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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur sicheren Langzeitverwahrung
von mit gesättigter
Sole gefüllten
Kavernen und Kavernensystemen nach endgültiger Aufgabe ihrer bestimmungsgemäßen Verwendung,
beispielsweise als Untertagespeicher für fließfähige Medien.
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Kavernen
im Salzgebirge werden im Solverfahren durch gezielte Auflösung des
Salzgesteins mittels Süßwasser
hergestellt. Die dabei entstehende Lösung an weitgehend gesättigter
Sole, deren Volumen das entstandene Volumen der Kaverne weit übersteigt,
wird entweder einer wirtschaftlichen Nutzung zugeführt oder
entsorgt. Um die Standsicherheit der Kaverne zu gewährleisten
verbleibt ein Teile der Sole in der Kavernen oder muss gegen ein
anderes geeignetes Medium ausgetauscht werden, damit der geostatische
Gebirgsdruck kompensiert wird und es in Verbindung mit dem Kriechen
des Salzgesteins nicht zu einer zu großen Volumenverringerung kommt
oder gar ein Zusammenbruch (Verbruch) der Kaverne eintritt.
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Im
Speicherbetrieb wird die Sole gegen das zu speichern Medium (Gas
oder Flüssigkeit)
ausgetauscht und zum Ausspeichern des Speichergutes zwischengelagert,
wobei der für
die Standsicherheit der Kaverne erforderliche Kaverneninnendruck
auch über
das in die Kaverne ganz oder teilweise eingelagerte Speichermedium
durch dessen Eigengewicht oder einen zusätzlichen Kopfdruck aufrechterhalten werden
muss.
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Durch
die nicht vollkommen unterdrückbare Kriechverformung
des anstehenden Salzgesteins oder durch andere Defekte an der Kaverne
oder an der Kavernenbohrung ist die Nutzungsdauer der Kaverne begrenzt.
Kavernen verfügen
im allgemeinen über
ein sehr großes
Volumen von mehreren hundert tausend Kubikmetern, die bei eintretender
Instabilität zur
einer Beeinträchtigung
der Erdoberfläche
und der Erdstruktur führen
und/oder durch die anhaltende Konvergenz des Salzgesteins zum Austritt
hochmineralisierter NaCl-Lösung
bzw. von anderen Medien führen,
die eine Gefährdung
oder zumindest eine erhebliche Beeinträchtigung der Biosphäre nach
sich ziehen.
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Daraus
entstehen bei Aufgabe ihrer bestimmungsgemäßen Verwendung Forderungen
nach einer stabilen Langzeitverwahrung der Kavernen, um auf Dauer
ein Auspressen von in der Regel schädlichen Medien und/oder einen
Verbruch der Kavernen zu verhindern. Um dieses Ziel zu erreichen
müssen die
Konvergenz der Kaverne unterbunden und Mittel und Wege gefunden
werden den ständig
wirksamen geostatischen Druck auf Dauer wirksam zu kompensieren
bzw. die Gebirgsspannungen des anstehenden Salzgesteins auf Dauer
sicher aufzunehmen.
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Zur
sicheren Langzeitverwahrung von Kavernen wurden daher bereits verschiedene
Verfahren untersucht. In einem Forschungsvorhaben (BMBF Projekt
02 WA 8937: Gerardi u. a.: Experimentaluntersuchungen zur Ablagerung
von Abfällen
in Solkavernen; NGS m. b. H; 1989) wurde eine Feststofffüllung der
Kavernen mit einem trockenen rieselfähigem Feststoff untersucht
und theoretisch für
möglich befunden.
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Der
Austausch des zu ihrer Standsicherung in der Kaverne befindlichen
Mediums durch einen Feststoff muss aber so geschehen, dass die Kaverne zu
keiner Zeit lufterfüllt
ist und ständig
unter einem zusätzlichen,
sichernden Innendruck steht. Anderenfalls würde der Gebirgsdruck, der in
großen
Teufen von ca. > 500
m bis < 2.000 m,
in der sich die Kaverne befindet, ansteht, eine beschleunigte Konvergenz auslösen, die
zu erheblichen Schäden
an der Kaverne, an der zur Erdoberfläche führenden Kavernenbohrung und
an der Erdoberfläche
selbst führt.
