-
und/oder verbreitert ausgebildet ist.
6. Zwischenlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kaverne (8, 1o) eine weiträumige
Umlagerung der Gebirgslasten und einen aktivierten Gebirgstragring aufweist.
7. Zwischenlager nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß ein durch vorgespannte Anker aktivierter Gebirgstragring vorgesehen ist.
8. Zwischenlager nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet,
daß der Gebirgstragring wenigstens 15 m dick ist.
9. Zwischenlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kavernen-Hohlraumwand als
Abstützung für die Konstruktion des Lagergebäudes (4, 6) vorgesehen ist.
1o. Zwischenlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß getrennte Lagerkavernen (8, 1o) für die abgebrannten Kernreaktorbrennelemente und für den
verglasten radioaktiven Abfall vorgesehen sind, wobei die Lagerkavernen durch einen unterirdischen Querstollen (13)
miteinander verbunden sind.
11. Zwischenlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kühlung der Lagerbereiche
in den Lagergebäuden der Kavernen im umgebenden Erdbereich bzw. Gebirge Be- und Entlüftungsschächte bzw. -stollen
(18, 19, 22, 24) ausgebildet sind, die mit den zu kühlenden Lagerbereichen für die abgebrannten Kernreaktorbrennelemente
und dem verglasten radioaktiven Abfall in Verbindung stehen und mit Filtern (3o, 32) in den Ein- und Austrittsöffnungen
ohne zusätzliche Gebläse ausgestattet sind.
12. Zwischenlager nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,
daß die gewölbten Räume (26, 15) der im Querschnitt elliptischen Kaverne oberhalb und unterhalb der Lagergebäude (4, 6)
als Entlüftungskanal (2o) und Belüftungs- bzw. Kühlkanal (28) ausgebildet sind.
13. Zwischenlager nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet,
daß der oder die Entlüftungsschächte (22, 24) endseitig oder stirnseitig der Kavernen in den Entlüftungskanal
(2o) münden.
14. Zwischenlager nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,
daß im Belüftungs- bzw. Kühlkanal (28) ein Belüftungs- bzw. Kühlrohr (16) zur Zufuhr von Frischluft zu den zu kühlenden
Lagerbereichen angeordnet ist.
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