DE3833676A1 - Verfahren zur endlagerung von eingebundenen abfallstoffen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Endlagerung von eingebundenen Abfallstoffen, insbesondere zur unterirdi­ schen Endlagerung.

Es sind verschiedene Verfahren bekannter Stand der Tech­ nik, um Materialien und/oder Körper im Bereich der hydro­ thermalen Synthese und/oder Lufttrocknung, mit oder ohne exothermer Reaktion, herzustellen. So beschreibt bei­ spielsweise die DE-PS 26 39 227 die Herstellung von ge­ schäumten Körpern, die DE-0S 36 32 247 ein Verfahren zur Herstellung nachhärtender Materialien und die DE-OS 36 33 471 ein Verfahren zur Herstellung von autoklavge­ härteten Gasleichtbetonen. Bekannt sind in diesem Zu­ sammenhang zum Beispiel aus den DE-OS′en 36 42 859 und 36 07 190 auch Modifikationen der vorstehend genannten Materialien durch Einbindung verschiedener Substanzen und Stoffe in die Materialien, um spezifische Wirkungs­ weisen zu erreichen.

Allgemein bekannt sind in der Praxis asbesthaltige Platten zum Beispiel für Bedachungen oder Brandschutz­ maßnahmen, die aus Materialien auf der Basis von Kalk- Quarz- und Kieselsäurekomponenten und mit eingebundenen Asbestfasern durch Ausreagieren der Materialien und Aus­ härten bei erhöhten Temperaturen und Drücken in einem Autoklaven hergestellt werden. Mit solchen bisherigen Baustoffen entsteht wegen der nach heutiger Erkenntnis von Asbest ausgehenden Gefahren zunehmend das Problem der Entsorgung und Endlagerung als Abfallstoff. Dazu ist es bekannt, die asbesthaltigen Abfallstoffe in Zement­ blöcke einzubinden und diese dann oberirdisch zu depo­ nieren.

Die Erfindung hat sich die Aufabe gestellt, einen Weg zu finden, der es ermöglicht, Abfallstoffe, deren bis­ herige oberirdische Deponierung Schwierigkeiten bereitet bzw. Gefahren mit sich bringt, einer unterirdischen End­ lagerung zuführen zu können, und mit dem auch das Ge­ fahrenproblem bewältigt werden kann, das bei der unter­ irdischen Deponierung von nuklearen Abfallstoffen in Salzstöcken nicht nur von der radioaktiven Strahlung der Abfallstoffe, sondern auch von deren Wärmeentwicklung ausgeht.

Diese Aufgabe löst das erfindungsgemäße Verfahren zur Endlagerung von eingebundenen Abfallstoffen dadurch, daß Materialien an sich bekannter Art auf der Basis von Kalk-, Quarz- und Kieselsäurekomponenten, mit oder ohne Hinzu­ fügung von Zementen und/oder Gasbildnern, zum Einbinden der Abfallstoffe verwendet werden und in ihrem nicht aus­ reagierten Vorzustand als Suspenionsmischung in flüssi­ ger, breiiger oer gelartiger Form angewendet und in den Hohlraum der Endlagerungsstätte eingefüllt werden, daß natürliche und/oder künstliche Energiequellen zur Ein­ bringung von Wärme in die in den Hohlraum eingefüllte Suspensionsmischung und zu deren Polymerisation aufgrund hydrothermaler Synthese genutzt werden, und daß durch die Auswahl der Zusammensetzung der Suspensionsmischung der Energieverbrauch der Mischung oder die Energieabgabe in der Mischung, bezogen auf die Zeitdauer bis zur Aus­ härtung der Mischung, gesteuert wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren verwendet im Prinzip sol­ che an sich bekannte mineralische Materialien, aus denen bisher, vorwiegend nach der Formgebung zu Platten oder anderen Formkörpern, durch hydrothermale Synthese im Autoklaven unter Anwendung von Temperaturen über 100°C und Drücken über 1 bar ausgehärtete feste, gebrauchsfer­ tige Werkstoffe hergestellt wurden, wie zum Beispiel Leichtbeton- oder Gasbeton-Produkte, Silikatprodukte der ALC-Gruppe und der CSH-Gruppe, Erzeugnisse aus Bentonit­ verbindungen. Diese Materialien werden beim erfindungsge­ mäßen Verfahren aber nicht in ihrer Form als ausreagierte Stoffe bzw. Körper eingesetzt, sondern in ihrer Vorform als noch nicht ausreagierte Suspensionsmischung, die noch den Zustand eines mehr oder weniger flüssigen, gießfähigen Breies oder Gels hat. Dadurch wird der Vor­ teil erreicht, daß eine für die Endlagerung von Abfall­ stoffen vorgesehene unterirdische Kaverne vollkommen und ohne Hohlraumbildungen, wie sie beim Einbringen von fe­ stem Stückgut in die Kaverne unvermeidbar sind, mit der Suspensionsmischung ausgefüllt werden kann. Dies ver­ hindert einen Zutritt von Luft oder Wasser zum Beispiel zu Behältern, in denen die Abfallstoffe für die Endla­ gerung eingebunden sind, und verhindert ein Einstürzen der unterirdischen Kaverne durch geologische Kräfte. In Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens können der Suspensionsmischung vor der Einfüllung in den Hohl­ raum der Endlagerungsstätte Abfallstoffe hinzugemischt werden, die nur bedingt oberirdisch deponierbar sind, wie zum Beispiel asbesthaltige Materialien, wodurch das Pro­ blem der Endlagerung von zunehmend anfallenden asbest­ haltigen Abfallstoffen optimal gelöst werden kann. Der Suspenionsmischung können vor der Einfüllung in den Hohl­ raum der Endlagerungsstätte auch toxische Abfallstoffe zugesetzt werden, die in an sich bekannter Weise so vor­ behandelt sein können bzw. beschaffen sind, daß sie un­ mittelbar, ohne Einbindung in Behälter, der Suspenions­ mischung zugemischt werden können. Für die Polymerisation und Aushärtung der Suspensionsmischung in dem Hohlraum der zum Beispiel unterirdischen Endlagerungsstätte können natürliche Energiequellen, wie zum Beispiel die Erd­ wärme, ausgenutzt werden. Es können auch künstliche Energiequellen angewendet bzw. ausgenutzt werden.