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Für die Anwendung
des vorstehend beschriebenen Verfahrens war jedoch die Kaverne zuvor
zu entleeren. Mit der Entleerung der Kaverne kann auch der zu ihrer
Standsicherheit notwendige Innendruck nicht mehr aufgebracht werden.
Das bedeutet, dass die mit Fortfall des sichernden Innendruckes
verbundenen Nachteile in Kauf zu nehmen waren. Die Dickstoff-Technologie
und die Verfüllung
mit rieselförmigem
trockenen Feststoff wurde daher als nicht durchführbar verworfen.
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In
einer anderen Untersuchung (D.-A. Becker: Entwicklung und Anwendung
eines Nahbereichsmodells zur Analyse der Langzeitsicherheit von Salzkavernen
mit chemisch-toxischen Abfällen;
GRS mbH und GFS GmbH; GRS 128, 08/1996; FKZ: 02 C 0153 und 02 C
04551) wurde das Dickstoff-Verfahren als weniger gut anwendbar gefunden
und eine trockene Schüttung
vorgeschlagen. Zur Durchführung dieses
Verfahrens ist wiederum eine vollständige Entfernung der NaCl-Lösung aus
der Kaverne erforderlich, was aus Gründen der Bergsicherheit, wie vorstehend
beschrieben, äußerst bedenklich
ist und daher verworfen werden musste. Darüber hinaus ist die Herstellung
des Dickstoffes unter Verwendung von Wasser als Anmischflüssigkeiten
aufgrund der Wasserlöslichkeit
des Salzgebirges nachteilig und löst nach Einbringen des Dickstoffes
in die Kaverne unerwünschte
Solprozesse in den Kontaktzonen zwischen dem Salzgestein und dem
Dickstoff aus.
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Bekannt
sind ferner Verfahren – beispielsweise
DE 27 54 269 A1 und
DE 38 17 549 C2 – nach denen
geeignete Hohlräume
im Salzgestein zur Endlagerung von radioaktiven und anderen umweltgefährdenden
Abfällen
genutzt und diese Abfälle
als feste Gebinde in einer sicheren Umhüllung, die den Kontakt und
die Aufnahme von Wasser durch den Abfallstoff verhindert, über eine
Rohrtour oder eine Sonde in den Hohlraum eingelagert werden. Eine
sichere Langzeitverwahrung von Kavernen ist mit diesen Lösungen ebenfalls
nicht möglich,
da die eingelagerten Stoffe lediglich lose Verfüllungen bilden, die nicht oder
erst nach sehr langer Zeit in der Lage sind, der Konvergenz der
Kaverne entgegenzuwirken, die Gebirgsspannungen sicher aufzunehmen
und auf das anstehende Gestein zu übertragen.
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DE 197 17971 C1 und
DE 102 07 969 A1 beschreiben
Verfahren zur Herstellung von Dickstoffen zur Verwendung als Bergversatz,
der in standsicherheits gefährdete
und instabile bergmännisch
aufgefahrene Hohlräume
und Abbauräume
eingebracht wird. Diese Hohl- und Abbauräume sind vor dem Einbringen
der aufbereiteten Dickstoffe leer, d. h. nicht verfüllt und
in der Regel begehbar. Die Dickstoffe werden unter Einhaltung vorgegebener
Bedingungen mit Wasser angemischt und erreichen nach dem Einbringen
eine hohe Eigenfestigkeit vor Ort. Damit unterliegen die Dickstoffe
den Forderungen an einen „Baustoff-Ersatz”. Für die sichere
Langzeitverwahrung von Kavernen ist die technische Lehre aus
DE 197 17971 C1 und
DE 102 07 969 A1 nicht
uneingeschränkt
anwendbar, da die Einsatzbedingungen durch die mit gesättigter
Sole gefüllten
und unter einem Sicherungsinnendruck stehenden Hohlräume von
Kavernen völlig
anders sind.
