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Verfahren zum Transportieren und/oder Lagern von radio-
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aktive Strahlung abstrahlenden Gegenständen oder Substanzen sowie
transportabler Transport- und/oder Lagerungsbehälter, insbesondere zur Durchführung
des Verfahrens Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Transportieren
und/oder Lagern von radioaktive Strahlung abstrahlenden Gegenstäurde oder Substanzen.
Die Erfindung betrifft ferner einen transportablen Transport- und/oder Lagerungsbehälter
zum in ein Salz oder Salzgemisch eingebetteten Transportieren und/oder Lagern vor
radioaktive Strahlung abstrahlenden Gegenständen oder Substanzen, inabesondere zur
Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung.
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Der Transport und die Lagerung radioaktive Strahlung abstrahlender
Gegenstände oder Substanzen, z.B. Brennetäbe, Brennelemente, hontaminierte Handhabungageräte,
Kleidungsstücke, Werkzeuge od.dgl. oder radioaktiv verseuchtes Wasser, ist, wie
allgemein bekannt, mit erheblichen
Problemen verbunden und nur
unter Berücksichtigung beträchtlicher Si£herheitsvorkehrungen sowie unter Aufwendung
enormer Kosten möglich. Dabei treten diese Probleme aufgrund der Zunahme der Anzahl
der Kernkraftwerke heulzutage in immer zunehmendem Maße in Erscheinung. Man denke
z.B. an die beim Transport von Brennelementen für eiiien Reaktor auftretenden Schwierigkeiten,
an die mit der Beseitigung der Brennelemente oder anderer radioaktiver Gegenstände
oder Substanzen, z.B. zum Lagern abgebrannter Brennelemente dienendes Wasser oder
auf andere Weise kontaminierte Abfallprodukta, verbundenen Probleme oder an die
Bereitstellung von Lagerstätten z.B. in Gestalt von alten Salzbergwerken. Die gleichen
Schwierigkeiten treten auch in Verbindung mit Wiederaufbereitungsanlagen auf. Hierbei
sind es stets zwei Eigenschaften der radioaktiven Gegenstände oder Substanzen, auf
die der zu treibende Aufwand zurückzuführen ist. Zum einen handelt es sich um die
radioaktive Strahlung sowie ihre zerstörender Umwelteinflüsse und zum anderer um
die starke Wärmeentwicklung z.B. von abgebrannten Brennelementen, die bekanntermaßen
vor ihrer Wiederaufbereitung oder ihrer endgültigen Ablagerung zunächst z.B. in
entsprechend großen Wasserbeckerr ausgekühlt werder müssen.
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Alle diese Probleme und Schwierigkeiten sind zwar bekannt, eine befriedigende
Lösung ist mit herkömmlichen Mitteln jedoch nur mit großem Aufwand all Geld uiid
Zeit zu erzielen.
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Die vorliegende Erfindung hat sich deshalb zunächst die Aufgabe gestellt,
ein Verfahren der eingangs erwähnten Art zu schaffen, das mit einfacheren Mitteln
als bisher durchzuführen ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die zu traiisportierenden
oder zu lagernden Gegenstände oder Substanzen uiiter Einbettung in ein Salz oder
Salzgemisch in einen transportablen Transport- und/oder Lagerungsbehälter eingebracht
werden, wobei das Salz oder Salzgemisch während der Eiiibetturig flüssig ist und
anschließend @d bis unterhalb seiner Erstarrungstemperatur abgekühlt wird, wonach
der Transport und nach einer sich evtl. anschliesenden Lageruiig ggf. eiiie Entnahme
der Gegenstände oder Substanzen erfolgt, in-dem das Salz oder Salzgemisch wieder
in den Schmelzzustand überführt wird und die Gegenstände oder Substanzen el ltnommen
werden.
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Will ma" also z.B. abgebrannte Brennelemente zu eiiler Wiederaufbereitungsanlage
trairsportieren, braucht man sie riur unter Einbettung in ein Salz oder Salzgemisch
in einen Behälter einzubringe. Nach dem Abkühlen und Aushärten des Salzes oder Salzgemisches
erhält man auf diese Weise eine äußerst kompakte Transporteinheit.
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Da die Strahlungsabsorbtionseigenschaften, das Wärmeleitvermögen usw.
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von Salzen oder Salzgemischen hinlänglich bekaiint sind, bereitet
die Auswahl der Art und Menge des Salzes oder Salzgemisches keine Schwierigkeiten.
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Ferner traten auch hinsichtlich der von den Brennelementen erzeugten
Wärme
keine Probleme auf. Erwärmen sich die Brennelemente nämlich auf eine Temperatur
oberhalb der Schmelztemperatur des Salzes oder Salzgemisches, so bewirkt dies lediglich
ein Flüssigwerden des Salzes oder Salzgemisches, nicht jedoch eine übermäßige Temperaturerhöhung
der Transporteinheit. Die von den Brennelementen erzeugte Wärme wird vom Salzgemisch
als Schmelzwärme aufgenommen, so daß die Temperatur der Trallsportei,-lheit nicht
über diesen Betrag ansteigen kann. Das Salz oder Salzgemisch wirkt also gleichzeitig
sozusagen als Wärmepuffer. Man kann sogar auf eine vor dem Abtransport der Brennelemente
stattfindende Auslagerung zur Temperaturerniedriguny verzichten. Dies bedeutet,
daß auf die bisher rotwendigen Wasserbecken verzichtet werden kann.
