Neben
dem zuverlässigen
und sicheren Betrieb von Kernkraftwerken und entsprechender Versorgungssysteme
muß auch
ein umfassendes Entsorgungssystem zur Verfügung stehen, um die Kraftwerke
von ausgedienten Brennelementen und radioaktiven Abfällen, insbesondere
auch aus dem Bereich der Stillegung dieser Anlagen, zu entsorgen.
Bei
der Zerlegung kerntechnischer Anlagen muß die Strahlenschutzverordnung
(StrlSchV) eingehalten werden, d.h. das Einwirken von Strahlung
auf den menschlichen Organismus ist bei Tätigkeiten in Sfrahlungsfeldern
zu minimieren.
Aufgrund
der hohen Strahlung kann die Zerlegung kerntechnischer Anlagen je
nach Kontaminations-/Aktivierungsgrad meist nur fernhantiert oder fernbedient
erfolgen. Für
die Zerlegung von aktivierten Reaktorkomponenten werden daher Zerlegegeräte eingesetzt
(Brennschneidgeräte,
Sägen,
Trennschleifer, Bohrer etc.), die über ein Führungssystem (Manipulatoren,
Werkzeugträger)
mit einer entsprechenden Steuerung von einem Steuerstand aus bedient
werden.
Die
mit den vorg. Geräten
getrennten Teile müssen
gegen unkontrollierte Bewegung gehalten werden, bis zum Verpackungscontainement
transportiert werden und definiert in die für eine Endlagerung durch das
BfS zugelassenen Behälter
eingebracht werden. Dies erfolgt mit der Zerlegegeometrie angepaßten Greifer,
die wiederum mit einer entsprechenden Steuerung von einem Steuerstand
aus bedient werden. Die Bediener im Steuerstand operieren ausschließlich über die
im Zerlegebereich installierte Audio-Videoanlage.
Für die Einlagerung
radioaktiver Reststoffe dürfen
ausschließlich
Behälter
verwendet werden, die über
eine Zulassung des Bundesamtes für
Strahlenschutz (BfS) verfügen.
Eine
Nachberechnung der Bundesanstalt für Materialprüfung (BAM)
hat ergeben, daß bei
einem Absturz des beladenen Behälters
aus ca. 6,0 m Höhe,
bei einem Abstand des Beladeguts von mehr als 100 mm von der Deckelunterkante
die beladenen Teile derart beschleunigt werden könnten, daß beim Aufprall die Verschlußschrauben
des Deckels sich lösen.
Da
viele Genehmigungsinhaber nach Atomgesetz (AtG) herkömmliche
Behälter
mit einem hohen Anschaffungspreis noch bevorratet haben, muß bei einer
Weiterverwendung der Behälter
diese Auflage eingehalten werden oder es müssen alternativ dazu neue Behälter beschafft
werden, die dann ohne diese Auflage beladen werden können.
Aufgrund
der Neuberechnung der zugelassenen Mosaikbehälter durch die Bundesanstalt
für Materialprüfung (BAM)
darf der Abstand zwischen der Deckelunterkante des Mosaikbehälters und
dem in den Behälter
eingelagerten Zerlegteilen max. 100 mm betragen.
Bei
der fernhantierten/fernbedienten Zerlegung von Reaktorkomponenten
ist es jedoch technisch nicht realisierbar, mit den Zerlege-Hantierungswerkzeugen
bei den Zerlege-Verpackungsvorgängen diese
Toleranzgrenze einzuhalten.
Denn
mit den fernbedienten Trenn- und Hantierungswerkzeugen läßt sich
die geforderte Genauigkeit auch mit der maximal möglichen
Optimierung der Zerlegetechnik nicht erreichen.
Um
gewährleisten
zu können,
daß der
zulässige
Abstand zwischen Deckelunterkante des Endlagerbehälters und
dem Beladegut nicht überschritten wird,
werden die Zwischenräume
zwischen den eingebrachten Zerlegeteilen mit einer so genannten
Differenzbefüllung
versehen.