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Ein
Verfahren zum Ein- oder Endlagern von festen, kleinteiligen Abfallstoffen
in Salzkavernen ist ferner aus
DE 34 11 998 C2 bekannt. Nach diesem Verfahren
wird in sich wiederholenden Stufen fester, feinteiliger Abfallstoff
mit der aus der Kaverne entnommenen Steinsalzlösung zu einem pumpfähigen Gemisch
aufbereitet und anschließen
in die Kavernen eingeleitet, wo die festen Abfallstoffe nach Einschaltung
einer Ruhezeit am Boden der Kaverne sedimentieren und den Kavernenhohlraum
allmählich verfüllen. Sofern
die technischen und technologischen Voraussetzungen bestehen, kann
der eingelagerte Feststoff jederzeit wieder entnommen und bei Bedarf
einer Wiederverwertung zugeführt
werden. Die nach diesem Verfahren aus der Kaverne entnommen Sole
dient ausnahmslos als Transportflüssigkeit für das Einbringen der Feststoffe,
wobei der infolge der Verfüllung
des Kavernenhohlraumes entstehende Überschuss an Sole auf andere
Weise entsorgt wird, beispielsweise durch Verpressen oder Versenken
in geeignete poröse
Gesteinsformationen. Das Verfahren nach
DE 34 11 998 C2 ist mit
den gleichen Nachteilen, wie vorstehend beschrieben, behaftet und
für eine
sichere Langzeitverwahrung von solegefüllten Kavernen nicht anwendbar,
da die im Kavernenhohlraum sedimentierten Feststoffe, die im wesentliche
eine lockere Schüttung
bilden, nicht in der Lage sind, die sich aus der Konvergenz des
Salzgesteins ergebenden geomechanischen Kräfte aufzunehmen und zu übertragen.
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Ein
weiteres Verfahren zur Endlagerung von pumpfähigen Abfallstoffen in Kavernen,
die im Salzgestein errichtet worden sind und geschlossen werden
sollen, ist aus
DE
31 41 884 A1 bekannt. Nach diesem Vorschlag werden den
in die Kaverne einzuführenden,
wasserhaltigen, flüssigen
und pumpfähigen
Abfallstoffen, die auch Feststoffe suspendiert enthalten können, lösliche oder
gelöste
Salze, die unter Bindung von Kristallwasser kristallisieren, oder
organische Stoffe, die sich in der flüssigen Phase des Kaverneninhaltes verfestigen
oder die Dichte des Kaverneninhaltes erhöhen, oder anderweitige Feststoffe
zugeführt.
Für die
sichere Langzeitverwahrung von solegefüllten Kavernen ist dieser Lösungsvorschlag ebenfalls
nicht anwendbar.
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Wenn
die den Abfallstoffen zugefügten
löslichen
oder gelösten
Salze tatsächlich
unter den in der Kaverne veränderten
Temperaturbedingungen ganz oder teilweise unter Bindung von Kristallwasser
direkt oder nach chemischer Umwandlung auskristallisieren, bilden
sich in der Lösung
einzelne Salzkristalle oder Salzkristallgruppen in einer insgesamt
breiigen Konsistenz innerhalb des flüssigen Kaverneninhaltes. Es
bildet sich jedoch aus dem Kaverneninhalt kein Gesamtfestkörper, der
eine eigene Scherfestigkeit besitzt oder im Zeitverlauf entwickelt
und somit sofort oder nach einer bestimmten Abbindezeit die Gebirgsspannungen
dauerhaft aufnehmen kann. Das gilt ebenso für die Beimengung fester, zerkleinerter
Abfallstoffe. Diese sedimentieren am Kavernenboden, ohne einen Festkörper mit
Scherfestigkeit zu bilden und setzen der Gebirgskonvergenz keinen ausreichenden
Deformationswiderstand entgegen, der die Gebirgsspannungen dauerhaft
im Gleichgewicht halten kann. Die Bildung eines Stoffgemenges mit
höherer
Dichte als der ursprüngliche
Kaverneninhalt kann die Geschwindigkeit der Gebirgskonvergenz um
einen bestimmten Betrag reduzieren, kann sie jedoch nicht – wie für die Langzeitsicherheit
erforderlich – dauerhaft
unterbinden.
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Es
ist weiterhin nicht gewährleistet,
dass bei der Umbildung bzw. Kristallisation der zugemischten löslichen
oder gelösten
Salze die Bildung von freiem Kristallwasser, das den Löseprozess
in dem die Kaverne umgebenden leicht löslichen Salzgestein fortsetzen
kann, sicher auszuschließen
ist.
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Gegenstand
der
DD 272 972 A3 sind
silikatische Zuschlagstoffe mit denen die Festigkeits- und sonstigen Eigenschaften
von selbsterhärtenden,
organischen und anorganischen Bindemitteln verbessert werden sollen.