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Des waiteren ist die erwähnte Transporteinheit unempfindlich gegen
Schläge oder Stöße, da es sich ja um eine feste Einbettung der Brennelemente handelt.
Selbst ein Unfall beim Transport oder sonstige gefahreriträchtige Ereignisse (hier
sind z.B. Erdbeben, Sturm, Blitz, Feuer, Hochwasser, Flugzeugabsturz, Druckwelle
oder Flächenbraiid zu erwähnen) können höchstens zur Beschädigung, nicht jedoch
zu einer die Brennelemente freilegenden Zerstörung der Transporteinheit führeii.
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Dabei ist selbt bei Beschädigung der Transporteinheit eine Verseuchung
der Umgebung ausgeschlossen, da ja kein evtl. ausfließendes Wasser oder dergleichen
in dem Behälter enthalten ist. Sollte der Behälter auf irgendeine zfieise beschädigt
werden, kann man ihn sogar ohne weiteres wieder reparieren, z.B. schweißen, ohne
daß die eingebetteten Breiinelemerite entnommen werden müßten.
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Auch gegen Sabotage ist die Transporteinheit sicher, da das Salz oder
Salzgemisch nach seiner Aushärtung s@zusagan steinhart ist, so daß eine Fremdeijiwlrkurg
uiimöglich ist.
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Schließlich kommt die Außenseite des Behälters nicht mit radioaktiven
Substanzen in Berührung, so daß die Außenseite der Transporteinheit frei von jeglicher
@on-tamination ist.
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Das Obige gilt salbstverständlich nicht nur bezüglich der Brennelemente
eines Reaktors. Das erfindungsgemäße Verfahren l!ßt sich vielmehr, wie bereits erwähnt,
in Verbindung mit den verschisdensten radioaktiven @egenständen oder Substanzen
durchführen. Hinsichtlich der Anwendung des Verfahrens auf kontaminiertes Wasser
od.dgl. Flüssigkeiten sei erwähnt, daß beim Einbetten des kontaminierten wassers
wegen der Temperatur des Salzes oder Salzgemisches die reine Wasserkomponente verdampft,
während die radioaktiv strahlenden Teilchen im Salz oder Salzgemisch verbleiben.
In jedem Falle sind die genarrlten Vorteile vorhanden, zu denen noch hinzukommt,
daß die Auslagerung von radioaktivem Abfall nicht nur unteriroisch sondern wegen
der Kompaktheit der Transporteinheit auch oberirdisch erfolgen kann.
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Wesentlich ist auch noch, daß auf herkömmliche Weise z.B. durch Einbetonieren
entsorgter radioaktiver Abfall unwiederbringbar beseitigt ist, obwohl in späteren
Zeiten evtl. eine Wiederverwendung von Nutzen sein könnte, während bei auf die erfindungsgemäße
Weise gelagerten uegenständen oder Substanzen zur späteren Entnahme nur das Salz
oder Salzgemisch durch Wärme zufuhr verflüssigt werden muß.
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deim Einbetten der Gegenstände oder Substanzen kann prinzipiell auf
zwei Arten vorgegangen werden. Im einem Falle werden die Liegenstände
oder
Substanzen zuerst in den Behälter eingebracht, wonach das Salz oder Salzgemisch
in flüssigem Zustand eingegossen wird.
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Im anderer Falle, und dies ist das zweckmäßigerweise angewendete Verfahren,
ist vorgeseheii, daß das die Gegenstände oder Substanzen einbette de Salz oder Salzgemisch
vor dem Einbriiigeri der Gegenstände oder Substanzen in den Behälter gefüllt wird.
Bei diesem Vorgehen werden die Gegenstände oder Substanzen also iii das bereits
im Bshälter befindliche Salz oder Salzgemisch eingetaucht. Hierdurch wird vermieden,
daß beim Erstarren des Salzes oder Salzgemisches in diesem Risse oder dergleichen
Uiiregelmäßigkeitsn auftreten, da man eine an allen Stellen gleichmäßige Erstarrung
erhält. Ferner kann das Salz oder Salzgemisch an anderem Orte als die radioaktiv
strahlendei Gegenstände oder Substanzen in den Behälter eingefüllt werden, d.h.
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das Einfüllen des Salzes oder Salzgemisches kann an einem Ort erfolgen,
an dem keine Sicherheitsvorkehrungen hinsichtlich der radioaktiven Strahlung getroffen
werden müssen.