Mit besonders großem Vorteil kann das erfindungsgemäße Verfahren zur Ummantelung von nuklearen Abfallgebinden in unterirdischen Endlagerungsstätten wie zum Beispiel Salzstockkavernen angewendet werden. Hierbei wird die Suspensionsmischung vorteilhafterweise mit einem Zusatz von Oxyden versehen, die in der Kerntechnik als Strahlungs­ schutzmittel bekannt und gebräuchlich sind. Dadurch kann mit der breiigen bzw. gelförmigen Suspensionsmischung, mit der beim Einfüllen in den Hohlraum der Endlagerungs­ stätte die Abfallgebinde vollständig eingegossen werden können, die Salzstockkaverne wirksam gegen nukleare Strahlung geschützt und abgeschirmt werden, durch die nach neueren Untersuchungen chemische Reaktionen und dadurch ungünstige geologische Gefügeänderungen der Salz­ stockkaverne entstehen können. Die von den nuklearen Abfallgebinden abgegebene Wärme wird ausgenutzt und an­ gewendet, um die Suspensionsmischung durch hydrothermale Synthese reagieren und aushärten zu lassen. Auf diese Weise kann die für die Endlagerung von nuklearen Abfall­ stoffen vorgesehene Salzstockkaverne auch gegen die Wärme­ strahlung der Abfallgebinde geschützt und abgeschirmt werden, die ebenfalls nach neueren Untersuchungen eine Gefahr für das geologische Gefüge der Lagerungskaverne darstellt. Hierbei läßt sich über die Zusammensetzung der Suspensionsmischung deren Energieverbrauch für die endo­ therm ablaufende Polymerisation so steuern, daß es mehre­ re Jahrzehnte braucht, bis die hydrothermale Synthese und Aushärtung der Suspensionsmischung durch Aufnahme und Kapselung der thermischen Energie der nuklearen Abfall­ behälter abgeschlossen ist. Bis dahin ist die Wärmeent­ wicklung der normalerweise für die Endlagerung bestimmten Nuklearabfälle infolge der Halbwertszeit so weit abgesun­ ken, daß kein für die Salzstockkaverne kritischer Tempe­ raturanstieg in der ausreagierten und ausgehärteten Sus­ pensionsmischung mehr eintritt.

Das erfindungsgemäße Verfahren macht es generell möglich, Abfallstoffe, die einer oberirdischen Endlagerung bzw. Deponierung nur schwer zugeführt werden können, eingebun­ den in der erfindungsgemäß angewendeten Suspension (oder Suspensionsgel) einer unterirdischen Endlagerung zuführen zu können, wobei die Eigenschaften (chemische oder physi­ kalische Eigenschaften) der Abfallstoffe genutzt werden (zum Beispiel die thermische Energie der Abfallstoffe für die Polymerisation der Suspensionsmischung) oder ge­ kapselt werden (zum Beispiel Einkapselung der nuklearen Strahlung der Abfallstoffe) oder chemisch umgesetzt wer­ den (zum Beispiel Eigenschaftsänderung durch Dehydrierung).

Claims (4)

1. Verfahren zur Endlagerung von eingebundenen Abfallstof­ fen, dadurch gekennzeichnet, daß Materialien an sich bekannter Art auf der Basis von Kalk-, Quarz- und Kiesel­ säurekomponenten, mit oder ohne Hinzufügung von Zemen­ ten und/oder Gasbildnern, zum Einbinden der Abfall­ stoffe verwendet werden und in ihrem nicht ausreagier­ ten Vorzustand als Suspensionsmischung in flüssiger, breiiger oder gelartiger Form angewendet und in den Hohlraum der Endlagerungsstätte eingefüllt werden, daß natürliche und/oder künstliche Energiequellen zur Ein­ bringung von Wärme in die in den Hohlraum eingefüllte Suspensionsmischung und zu deren Polymerisation auf­ grund hydrothermaler Synthese genutzt werden, und daß durch die Auswahl der Zusammensetzung der Suspen­ sionsmischung der Energieverbrauch der Mischung oder die Energieabgabe in der Mischung, bezogen auf die Zeitdauer bis zur Aushärtung der Mischung, gesteuert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Suspensionsmischung mit einem Zusatz von Oxyden versehen und zur Ummantelung von nuklearen Abfallge­ binden angewendet wird und deren auftretende Wärmeent­ wicklung zur hydrothermalen Synthese und Aushärtung der Mischung aufnimmt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Suspensionsmischung vor der Einfüllung in den Hohl­ raum der Endlagerungsstätte Abfallstoffe, die nur be­ dingt oberirdisch deponierbar sind, insbesondere asbest­ haltige Materialien, zugesetzt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Suspensionsmischung vor der Einfüllung in den Hohl­ raum der Endlagerungsstätte toxische Abfallstoffe zu­ gesetzt werden, die durch Einbindungsbehandlungen bekannter Art für eine direkte Vermischung mit der Suspensions­ mischung vorbehandelt worden sind.