Derartig verbesserte Bindemittel werden beispielsweise zur Herstellung
zementierter Intervalle in bzw. an Kavernenbohrungen eingesetzt. Einen
Hinweis auf die sichere Langzeitverwahrung von Kavernen enthält diese
Veröffentlichung
nicht.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde ein Verfahren zu entwickeln,
mit dem die gesättigte
Sole in der Kaverne so verfestigt wird, dass der entstehende Block
das Kavernenvolumen vollständig
ausfüllt,
eine eigene Scherfestigkeit entwickelt und somit in der Lage ist,
die Konvergenz zu blockieren und die Gebirgsspannungen sicher aufzunehmen
und zu übertragen.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe durch ein Verfahren nach den Merkmalen des Patentanspruches
gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich
aus den Unteransprüchen
2 bis 13
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Um
eine mit gesättigter
NaCL-Lösung
gefüllte
Kavernen oder ein äquivalentes
Kavernensystem ohne Beeinträchtigung
ihrer Standsicherheit auf effektive und kostengünstige Weise dauerhaft und
sicher zu verwahren, wird die in der Kaverne enthaltene Sole über eine
daraus hergestellte Feststoffsuspension, die in die mit Sole gefüllte Kaverne
bodennah eingeleitet wird, zu einem Füllkörper mit Festkörpereigenschaften
verfestigt, der in der Lage ist, den geostatischen Gebirgsdruck
auf Dauer aufzunehmen und zu übertragen
und durch Verhinderung der Konvergenz die endgültige, dauerhafte Stabilisierung
der Kaverne herbei zu führen.
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Nach
der vorgeschlagenen Lösung
wird zunächst
ein geringer Anfangsanteil anderweitig verfügbarer gesättigte Sole übertage
unter Zusatz eines Feststoffes und erforderlichenfalls eines Bindemittels zur
Herstellung einer fließfähigen und
pumpbaren Feststoffsuspension eingesetzt. Die so aufbereitete Feststoffsuspension
wird nach dem Prinzip des Dickstoffversatzes anschließend über eine
Förderrohrtour
bodennah in die Kaverne eingeleitet, wo sie sich am Karvernenboden
absetzt und überschusswasserfrei
zu einem festen Festkörper
aushärtet.
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Für das Einleiten
der übertage
aufbreiteten Feststoffsuspension in die Kaverne sollte der Rohrschuh
der Förderrohrtour
zunächst
möglichst
nahe im Bereich des Kavernenbodens positioniert werden, um auf diese
relativ einfache Weise unterstützend beizutragen,
dass keine Entmischung der Feststoffsuspension erfolgt, die nachteilige
Folgen für
den Ablagerungs- und Aushärtungsprozess
und für
die Weiterverwendbarkeit der vom Festkörper verdrängten und entnommenen Überschuss-Sole
hätte.
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Für die Herstellung
der fließfähigen Feststoffsuspension
werden vorzugsweise partikelförmige
Rückstände aus
der Müllverbrennung
oder Schlämme
(z. B. kontaminierte Hafensedimente) eingesetzt werden, wobei der
partikelförmige
Feststoff vorzugsweise eine Korngrößenverteilung von 0 bis 500 μm und eine
maximale Korngrößen von
0,5 bis 0,8 mm aufweist sollte, die eine rasche Sedimentation der
Feststoffanteile ermöglichen
und eine Entmischung der Suspension verhindern.
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Vorteilhafter
Weise wird der fließfähigen Feststoffsuspension
unmittelbar vor Einleitung in die Kaverne eine weitere Feststofffraktion
unmittelbar am Eintritt in das Verfüllbohrloch an der Kaverne zugeführt, deren
Korngröße weit über der
Korngröße der in
der Suspension enthaltenen Feststoffe, jedoch deutlich unterhalb
des Durchlassquerschnittes der Förderrohrtour
liegt. Dabei darf der Anteil dieser grobkörnigen Phase nur so groß sein,
dass die feinkörnige
Phase in der Lage ist, die entstehenden Porenräume vollständig auszufüllen. Auf diese Weise kann
ein besserer Verfestigungseffekt in der Kaverne erzielt werden.
Die Porenräume
müssen
von den feinkörnigen
Anteilen der Suspension vollständig ausgefüllt werden,
damit keine freien Restmengen der Kavernenflüssigkeit in der Kaverne verbleiben.