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Eine weitere zweckmäßige Maßnahme besteht darin, daß das die Gegenstände
oder Substanzen einbettende Salz oder Salzgemisch, das vorzugsweise eine verhältnismäßig
niedrige Schmelztemperatur besitzt, in einen Innenbehälter des Behälters eingebracht
wird, während ein den Innenbehälter mit Abstand umschließender uBenbehälter beim
Einbetten der Gegenstände oder Substanzen mit einem Salz oder Salzgemisch mit verhältnismäßig
hoher Schmelztemperatur, mit Beton oder mit einem anderen die radioaktive Strahlung
abschirmenden oder absorbierenden Material in erstarrtem Zustand gefüllt ist. Geht
man auf diese Weise vor, braucht man beim Einbetten der Gegenstände oder Substanzen
nur
das im Innenbehälter enthaltene Salz oder Salzgemisch zu verflüssigen7
während das im Außenbehälter enthaltene Salz oder Salzgemisch im erstarrten Zustand
verbleiben kann, so daß man erhebliche Energiekosten einspart.
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Das Salz oder Salzgemisch läßt sich zum Einbringen oder Entnehmen
der strahilenden Gegenstände oder Substanzen auf einfache Weise dadurch verflüssigen,
daß vor dem Einfüllen des die Gegenstände oder Substanzen einbettenden Salzes oder
Salzgemisches an entsprechende Potentiale legbare Elektroden in den Behälter eiiigebracht
werden, die nach dem Einfüllen und Erstarren des Salzes oder Salzgemisches aus diesem
herausragen, wobei zum anschließenden Verflüssigen des Salzes oder Salzgemisches
die Elektroden an ihr Potential gelegt werden und eine außerhalb des Behälters verflüssigte
Salz-oder Salzgemischmenge auf das erstarrte Salz oder Salzgemisch aufgebracht wird,
derart, daß die aus dem Salz oder Salzgemisch ragenden Bereiche der Elektroden leitend
miteinander verbunden sind. Die flüssige Salz- oder Salzgemischmenge stellt also
eine Strombrücke zwischen den Elektroden her und das zuvor feste Salz oder Salzgemisch
verflüssigt sich von der aufgebrachten Salz- oder Salzgemischmenge her.
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Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen
transportablen Transport- oder Lagerungsbehälter insbesondere zur Durchführung des
genannten Verfahrens zu schaffen. Dieser Transport-oder Lagerungebehälter ist dadurch
gekennzeichnet, daß er eine Kühleinrichtung sowie eine Heizeinrichtung zum Überführen
des Salzes oder Salzgemisches in seinen festen bzw. flüssigen Zustand besitzt. Vorteilhaft
ist
es, wenn man Temperaturleitwände vorsieht, die die Wärme von den eingebetteten Gegenständen
oder Substanzen bzw. von dem flüssigen Salz oder Salzgemisch nach außen hin abführen.
leber die Temperaturleitwände kann auch umgekehrt Wärme in den Behälter eingeführt
werden, z.B. zum Verflüsslron des Salzes oder Salzgemisches, wenn man deri Behälter
z.B. in ein HEizLad stellt oder hängt. Die Temperaturleitwände übernehmen auch noch
eine weitere Funktion.
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Sollte es nämlich zu einem Unfall od.dgl. kommen, in dessen Verlauf
der Behälter hart aufprallt, verl,ichten die Temperaturleitwände einei beträchtlichen
Anteil der Stoßenergie. Zu diesem Zwecke kaiin man im übrigen auch zusätzliche Stoßdämpfer
z.B. in Gestalt von Stäben vorsehen, die die äußere Wandung des Behälters durchdringen
urid hierbei zweckmäßigerweise mi der Innenseite der äußeren Wandung befestigt,
z.B. verschweißt sind. Bei einem Aufprall od.dgl.
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dient die Schweißstelle als Sollbruchstelle, d.h. bei einem Aufprall
werden die Stoßdämpfer nach innen in das Salz oder Salzgemisch gedrückt. Diese Stoßdämpfer
tragen selbstverständlich auch zur Temperaturregelung bei.
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Der Behälter kann ferner sich in Umfangsrichtung erstreckende, sich
hierbei zweckmäßigerweise überlappende und z.B. an den Temperaturleitwänden befestigte
Abschirm- oder Absorbtionswände enthalten.
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Sind diese Abschirm- oder Absorbtionswände vorhanden, können die Abmessungden
des Behälters verkleinert werden, was hinsichtlich des Wärmeübergangs zwischen dem
Behälteräußeren und dem Behälterinneren günstig ist, wobei die Abschirm- oder Absorbtionswände
selbst ebenfalls
zum Temperaturausgleich beitragen.
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Weitere zweckmäßige MaBrahmen können im Anordnen von Armierungen,
einer wellblechartig geformten äußeren Wandung, einer Doppelwand als die das die
Gegenstände oder Substa,gzen einbettende Salz oder Salzgemisch umschließende Wandung
und eines in vertikalXer Richtung durchgehenden und beiden- ends offenen Kamins
sowie im Vorsehen einer in axialer Richtung gesehen strömungstechnisch günstigen
Außengestalt des Behälters gesehen werden, dem dazuhin eine auf ihn von oben her
aufsetzbare Kühlhaube zugeordnet sein kann, die ihn im aufgesetzter Zustand mit
Abstand übergreift, die nach unten hin offen ist und die sich nach oben hin z Herbeiführen
einer Kaminwirkung verjüngt.
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Schließlich können innerhalb der Wandung, die zur Aufnahme des die
Gegenstände oder Substanzen einbettenden Salzes oder Salzgemisches dient, von außen
her z.E. elektrisch aufheizbare Heizstäbe od.dgl.