Mit
Differenzbefüllung
ist die Zuladung in die Endlagerbehältern bezeichnet, die nicht
aus den aktivierten Zerlegeteilen besteht, die beim Zerlegeprozess
einer nach AtG genehmigten Anlage resultieren, sondern ausschließlich dazu
dient, die zur Behälterzulassung
gehörigen
Auflagen hinsichtlich der einzuhaltenden Mindestabstände zwischen
Behälterdeckelunterseite
und den Zerlegeteilen zu gewährleisten.
Feinkörnige (bis
ca. 50 mm Durchmesser oder Kantenlänge) mineralische oder ferritische
Stoffe zur Differenzfüllung
in Form von Metallspänen oder
Sand sind hierfür
nicht geeignet; denn diese Stoffe können zum einen ohne zusätzliches
aufwendiges Verdichtungsgerät
(z. B. Rütteleinrichtung) nicht
definiert in die Zwischenräume
der Zerlegeteile oder zwischen die Zerlegeteile und die Behälterinnenwandung
eingebracht werden. Eine solche Verdichtung ist bei feinkörnigem Schüttmaterial
zur Differenzverfüllung
erforderlich, um zu verhindern, daß durch Erschütterungen,
beispielsweise beim Transport, nicht eine weitere Verdichtung eintritt
und somit der zulässige
Maximalabstand überschritten
wird.
Feinkörniges Schüttmaterial
hat darüber
hinaus den Nachteil, daß eine
erneute sortenreine Separierung von Zerlegeteilen und Verfüllmaterial
nur durch vollständige
Entnahme des Behälterinhaltes möglich ist.
Dies ist wiederum je nach radiologischem Zustand der verfüllten Zerlegeteile
nur mit großem technischen
Aufwand möglich.
Auch die Reinigung der aktivierten Zerlegeteile von der Differenzverfüllung nach
der Behälterentleerung
erfordert bei dieser Methode einen erheblichen technischen Zusatzaufwand.
Eine
andere Möglichkeit
der Verfüllung
besteht darin, Beton einzusetzen. Da die verwendeten Mosaikbehälter keine
Zulassung für
eine Differenzbefüllung
mit Beton haben, müsste
diese erst in einem aufwendigen Genehmigungsverfahren beantragt
werden.
Da
bei diesem Verfahren der Anteil an Restfeuchte im Beton seitens
der Genehmigungsbehörde als
problematisch angesehen wird und eine Trennung von eigentlicher
Behältervertüllung und
Differenzbefüllung
nur mit großem
technisch aufwendigen Zusatzaufwand und unvollständig erfolgen kann – Beton
kann z. B. nur wieder abgemeißelt
werden – ist die
Aussicht auf Genehmigung durch das BfS nicht wahrscheinlich.
Auch
wird sich die Differenzverfüllung
aus Beton über
die Lagerzeit aktiviert haben und muß je nach radiologischem Zustand
des Behältergesamtinhaltes
erneut fernbedient unter Einsatz von zerstörenden Geräten und eine Absauganlage gelöst und beseitigt
werden.
Aus
der
DE 2911185 A1 ist
eine Verfüllung für ein Transportbehälter abgebrannter
Brennelemente mit einem Schüttgut
bekannt.
Ferner
ist aus der
US 5832392
A die Verfüllung
eines für
die Endlagerung von abgebrannten Brennelementen geeigneten Behälters mittels
abgereicherter Uranglasperlen bekannt. Nachteilig bei diesem Stand
der Technik ist, dass ein Übereinanderrollen
der Teilchen bei Erschütterung
oder Schräglage
nicht verhindert wird. Damit können
nach dem Stand der Technik die vorgeschriebenen Maximalabstände nicht
eingehalten werden.
Die
vorliegende Erfindung hat sich nunmehr die Aufgabe gestellt, ein
Verfahren zur Differenzverfüllung
zu stellen, bei dem die vorgenannten Nachteile nicht auftreten und
es möglich
ist, die Mosaikbehälter
nach Einhaltung des maximalen Maßes von 100 mm zwischen Behälterdeckel
und Beladegut zu verfüllen.