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Die
Suspension wird in jedem Fall so eingestellt, dass sie sich nach
Einleitung in die Kaverne am Boden absetzt und sich zu einem Festkörper verfestigt,
wobei die Verfestigung vorrangig durch die Eigenschaften des eingesetzten
partikelförmigen
Feststoffes in Verbindung mit der NaCl-Lösung eintritt oder gegebenenfalls
durch Zugabe eines Bindemittels in geringen Mengen erreicht wird
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Als
Bindemittels können
beispielsweise Zement, Stein- bzw. Braunkohlenfilteraschen oder
andere geeignete Stoffe mit Abbindeeigenschaften verwendet werden,
die bei der Aufbereitung der Suspension dem Mischvorgang zuzusetzen
sind, wobei der Bindemittelanteile in der Feststoffsuspension in
etwa 5% bis 10% betragen sollte.
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Der
Zusatz von Bindemittel wird insbesondere bei der Verfüllung der
Kaverne und der Verfestigung der Sole im oberen Kavernenbereich
vorgenommen, um höhere
Festigkeiten der sich verfestigenden Suspension insbesondere im
oberen Kavernenbereich zu erzielen und damit das Auspressen evtl.
nicht vollständig
verfestigter Suspensionsanteile sicher zu verhindern.
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Vor
Einleitung der fließfähigen Feststoffsuspension
in die Kavernen werden die beim Mischen des partikelförmigen Feststoffes
mit der gesättigten Sole
eventuell entstehenden Gase und eventuelle Reste des in der Kaverne
eingelagerten Mediums, die in der aus der Kaverne entnommenen Sole
mitgeführt
werden, durch Scherung der aufbereiteten Suspension in einem Rührwerk freigesetzt
und kontrolliert abgeführt.
Durch Scherung in einem Rührwerk werden
auch eventuell vorhandene tixotrophe Eigenschaften der aufbereiteten,
fließfähigen Suspension durch
mechanische Behandlung verändert,
bis eine Feststoffsuspension mit konstanten rheologischen Fließeigenschaften
entstanden ist.
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Durch
online-Messungen, vorzugsweise in einem Rührwerk, das der Mischanlage
nachgeschaltet ist, werden die Fließeigenschaften der Suspension
fortlaufend erfasst und über
eine elektronische Rückkopplung
zur Mischanlage werden die Streuungen in den Eigenschaften der Komponenten
der partikelförmigen
Feststoffe so ausgeregelt, dass immer eine Suspension mit weitgehend
konstanten rheologischen Eigenschaften in die Kaverne eingeleitet wird.
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Zur
dauerhaften und sicheren Langzeitverwahrung wird der gesamte Kavernenhohlraum
nach dem vorgeschlagenen Verfahren solange verfüllt, bis in der gesamten Kaverne
ein fester Füllkörper entstanden
ist, der zu etwa 50% aus der ehemals enthaltenen NaCl-Lösung (Kavernensole)
und zu weiteren Teilen aus dem eingesetzten partikelförmigen Feststoff
besteht und in der Lage ist, auf Dauer den Gebirgsdruck aufzunehmen
und die Konvergenz zu verhindern. Der Überschuss an gesättigter
Sohle, ca. 50% des vormaligen Kavernenvolumens, die für die Soleverfestigung
und zur Verfüllung
der Kaverne nicht benötigt
wird, wird auf an sich bekannte Weise ausgelagert und entsorgt oder
zwischengelagert.
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Da
die Kavernen von vornherein in mächtigen
Steinsalzformationen angelegt wurden, bleiben die Strukturen der
Steinsalzformationen im Umfeld der Kavernen auch nach ihrer Verfüllung gemäß dem vorgeschlagenen
Verfahren und der Ausbildung eines festen Füllkörpers erhalten. Deformationen
in den geologischen Strukturen werden dadurch dauerhaft verhindert
und die Kaverne bleibt dauerhaft dicht.
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Für die Durchführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens
muss die unter Sicherheitsdruck stehende und mit gesättigter
Sole gefüllte
Kaverne zu keinem Zeitpunkt entleert oder druckentlastet werden.
Ihre Standsicherheit ist somit immer gewährleistet und niemals gefährdet.