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oder mit Abstand zueinander angeordnete und von außen her auf verschiedene
potentiale legbare Elektroden enthalten sein.
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Ausführungsbeispiele der Erfiiidung sowie weitere zweckmäßige Maßnahmen
werden nun anhand der Zeichnung beschrieben: Es zeigen: Fig. 1 Die Seitenansicht
eines Transport- und/oder Lagerungsbehälters in schematischer Darstellung,
Fig.
2 die Draufsicht des Behälters gemäß der Fig. 1, Fig. 3 den Behälter gemäß Fig.
1 im Querschnitt entlang der Linie III-III in Fig. 1, Fig. 4 - 10 verschiedene Varianten
des Behälters gemäß der Fig.
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1 - 3 im Querschnitt, Fig. 11 den in Fig. 1 dargestellteii Behälter
mit einer Kühlhaube in schematischer Darstellung, Fig. 12 eine andere Ausführungsform
des Behälters in Draufsicht und Fig. 13 einen anderen Behälter im Längsschnitt.
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Der in den Fig. 1 - 3 dargestellte Transport- und/oder Lagerungebehälter
dient zum in ein Salz oder Salzgemisch eingebetteten Transportieren und/oder Lagern
von radioaktive Strahlung abstrahlenden Gegenständen oder Substanzen. Im einzelnen
enthält dieser Behälter einen Innenbehälter 1 und einen den Innenbehälter 1 mit
Abstand umschließendei Außenbehälter 2. Der Innenbehälter 1 bildet die Wandung 3
für das die Gegenstände oder Substanzen einbettende Salz oder Salzgemisch. Dea Außenbehälter
2 dient zur Aufnahme von weiterem Salz oder Salzgemisch, Beton oder einem anderen
die radioaktive Strahlung abschirmenden oder absorbierenden Material. Sowohl von
der Wandung 3 des Irnenbehälters 1 als auch von der Wandung 4 des Außenbehälters
2
stehen Temperaturleitwände 5, 6, 7 ab, von denen die Temperaturleitwände
5, 6 mit ihrem einen Ende am Innenbehälter bzw. Außenbehälter befestigt sind und
mit ihrem anderen Ende zum jeweils anderen Behälter hin vorspringen. Hierbei überlappen
sich die Temperaturleitwände 5, 6. Die anderen Temperaturleitwände 7 stehen von
der äußeren Wandung 4, die bei diesem Ausführungsoeispiel voii dem Außenbehälter
2 gebildet wird, ins Freie nach außen hin ab.
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Ferner ist aus Fig. 3 noch ersichtlich, daß innerhalb der Wanduiig
3, die zur Aufnahme des die radioaktiv strahlenden Gegenstände oder Substanzen einbettendeii
Salzes oder Salzgemisches dient und die beim Ausführungsbeispiel vom Innenbehälter
1 gebildet wird, von außen her z.B. elektrisch aufheizbare Heizstäbe 8 vorhanden
sind, die reiheiiartig entlang der Wandung 3 sitzen.
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Bevor nun auf weitere Einzelheiten des Behälters eingegangen wird,
wird zunächst der Verwendungszweck bzw. das mit Hilfe des Behälters durchzuführende
Transport- und/oder Lagerungsverfahren näher beschrieben.
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Die zu transportiereiiden oder zu lageriiden, radioaktiv strahlenden
Gegenstände oder Substanzen werden zunächst unter Einbettung ii ein Salz oder Salzgemisch
in den Transport- und/oder Lagerungsbehälter eingebracht. Die genannten Legenstände
oder Substanzen köiinen z.B.
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von frischen oder abgebrannten Brennelementell, voii kontaminierten
Handhabungsgeräten, Werkzeugen oder Kleidungsstücken usw. gebildet werden. Iii Fig.
3 ist schematisch ein Brei ii element 9 eingezeichnet.
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Bsim Einbetten des Brennelementes 9 kann nun auf verschiedene Weise
vorgegangen werden. EB ist z.B. möglich, zunächst das Breniielement 9
einzusetzen
und sodann auf oberhalb seiner Schmelztemperatur erhitztes flüssiges Salz oder Salzgemisch
in den Innenbehälter 3 einzugießen. Eiiie andere Möglichkeit besteht darin, das
Salz oder Salzgemisch vorab in den Behälter 3 einzufüllen, wobei das Salz oder Salzgemisch
zunächst nicht flüssig zu sein braucht. Befindet sich also in dem InnenbehälteI
3 ein erstarrtes Salz oder Salzgemisch und will man radioaktiv strahlende Gegenstände
oder Substanzen einbetten, so braucht man nur das Salz oder Salzgemisch mit Hilfe
der Heizatäbe 8 auf oberhalb seiner Schmelztemperatur zu erhitzen, wonach die Gegenstände
oder Substanzen eingetaucht werde können. Diese zweite Möglichkeit bringt verschiedene
Vorteile mit sich. Zum einen erhält man nach dem Einfüllen der Gegenstände oder
Substanzen eine homogene Aushärtung, ohne daß Rißbildul,gen od.dgl. auftreten. Ferner
kann das Einfüllen des Salzes oder Salzgemisches an anderem Orte als das Einfüllen
der radioaktiv strahlenden Gegenstände oder Substanzen erfolgen, d.h. am Einfüllort
für das Salz- oder Salzgemisch müssen keine Sicherheitsvorkehru gen hinsichtlich
einer radioaktiven Abschirmung od.dgl. getroffen werden. Außerdem muß das Salz oder
Salzgemisch nicht bei jedem Transport erneuert werden, d.h. das Salz oder Salzgemisch
kann dauernd im Behälter verbleiben, wobei man zum Einfüllen und Entnehmen der Gegenstände
jeweils nur genügend Bärmeenergie zuzuführen braucht, um das Salz oder Salzgemisch
zu verflüssigen.