Diese
Aufgabe wird durch ein Verfahren gelöst, bei welchem zur Differenzverfüllung von
Behältern
für die
Einlagerung radioaktiver Stoffe rollende, bevorzugt kugelförmige Körper eingesetzt
werden, die einen Durchmesser von 30 bis 200 mm aufweisen.
Erfindungsgemäß kann es
sich um kugelförmige
oder zumindest nahezu kugelförmige
Körper mit
rollender Eigenschaft handeln, die mittels einer Dosiereinrichtung
fernbedient in die Endlagerbehälter
eingebracht werden können.
Damit
bei einem seitens der BAM unterstellten Absturz der befüllten Behälter die
Differenzverfüllung
die hierbei entstehende Beschleunigungsenergie der Behälterfüllung nicht
an den Behälterdeckel mit
seinen Verschraubungen abgeben können,
werden vorteilhafterweise Hohlkörper
eingesetzt, die diese Beschleunigungsenergie durch Deformation absorbieren
können.
Insbesondere die eingesetzten rollenden, bevorzugt kugelförmigen Körper in
Form von Hohlkörpern
wirken zugleich als Absorptionskörper
bei einem Absturz der Behälter.
Denn die Beschleunigungsenergie der durch den Fall beschleunigten
Zerlegeteile wird durch die Deformation der Hohlkörper, bevorzugt
Hohlkugeln absorbiert, bevor die durch den Absturz im Behälterinneren
beschleunigten Zerlegeteile zur wesentlichen Beschädigung des
Deckelverschlusses führen
können.
Die
Dicke der Wandung der rollenden Absorptionskörper beträgt 2 mm, da diese Hohlkugeln
z. B. im Zaunbau standardmäßig verwendet
werden und die vorgenannten Materialeigenschaften der Differenzverfüllung aufweisen.
Die
eingesetzten rollenden, bevorzugt kugelförmigen Körper zur Differenzverfüllung der
Behälter sind
vorzugsweise Metall. Hierfür
kommen unter anderem in Betracht Baustähle nach DIN EN 10 025 in Betracht,
da diese, gegenüber
den hauptsächlich
im kerntechnischen Anlagenbau verwendeten nicht rostenden Stählen nach
DIN EN 10 028-7, über
magnetische Eigenschaften verfügen
und damit die Trennung von Zerlegeteilen und Differenzverfüllung mittels
einfacher Magneten ermöglicht
wird. Ganz besonders bevorzugt ist Stahl S235JRG2 (Rst 37-2).
Beim
Rückbau
kerntechnischer Anlagen werden die zum Anlagenbetrieb gehörenden Komponenten – im Normalfall
durch den Betrieb der Anlage radiologisch aktiviert – mittels
unterschiedlicher fernbedienter Zerlegetechniken in kleine Teile
zerlegt und in endlagerfähige,
vom BfS zugelassene, Standardbehälter
fernbedient eingelagert.
Die
Geometrie des Beladeguts/ der Zerlegeteile ist sehr unterschiedlich
und ergibt sich aus der im Endlagerbehälter eingelagerten Komponente,
die entsprechend dem vorher festgelegten Schnittplan und dem Zerlegeablauf
in die Endlagerbehälter
verpackt wird.
Da
bislang in der BRD kein Endlager für radioaktive Reststoffe zur
Verfügung
steht, werden diese Behälter
nach den bislang vorliegenden Vorschriften zur Einlagerung in ein
Endlager verpackt und in einem nach AtG genehmigten Zwischenlager
deponiert, bis ein Endlager zur Verfügung steht.
Die
rollenden, bevorzugt kugelförmigen
Absorptionskörper
müssen
aufgrund der bereits vor dem Einbringen der Differenzbefüllung im
Endlagerbehälter
eingelagerten aktivierten Zerlegeteile ebenfalls fernbedient mittels
einer Dosiereinheit eingebracht werden.