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Ein
weiterer, nicht unwesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens
besteht darin, dass in der Absetzphase und bei der Aushärtung der
in die Kaverne eingeleiteten Feststoffsuspension keine Lösungen freigesetzt
werden, die weitere Solprozesse in den Kontaktzonen zwischen dem
anstehenden Salzgestein und dem sich ausbildenden festen Füllkörper auslösen könnten.
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Die
nach dem Verfahren verfestigte Kaverne erfüllt die gesetzlichen Anforderungen
der Langzeitsicherheit. Aus diesem Grunde können als partikelförmige Feststoffe
auch gefährliche
Abfallstoffe im Sinne einer Verwertung nach KrWAbfG verwendet werden,
wie beispielsweise Rückstände aus
der Müllverbrennung
und andere, für
die Herstellung der Feststoffsuspension geeignete Abfallstoffe.
Damit ist das Verfahren zugleich wirtschaftlich und vorteilhaft für die Umwelt.
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Die
Erfindung soll nachstehend an Beispielen näher erläutert werden. Die dazugehörige Zeichnung
zeigt in schematischer Darstellung eine mögliche Anlage zur Aufbereitung
der fließfähigen Feststoffsuspension
und zur Durchführung
des Verfahrens.
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Beispiel 1
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Das
in einer Speicherkaverne, die im Salzgestein errichtet worden war,
eingelagerte Speichermedium wird durch die Einleitung von Treibsole – gesättigte NaCl-Lösung – vollständig ausgelagert
und der Flüssigkeitsinhalt
der Kaverne wird auf diese Weise ausgetauscht. Die Treibsole verbleibt
in der Kaverne und übernimmt
die Funktion einer Stützflüssigkeit
für den
Kavernenhohlraum. Zur Kompensation des anstehenden geostatischen
Gebirgsdruckes wird die mit Sole gefüllte Kaverne mit einem erforderlichen Druck
beaufschlagt und steht ständig
unter diesem Innendruck.
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Für eine sichere
und dauerhafte Langzeitverwahrung der Kaverne wird nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
gesättigte
Sole aus der Kaverne entnommen und übertage zur Herstellung einer
fließfähigen und
pumbaren Feststoffsuspension eingesetzt. Die Suspension wird mit
partikelförmigen
Rückständen aus
der Müllverbrennung
und NaCl-Lösung aus
der Kaverne so hergestellt, dass eine suspensionsstablile Mischung
für den
Leitungstransport und für
den Eintrag in die Kaverne entsteht. Über die für den Speicherbetrieb installierte
Förderrohrtour
wird die über
Tage mit der NaCl-Lösung
angemischte Suspension unter gleichzeitiger Verdrängung der
in der Kaverne befindlichen NaCl-Lösung bodennah eingebracht.
Beim Eintritt in die Kaverne sinkt die Suspension ohne Vermischung
mit der in der Kaverne befindlichen Sole zum Kavernenboden ab und
in der Suspension setzt der Verfestigungsprozess ein, wobei der
Verfestigungs- bzw. Abbindeprozess zur Ausbildung eines festen Füllkörpers im
Innern der Kaverne führt.
Ist die Kaverne auf diese Weise mit sich verfestigender Suspension
gefüllt,
sinkt die Kavernenkonvergenz nach kurzer Dauer auf Null. Die Gebirgsspannungen
werden von dem entstandenen Festkörper aufgenommen. Die Kaverne
bleibt stabil, gesättigte
NaCL-Lösung
oder eine durch den eingetragenen Feststoff kontaminierte Lösung können nicht
mehr ausgepresst werden. Die Feststoffsuspension kann auch wie im
Beispiel 2 angegeben hergestellt werden.
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Die
für die
Herstellung der Feststoffsuspension nicht benötigte, überschüssige NaCl-Lösung wird auf
an sich bekannte Weise entsorgt. Da das Abbinden der eingebrachten
Feststoffsuspension nach entsprechend gestalteter Rezeptur der Mischung verfahrensgemäß überschusswasserfrei
erfolgt, kann nur während
des Prozesses des Einbringens der sich verfestigenden Suspension
eine nicht kontaminierte NaCl-Lösung
aus dem Kavernenvolumen oberhalb der am Boden verfestigten Suspension
ausgetragen werden. Nach vollständiger
Füllung
der Kaverne mit der verfestigten Suspension wird keine Sole mehr
ausgetragen.