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Handelt es sich wie beim Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 1 - 3
um einen Behälter mit einem I,,nenbehälter 1 und einem Außenbehälter 2 so braucht
nur das Salz oder Salzgemisch im Innenbehälter 1
verflüssigt zu
werden. Das Salz oder Salzgemisch im Zwischenraum zwischen dem Innenbehälter 1 und
dem Außenbehälter 2, der auch Beton oder ein anderes, die radioaktive Strahlung
abschirmendes oder absorbierendes Material enthalten kann, bleibt stets im erstarrten
Zustand. Hierdurch erhält man eine größtmögliche Abschirmung bzw. Absorbtion, zu
der der gesamte Behälterinhalt beiträgt, während nur ein Teil des Behälterinhaltes,
nämlich das im Innenbehälter 1 enthaltene Salz oder Salzgemisch jeweils verflüssigt
bzw. verfestigt werden muß. Somit spart man viel Energie und Zeit. Aus dem Bisherigen
ist ohne weiteres ersichtlich, daß der Behälter nicht aus einem Innenbehältei Llnd
us einem Außenbehälter bestehen muß, er kann vielmehr prin=ipiell eine einzige Wandung
besitzen, wobei in diesem Falle allerdings der Gesamtbehälterinhalt jeweils verflüssigt
bzw. verfestigt werden muß.
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Um ein verhältnismäßig rasches Verflüssigen des Salzes oder Salzgemisches
im Innenbehälter 1 zu erreichen, verwendet man hier ein Salz oder Salzgemisch mit
verhältnismäßig niedriger Schmelztemperatur, die z.B. etwa 1500 C beträgt. Um beim
Erschmelzen dieses die Gegenstände oder Substaiizer einbettenden Salzes oder Salzgemisches
ein gleichzeitiges Adächmelzei des evtl. im Zwischenraum zwischen dem Innenbehälter
und dem Außenbehälter enthaltenden Salz oder Salzgemisch zu vermeiden kann dieses
ei"e verhältnismäßig hohe Schmelztemperatur von z.B. 8000 C aufweisen. Hat man nur
die radioaktiv strahlenden Gegenstände oder Substanzen eingefüllt, schaltet man
die Heizstäbe 8 von ihrer Energiequelle ab und es beginnt die Erstarrung und Aushärtung
des Salzes oder Salzgemisches. Dies
kann unter Zuhilfeiiahme einer
Zwangskühlung z.S. in Gestalt von Kühlschlangen erfolgen, i" der Regel genügen jedoch
die Temperaturleitwände 5, 6, 7 als Kühleinrichtung zur Wärmeabfuhr.
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Ist das Salz oder Salzgemisch erstarrt, kani der Transport- und/ oder
Lagerungsbehälter mit Hilfe eines geeig,leten Fahrzeuges an einen anderen Ort transportiert
werden. Hierbei erfüllt das Salz oder Salzgemisch mehrere Funktionen. Zum einen
ist seine Art und seine Menge derart gewählt, daß es ill genügender Weise die radioaktive
Strahlung abschirmt oder absorbiert. Zum anderen dient es sozusagen als Temperaturregler.
indem es ein Aiisteigen der Temperatur über die Schmelztemperatur des Salzes oder
Salzgsmisches hinaus verhindert. Erfolgt @ämlich aus irgendeinem Grunde eine übermäßige
Wärmeabstrahlung z.B. der Bre@@elemente, so wird hierdurch zwar das Salz oder Salzgemisch
erhitzt, die Temperatur des Salzgemisches bleibt jedoch bei der Schmelztemperatur
stehsii, da die abgestrahlte Wärme il im Salz oder Salzgemisch lateiit enthaltene
Schmelzwärme umgewandelt wird. Ferner besitzt ein solches Salz oder Salzgemisch
ein verhält@ismäßig großes Wärmeleitvermögen, so daß zusammen mit den Temperaturleitwänden
5, 6, 7 ein schneller Wärmetransport von den Brennelementen 9 zur Außenseite des
Transport- und/oder Lagerungsbehälters erfolgt. Schließlich handelt es sich bei
der aus dem Transport- und/oder Lagerungsbehälter, dem erstarrten Salz oder Salzgemisch
und den eingebetteten Gegenständen oder Substanzen um eine sehr kompakte Transporteinheit,
die durch Schläge oder Stöße nicht zerstört, sondern höchstens beschädigt werden
kann. Selbst durch einen schweren Unfall, einen Brand
oder ein
anderes gefahrenträchtiges Ereignis können also die Brennelemente nicht freigelegt
werden. Bei Beschädigung der äußeren Wandung kann sogar ohne weiteres eiiie Reparatur,
z.B.
