DE3321250A1 - Betonbehaelter zur aufnahme bioschaedlicher stoffe - Google Patents
Betonbehaelter zur aufnahme bioschaedlicher stoffeInfo
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Description
83 164 KT
_ 3 10.06.1983
Transnuklear GmbH 6450 Hanau 11
Betonbehälter zur Aufnahme bioschädlicher Stoffe
:
Gegenstand der Erfindung ist ein Betonbehälter mit Stahlbewehrung zur Aufnahme bioschädlicher Stoffe, insbesondere
zur Aufnahme radioaktiver Abfälle, bestehend aus einem 15
Grundkörper mit Deckel sowie Aufhängeeinrichtungen.
Bioschädliche Stoffe, wie gefährlicher Industriemüll und insbesondere radioaktive Abfälle aus kerntechnischen
Anlagen, Industrie und Krankenhäusern, müssen entsprechend den gesetzlichen Erfordernissen verpackt werden, ehe sie
in einer geeigneten Deponie gelagert werden dürfen. Vielfach werden dazu Betonbehälter verwendet, in denen die
meist von Blechemballagen umschlossenen bioschädlichen Stoffe eingebracht werden. Die Betonbehälter müssen stabil
ausgelegt sein und fallweise radioaktive Strahlung abschirmen, damit die Sicherheit der Biosphäre bei der Handhabung,
dem Transport und bei der Zwischen- und Endlagerung gewährleistet ist- Das gilt besonders auch für Unfall-OQ
Situationen.
Bekannte Betonbehälter, wie in den DE-GM 77 36 411 und DE-GM 79 20 754 beschrieben, besitzen den Nachteil, daß
sie stoßempfindlich sind und bei unsachgemäßer Handhabung
gravierende Abplatzungen und Ausbrüche sowie durchgehende
Risse im Beton entstehen können, so daß die Integrität der Behälter nicht sichergestellt bleibt. Vor allem bei Transportunfällen,
wie Absturz bzw. Fall aus mehreren Metern Höhe und Bränden, können erhebliche Schäden an den Betonbehältern
auftreten, wodurch eine Gefährdung der Umgebung durch das bioschädliche Behälterinventar, z. B. durch radioaktive
Strahlung, erfolgen kann.
Der vorliegenden Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, einen Betonbehälter mit Stahlbewehrung zur Aufnahme bioschädlicher
Stoffe, insbesondere zur Aufnahme radioaktiver Abfälle, zu schaffen, bestehend aus einem Grundkörper mit
,c Deckel sowie Aufhängeeinrichtungen, der auch bei unsachgemäßer
Handhabung, Unfällen und Schadensfeuer den sicheren Einschluß des Behälterinventars ohne Gefährdung der
Umgebung ermöglicht.
2Q Diese Aufgabe wurde erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß
zumindest der Grundkörper aus einer inneren Schale und einer äußeren Schale besteht, wobei der Beton der dünneren
äußeren Schale eine geringere Druckfestigkeit als der Beton der inneren Schale besitzt. Auch der Deckel des Behälters
kann entsprechend aufgebaut sein.
Vorzugsweise beträgt die Dicke der äußeren Schale 2 bis 6 cm und ist aus einem porösem Beton gefertigt. Es ist
auch günstig, wenn der Beton der äußeren Schale geschäumte Kunststoffkügelchen enthält. Weiterhin ist es vorteilhaft,
wenn zwischen der inneren Schale und der äußeren Schale eine Schicht aus nicht brennbaren schlecht wärmeleitenden
Kunststoffen, Glasfasern oder Grafitfasern angeordnet ist. Vorzugsweise ist die innere Schale mit der äußeren Schale
durch Sollbruchstellen und/oder Verformungsbereiche aufweisende Anker verbunden.
Die Aufhängeeinrichtungen des Betonbehälters sind vorteilhafterweise
über Sollbruchstellen bildende Verknüpfungen und/oder Verformungselemente mit der Bewehrung der
5
inneren Schale verbunden. Zusätzlich können sie auch noch
mit der Bewehrung der äußeren Schale verbunden sein. Als günstig hat es sich außerdem erwiesen, wenn die Verknüpfungen
und die Verformungselemente in Beton oder anderes Dämpfungsmaterial eingebettet sind/ wobei hierzu
ein Beton verwendet wird, der die Betonqualität der äußeren Schale besitzt.
Die Abbildungen I bis IV zeigen schematisch einen erfin-■^g
dungsgemäßen Betonbehälter in beispielhafter Ausführungsform, wobei Abbildung I einen Längsschnitt, Abbildung II
die Details zwischen innerer und äußerer Schale und die Abbildungen III und IV die Anordnung der Aufhängeeinrichtungen
wiedergeben.
Der zylindrische, würfel- oder quaderförmige Betonbehälter, besteht aus einem Grundkörper (1) und einem Deckel (5),
die beide mit einer Stahlbewehrung (7) versehen sind. Außerdem sind am Betonbehälter Aufhängeeinrichtungen in
Form von Tragösen (14) oder Eckbeschlägen (16) befestigt. Im Behälterinnern befinden sich die radioaktiven Stoffe,
zumeist in einem Blechfaß (6) eingeschlossen. Der Zwischenraum zwischen Blechfaß (6), Grundkörper (1) und Deckel (5)
kann ein Verfüllmaterial enthalten. Der Grundkörper (1) und gegebenenfalls auch der Deckel (5) bestehen aus einer
inneren Schale (2) und einer äußeren Schale (3). Die innere Schale (2) ist aus Beton hoher Druckfestigkeit, z. B.