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Beispiel 2
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Der
Feststoffsuspension kann bei Fehlen des erforderlichen Eigenabbindevermögens des
verwendeten Feststoffs ein geeignetes Bindemittel zugesetzt werden,
wobei je nach Feststoffart eine Suspension von etwa 50% NaCl-Lösung und
50% Feststoff zur Anwendung kommt. Der Feststoffanteil besteht zu
etwa 90 bis 95% aus einem partikelförmigen Feststoff, beispielsweise
aus Rückständen aus
der Müllverbrennung,
und zu etwa 5 bis 10% aus einem Bindemittel. Die Komponenten sind
je nach der chemischen Zusammensetzung der verwendeten Feststoffe
und der Bindemittel im Vorfeld durch Versuche festzulegen. Als Bindemittel
können
Zement, Filterasche aus der Braun- und Steinkohleverbrennung, oder
Bypassstäube
aus der Zementindustrie verwendet werden.
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Eine
mögliche
Anlage zur Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
und zur Aufbereitung der Feststoffsuspension ist in der angefügten Zeichnung
und schematisch dargestellt.
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Mit 1 ist
die mit gesättigter
NaCl-Lösung
gefüllte
und unter einem Innendruck stehende Speicherkaverne bezeichnet,
die in einem geeigneten Salzgebirge errichtet worden war und deren
Speicherhohlraum nach Beendigung des Speicherbetriebes zur Gewährleistung
der notwendigen Bergsicherheit dauerhaft und sicher verwahrt werden
muss. Zur Herstellung einer geeigneten Feststoffsuspension, die
zur Verfestigung der in der Kaverne enthaltenen Sole und zur Ausbildung
eines dauerhaft festen Füllkörpers im
Innern der Kaverne 1 dient, wird über ein Steigrohr 2 gesättigte NaCl-Lösung aus
der Kaverne 1 entnommen und in eine Mischanlage 3 geleitet.
Mit rechnergesteuerter Dosierung wird über die Zuführung 9 eine Feststoffkomponente
und über
die Zuführung 10 gegebenenfalls
ein zusätzliches
Bindemittel in die Mischanlage 3 eingebracht und mit der
gesättigten
NaCl-Lösung
zu einer fließfähigen und
pumpbaren Feststoffsuspension verarbeitet. Die so aufbereitete Feststoffsuspension
wird anschließend
in einen Scherbehälter/Rührwerk 4 geleitet,
um die beim Mischen des partikelförmigen Feststoffes mit der
gesättigten
Sole eventuell entstandenen Gase freizusetzen und kontrolliert über die
Ableitung 11 auszuleiten und eventuell vorhandene oder
entstandene tixotrophe Eigenschaften der aufbereiteten Suspension durch
Scherung mechanisch zu behandeln und die rheologischen Fließeigenschaften
der Feststoffsuspension einzustellen. Die aufbereitete und behandelte
Feststoffsuspension wird kontinuierlich messtechnisch überwacht
und die Daten in einer Messstation, in der die relevanten Daten
wie beispielsweise Suspensionsdruck an verschiedenen Stellen der
Transportleitung, Temperatur der Suspension, stoffliche Zusammensetzung,
rheologische Eigenschaften etc. erfasst und registriert werden,
verarbeitet. Die Ergebnisse werden über eine Rückkopplung 13 zur Änderung
und Einstellung der Dosierung an die Mischstation 3 gegeben.
Mit Hilfe der Suspensionspumpe 6 wird die Feststoffsuspension über die
Förderrohrtour 7 in
die Kaverne 1 eingeleitet, wo die Feststoffanteile der
Suspension auf dem Kavernengrund sedimentieren und unter Verfestigung
der Sole zu einem festen Füllkörper aushärten.
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Der
Rohrschuh der Förderrohrtour
ist zum Beginn des Verwahrungsprozesses möglichst im unmittelbaren Bereich
des Kavernenbodens positioniert und wird dem sich im Laufe des Verfahrens
bis zur vollständigen
Verfüllung
des Kaverneninnenraumes ständig ändernden
Spiegel der eingebrachten Feststoffsuspension nachgeführt.
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Die
für die
Durchführung
des Verfahrens nicht benötigte, überschüssige NaCl-Lösung wird über die Leitung 8 abgeleitet
und einer Zwischenlagerung oder einer Entsorgung zugeführt.