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eine SchweiBung erfolgen.
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Handelt es sich bei dem Brennelement 9 um ein frisches Brennelement,
mit dem ein Reaktur beschickt werde soll, erfolgt nach dem Transport die Entnahme
des Brennelementes. Hierzu braucht das Salz oder Salzgemisch nur erhitzt und in
seinen flüssigen Zustand überführt zu werden, wonach des Brennelement ohne weiteres
entnommen werden kann.
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Bei der Entnahme tropft das flüssige Salz oder Salzgemisch vollständig
ab. Zum Erhitzen des Salzes oder Salzgemisches kann man wiederum die Heizeinrichtung
in Gestalt der Heizstäbe 8 verwer,den.
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Mit dem Transport und/oder Lagerungsbehälter können auch abgebrannte
Brennelemente oder anderer radioaktiver Abfall zu einer Lagerstätte oder zu einer
Wiederaufbereitungsanlage transportiert werden. Im Falle des Trallsports zu einer
Lagerstätte kann die Auslagerung unmittelbar in den Behältern erfolgen, d.h. der
Behälter braucht nur an der Lagerstätte abgestellt zu werden, wobei wegen der Sicherheit
gegen austretende Strahlung und gegen Zerstörung nicht einmal eine unterirdische
Lagerung notwendig ist. Sollte man in späteren Jahren in der Lage sein, die momentan
nutzlosen, im Salz oder Salzgemisch gelagerten radioaktiven Gegenstände oder Substanzen
wieder zu verwerden oder aufzubereiten, so braucht man auch hierzu zu gegebener
Zeit nur das Salz oder Salzgemisch zu schmelzen, wonach die Gegenstände oder Substanzen
zur weiteren Verwendung bereit stehen.
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DiX merirdische Lagerung der Behälter dann beispielsweise in Becken
von z.B. Schwimmbadgröße erfolgen, die ebenfalls mit Salz oder Salzgemisch gefüllt
sind, das im Bereich der einzustellenden Behalter verflüssigbar ist.
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Handelt es sich um einen Behälter, der nicht wie der Behälter gemäß
der, Fig. 1 - 3 aus einem Innen- und aus einem Außenbehälter besteht, sonder um
einen nur eine einzige Wandung enthaltenden Behälter, ka"n das Verflüssigen und
Erstarren des Salzes oder Salzgemisches auch auf andere Weise als mit den Heizstäben
8 erfolgen.
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So kann ma" zum Verflüssigen des die Gegenstände oder Substanzen einbettendei.
Salzes oder Salzgemisches den Behälter in ein z.B.
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mit flüssigem Salz oder Salzgemisch gefülltes Heizbad stellen oder
hängen. Ähnlich kann mal, zum Abkühlen des Salzes oder Salzgemisches, nachdem die
Gegenstände oder Substanzen in den Behälter eingebracht worden sind, den Behälter
in ein Kühlbad stellen oder hängen. Die Temperaturleitwände dienen im erster Falle
zur Wärmeübertragullg nach innen hin, im zweiten Falle zur Wärmeübertragung nach
außen hin.
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Eine weitere Variante, wie das Salz oder Salzgemisch in seiner flüssigen
Zustand überführt werden kann, ist ii Fig. 13 dargestellt.
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Der hier verwendete Behälter 10 kann, wie dargestellt, nur eine Wandung
aufweisen. Er kaolin jedoch auch aus einem Innenbehälter und aus einem Außenbehälter
bestehen. In dem Behälter 10 befindet sich das erstarrte Salz oder Salzgemisch bis
zu einer Füllhöhe 11. In das Salz oder Salzgemisch sind Elektrodeii 12, 13 mit Abstand
zueiiiander
eingebettet, die sich bereits vor dem Einfüllen des
Salzes oder Salzgemisches in dem Behälter befunde haben. Diese Elektroden 12, 13
sind über elektrische Zuleitungen 14, 15, die nach außen führen, auf verschiedene
Potentiale legbar. Wie aus Fig. 13 ferner hervorgeht, ragen die Elektroden 12, 13
aus dem erstarrten Salz oder Salzgemisch hervor. Will man nu das Salz oder Salzgemisch
flüssig machen, belegt man die Elektroden 12, 13 an ihr Poteiitial und gießt eine
außerhalb des Behälters 10 verflüssigte Salz- oder Salzgemischmenge 16 auf das erstarrte
Salz oder Salzgemisch, derart, daß die aus dem Salz oder Salzgsmisch ragenden Bereiche
der Elektroden 12, 13 leitent miteinander verbunden sind. Nunmehr erfolgt ein Stromdurchgang
in der Füllhöhe 11, so daß das Salz oder Salzgemisch von oben nach unten aufzuschmelzen
beginnt.