Der
Durchmesser der rollenden Absorptionskörper ist jeweils an die Beladegutoberfläche angepaßt.
Dadurch
wird erreicht, daß die
rollenden Absorptionskörper
nur soweit im Behälter
absacken können,
wie es zur Herstellung einer homogenen Oberfläche mit einem Maximalabstand
zur Deckelunterkante des Endlagerbehälterdeckels erforderlich ist.
Die
Einhaltung der Auflage (100 mm Maximalabstand) kann fernbedient,
durch das Auflegen einer Kontrolldistanzplatte vor dem Verschließen des Endlagerbehälters kontrolliert
und nachgewiesen werden.
Entsprechend
der Zulassung der Endlagerbehälter
werden die aktivierten Zerlegeteile/ das aktivierte Beladegut in
die Endlagerbehälter
eingebracht. Aufgrund der Auflage bei der neuen Zulassung der Mosaikbehälter darf
die Beladegutoberfläche
(= Oberfläche
des Beladeguts) innerhalb des befüllten Endlagerbehälters an
jeder Stelle maximal 100 mm von der Deckelunterkante des Mosaikbehälters entfernt
sein. Stellt man nun mehrere Trennteile (z. B. Bleche, Rohre etc.
unterschiedlicher Dicke, Form oder Wölbung) in den Endlagerbehälter, erfüllen diese
die vorgenannte Bedingung nicht, es sei denn, man hätte die
Möglichkeit
ebene Platten in der Form der inneren Grundfläche des Endlagerbehälters in variabler
Dicke bei der Komponentenzerlegung zu produzieren, die dann definiert
in horizontaler Lage in den Endlagerbehälter eingebracht werden könnten.
Alternativ
zum vorgenannten Kontrollverfahren ist auch der Einsatz eines Oberflächenscanners möglich, der
jedoch wesentlich höhere
Kosten bei gleichem Nutzen erzeugt.
Durch
die Verwendung von rollenden, bevorzugt kugelförmigen Absorptionskörpern ab
50 mm Durchmesser wird verhindert, daß durch nachträgliche Erschütterungen
des Behälters
der zulässige
Differenzraum überschritten
wird.
Die
Hohlkörper
haben einen Durchmesser von 30 bis 200 mm, vorzugsweise einen Durchmesser
von 50 bis 150 mm, ganz besonders bevorzugt von 70 mm, je nach Behältergröße und den
hierin einzulagernden Zerlegeteilen sind auch größere Durchmesser möglich. Die
Dosieranlage muß dann entsprechend
angepaßt
werden.
Erfindungsgemäß kann die
Befüllung
direkt im Anschluß an
die Einlagerung der Zerlegeteile erfolgen, so daß der Behälter direkt nach der Verfüllung die
gesetzlichen und behördlichen
Anforderungen erfüllt.
Durch
die Verwendung von rollenden, bevorzugt kugelförmigen Absorptionskörpern mit
einem Durchmesser von 30 bis 200 mm, bevorzugt 50 bis 150 mm, ganz
besonders bevorzugt 70 mm und einer Differenzverfüllung mit
einem Maximalabstand von 60 mm ist gewährleistet, daß die rollenden
Absorptionskörper
auch bei Erschütterung/Schräglage des Endlagerbehälters nicht übereinander
rollen. Damit ist auch hiermit der Maximalabstand entsprechend der
Auflage zur Behälterverfüllung gewährleistet.
Die
Bevorratung der für
den Vorgang der Differenzverfüllung
erforderlichen rollenden, bevorzugt kugelförmigen Absorptionskörper erfolgt
radiologisch unbedenklich über
einen Vorlagebehälter.
Das
heißt,
in einem Behälter,
beispielsweise einem Kugelsilo, werden die kugelförmigen Körper bevorratet
und in die Verpackungsstation verbracht.
Bei
der Verpackungsstation handelt es sich in der Regel um einen durch
die Beladevorgänge kontaminierten
Bereich, welcher aus diesem Grund während der Beladung nicht betreten
werden darf.