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Dem Salz oder Salzgemisch, dieses kann z.B. einen Salzgehalt von mindestens
41 besitzen, kann man die radioaktive Strahlung weiter abschirmende oder absorbnerende
Mittel z.z. in körniger oder gemahlener Form beimengen.
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In Abwandlung des Ausführungsbeispiels gemäß den Fig. 1 - 3 können
auch Temperaturleitwände von der Wandung des Innenbehälters 1 aus nach innen zum
eingebetteten Brennelement 9 hin abstehen. Da grundsätzlich, wie bereits erwähnt,
bei entsprechender Dimensionierung des Innenbehälters auf den Außenbehälter verzichtet
werder kann, ergibt sich hinsichtlich der Anordnung der Temperaturleitwände grundsätzlich
ein Behälter, bei dem von der das die Gegenstände oder Substanzen einbettende Salz
oder Salzgemisch umgebenden Wandung nach innen und/oder
nach außen
gerichtete Temperaturleitwände abstehen. Ist ein Innen-und ein Außenbehälter vorhanden,
können die Temperaturleitwände vor jeder Behälterwandung nach innen und/oder nach
außen vorspringen.
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Dabei sollten die Temperaturleitwände jeweils eine möglichst große
Erstreckung haben, weshalb sich die Temperaturleitwände 5, 6 beim Ausführungsbeispiel
gemäß den Fig. 1 - 3 gegenseitig überlappen.
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nunmehr soll noch auf eine weitere Funktion der Temperaturleitwände,
insbesolldere der äußerer Temperaturleitwände 7 eingegangen werden.
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Kommt es aus irgendeinem Grunde zu einem Unfall, bei dem große mechanische
Kräfte von außen her auf den Behälter einwirken, werden die TenFeraturleitwände
verformt, so daß sie einen heträchtlichelt Anteil der Stoßenergie vernichten.
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Fig. 4 zeigt eie andere Anordnung der Temperaturleitwände. Dabei ist
ir Fig. 4 ein der Fig. 3 ähnlicher Querschnitt in Teildarstellung gezeigt. In diesem
Falle sind im Zwischenraum 17 zwischen dem Innenbehälter 18 und dem Außenbehälter
19 mit ihren beiden Enden an diesen befestigte Temperaturleitwände 20 vorhanden.
Hierdurch erhält man eine besonders gute Wärmeübertragung. Vorsichtshalber sollten
in diesem Falle die Temperaturleitwände 20 jedoch eine Schwachstelle 21 besitzen,
um bei einem evtl. starken Aufprall reißen zu können. Das Anordrien der Schwachstelle
21 ist auch noch aus dem Grunde güiistig, da der Innenbehälter 18 und der Außenbehälter
19 aus verschiedenem Material mit verschiedener Wärmeausdehnung bestehen können
weshalb sich der Abstand zwischen Innen- und Außenbehälter verändern kann.
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Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 durchdringen die von der äußeren
Wandung 22 ins Freie nach außen hin abstehenden Temperaturleitwände 23 die äußere
Wandung 22 und sind ar der Innenseite 24 befestigt, z.B. verschweißt. Diese Maßnahme
dient insofern zur Erhöhung der Sicherheit, als bei einem Unfall die Schweißnaht
aufbreche" und die Temperaturleitwand 23 sich nach innen in das Salz oder Salzgemisch
schieben kann, wodurch Stoßenergie verl,ichtet wird.
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Zum ähnlichen Zwecke können auch gemäß Fig. 6 die äußere Wandung 25
durchdringende Stoßdämpfer z.B. in Gestalt vol Stäbe 26 vorhanden sein, die über
die gesamte Behälteraußetiseite verteilt seils können.
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Auch diese Stäbe 26 sind an der Innenseite 27 der Wandung 25 befestigt,
z.B. verschweißt, so daß sie sich bei einem Aufprall lösen und nach innen schieben
können. Im übrigen sind auch die Stäbe 28 der Wärmeübertragung förderlich.
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Fig. 7 zeigt in einer ähnlichen Darstellung wie die Fig. 4 - 6 eiiie
weitere Varialite. In diesem Falle sind sich in Umfangsrichtung erstreckende und
sich überlappende Abschirm- oder Absorbtionswände 28 vorhanden, die zweckmäßigerweise
an den Temeperaturleitwänden 29 befestigt sind. Die Abschirm- oder Absorbtionswände,
die z.B. aus Blei bestehen können, können jedoch auch von den Temperaturleitwänden
frei angeordnet sein. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 7 handelt es sich um
einen Behälter mit einem Inne,behälter 30 und einem Außenbehälter 31, wobei die
Abschirm- oder Absorbtionswände 28 selbstverständlich auch bei nur eine einzige
Wandung enthaltenden
behältern vorhanden sein künnen. Ansonsten
tragen die Abschirm- oder Absorbtionswände 28 auch zur Stabilität der Anordnung
bei.
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GemäB Fig. 6 kann der Behalter auch eine Armierung 32 z.B. in Gestalt
von Baustahlgittern, Metallgeweben oder @unststoffgeweben enthalten. Die dargestellte
Armierung ist schlangenlinienähnlich um die Temperaturleitwände 33, 34 des dargestellten
Innenbehälters 35bzw. des Außenbehälters 36 geschlungen. Man kann sich leicht vorstellen,
daß bei leicht abgewandelten Behältern oder wenn es sich um einen Behälter mit nur
einer einzigen Wandung handelt, die Armierung 32 auch in zylindrischer Anordnung
oder mit anderer Gestalt eintebracht werden kann.
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Zur Oberflächenvergrößerung des Behälters sowie zur vergrößerten Aufnahmefähigkeit
von Stoßenergie kann auch vorgesehen sein, daß die äußere Wandung 37 des Behälters
wellblechartig geformt ist, wie Fig. 9 im Querschnitt zeigt.
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Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 15, die wiederum einen Behälter
im Querschnitt in Teilansicht zeigt, ist die das die Gegenstände oder Substanzen
einbettende Salz oder Salzgemisch umschließende Wandung als Doppelwand ausgebildet.
Beim in Fig. 10 dargestellten Ausführungsbeispiel besitzt der Behälter auch noch
einen Außenbehälter 39, auf den jedoch, wie bereits mehrfach erwähnt, u.U. auch
verzichtet werden kann.
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Bei einer solchen doppelwandigen Aushildung können nun zwischen die
Teilwände 40, 41 der Doppelwand die radioaktive Strahlung abschirmende oder absorbierende
Fiittel, z.8. Blei, Kunststoff od.dgl., eingefüllt werden. Diese Mittel können z.B.
kugelförmige Gestalt aufweisen, um
eine möglichst dichte Packung
zu erzielen. Ferner kann ein zusätzliches Ausgießen der Doppelwand mit Salz oder
Salzgemisch erfolgen.
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Aus den Fig. 1 und 11 ist ersichtlich, daß der Behälter ferner im
Bereich seines Deckels 42 und im Bereich seiner Unterseite 4 ballig oder kugelig
ausgebildet ist. Silan karin auch eine andere Gestalt wählen, sie sollte jedoch
in axialer Richtung gesehen strömungstechnisch günstig sein. Dies ergibt im Zusammenhang
mit der @odenfreiheit des Behälters, die mit Hilfe von über seine Unterseite 43
vorstehende Behälterbeine 44 hergestellt wird, eine von unten nach oben gerichtete
Umströmung des Behälters mit Außenluft. Diese Umströmung kann noch dadurch begünstigt
werden, daß man dem Behälter gemäß Fig. 11 eine Kühlhaube 45 zuordnet, die auf der
Behälter aufsetzbar ist und diesen im aufgesetzten Zustand mit Abstand übergreift,
wobei die Hühlhaube 45 ferner nach unten hin offen ist und sich nach oben hin verjüngt,
was eine gute Kaminwirkung ergibt.
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Fig. 12 zeigt eine weitere Ausführungsform in Draufsicht. Dieser behälter
besitzt einen in vertikaler Richtung durchgehenden und beidenends offenen Kamin
46, der von einem zentralen ohr 47 gebildet wird. In diesem Falle ergibt sich ein
ringförmiger Innenraum im Behälter, in dem mehrere Brennelemente 48, 49, 50, 51
in regelmäßigen Abständen untergebracht sind. Auch der Kamin 46 dient zur guten
Wärmeabeitung.
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Sämtliche dargestellten behälter bestehen aus korrosionsbeständigem
Material, wobei für die Wandungen gut wärmeleitende Metalle wie z.b. Kupfer oder
Aluminium verwendet Berderann. Diese metalle sind zwar verhältnismäßig weich, dies
spielt jedoch wegen der großen Härte des ausgehärteten
Salzes oder
Salzgemisches keine Rolle.
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In Fig. 3 ist noch eine weitere, bis jetzt noch nicht erwhnte @inzelheit
eingezeichnet. Hier besitzt die Wandung 3 des Innenbehälters 1 Durchbrechungen 32,
über die, befindet sich sowohl im Innenbehälter @ als auch im Außenbehälter 2 das
Salz oder Salzgemisch, eine Ver @indung in mechanischer und wärmeleitender Hinsicht
besteht.
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Schließli@h soll anhand Fig. 11 noch die Anordnung verschiedener Meßstellen
erwähnt werden. Zur Temperaturmessung im Inneren des Behälters ist ein Temperaturfühler
gemäß Pfeil 53 in den mittleren Bereich des Behälters eingefuhrt. Eine weitere Meßstelle
zur Messung der Außentemperatur befindet sich gemäß Pfeil 54 an der Außenseite des
Behälters.
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Durch den Deckel 42 ist ferner gemäß Pfeil 55 ein Druckmeßgerät einge
@ährt. Außer@em können über die Oberfläche des Behälters verteilt mehrere Entnahmestellen
zur Entnahme von Salzproben zur Sicherheitskontrolle angeordnet sein. Es versteht
sich, daß außerhalb des behälters auch Strahlungsmeßgeräte angeordnet sein können.
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Im übrige@ ist rioch zu erwhrien, daß in der Zeichnung nur sich ii:
axialer Richtung erstreckende Temperaturleitwände dargestellt sind.
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Die Temperaturleitwände können jedoch selbstverständlich auch in Umfangsrichtung
umlaufen oder schraubenförmig gewendelt sein.