2 Schwerbeton (Druckfestigkeit: 60-64 N/mm , Dichte: 3,5-3*7
g/cm ) gefertigt und weist gegenüber der aus Beton niedrigerer Festigkeit hergestellten äußeren Schale (3)
eine wesentliche größere Dicke auf. Während die Betondicke
der inneren Schale (2) oft 15 bis 20 cm betragen kann, ist die Dicke der äußeren Schale (3) geringer als 10 cm. Die
äußere Schale (3) ist mit einer Bewehrung (8) versehen, die im Vergleich zur starken Stahlbewehrung (7) der inneren
Schale (2), welche die Sicherheits-, Trag-, Stabilitätsund gegebenenfalls die hauptsächliche Strahlenabschirmfunktion
erfüllt, von geringerer Stärke ist. Beispielsweise besteht die Bewehrung (8) aus einem Maschendrahtgeflecht,
gewelltem Lochblech oder aus einer geeigneten Drahtspirale. Die äußere Schale (3) übernimmt wegen der
entsprechend gewählten geringen Betongüte in Verbindung mit der geringeren Schichtdicke und der schwächeren Bewehrung
,p. energieverzehrende Stoßdämpfungs- und Sollbruchsfunktionen
am Behälter.
Beim Schadensfall wird nur die äußere Schale (3) beschädigt oder zerbricht, ohne daß die Sicherheitsfunktionen der
2Q inneren Schale (2) beeinträchtigt werden. Das gilt auch
für ein Schadensfeuer, das allenfalls die äußere Schale (2) beschädigt. Als günstig für die Stoßdämpfung hat es
sich erwiesen, wenn die äußere Schale (3) eine Dicke von 3 bis 6 cm aufweist. Aus Gewichts-, Dämpfungs- und Wärmeisolationsgründen
ist es vorteilhaft, als Material für die äußere Schale (3) porösen Beton zu verwenden. Dazu
geeignet sind u.a. Gasbeton, Naturbimsbeton, Blähton- und Blähschieferbeton, Hüttenbimsbeton und Aschesinterbeton.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Beton der äußeren Schale (3) geschäumte Kunststoffkügelchen enthält.
In manchen Anwendungsfällen ist es günstig, wenn zwischen
der inneren Schale (2) und der äußeren Schale (3) eine Schicht (4) aus nicht brennbaren Kunststoffen, z. B. in
geschäumter Form, Glasfasern, z.B. als Matten, oder Grafit-
/7
fasern, ζ. B. als Flies, angeordnet ist. Diese Schicht (4) verbessert wegen der elastischen Eigenschaften der
genannten Materialien zusätzlich die Stoßdämpfung und Wärmeisolation.
Der erfindungsgemäße Betonbehälter ist einfach herstellbar.
Zunächst kann die innere Schale (2), die außen mit Ankern
-0 (10) versehen ist, gefertigt werden. Dabei ist es gegebenenfalls
möglich, den äußeren Bereich der inneren Schale (2) durch Eingießen von Matten oder Draht zu verstärken.
Anschließend wird durch Ausgießen des Zwischenraumes zwischen der inneren Schale (2) und einer Betongußform
■£5 die äußere Schale (3) über die Ankerbefestigungen (11)
angegossen. Die Schicht (4) wird vor dem Betonieren der äußeren Schale (3) um die bereits betonierte innere Schale
(2) gelegt. Auch das Aufbetonieren der äußeren Schale (3)
im Deckel- und Stirnseitenbereich bereitet keine Schwierigkeiten.
Als besonders vorteilhaft hat sich herausgestellt, wenn
die innere Schale (2) mit der äußeren Schale (3) durch Sollbruchstellen (11) und/oder Verformungsbereiche (12)
aufweisende Anker (13) verbunden ist. Als Anker (13) mit Sollbruchstellen (11) können Eisenstäbe oder Drähte verwendet
werden, deren Querschnitt an der Sollbruchstelle (11), die sich entweder innerhalb der äußeren Schale (3),
innerhalb der Schicht (4) oder im Nahtstellenbereich beider Schalen befinden, entsprechend geschwächt ist. Auch sind
Anker, die sich bei Überschreitung einer zulässigen Druckbeanspruchung durch Abscheren als zwei Teile ineinanderschieben,,
einsetzbar. Als Anker (13) mit Verformungsbereichen (12), die sich in entsprechenden Positionen wie
die Sollbruchstellen (11) befinden können, sind Anker
mit Sicken oder spiralfederähnliche Anker einsetzbar. Die Anker (13) nehmen entweder Verformungsenergie auf oder
bewirken ein gezieltes Abplatzen der äußeren Schale (3) ο
und deren energieverzehrendes Zerbröseln im Bedarfsfall.
Besonders günstig ist es, wenn die Aufhängeeinrichtungen (14, 16) über Sollbruchstellen bildende Verknüpfungen
(15, 19) und/oder Verformungselemente (18) mit der Bewehrung (7) verbunden sind, wobei die Verknüpfungen
(15, 19) bzw. die Verformungselemente (18) von Beton (20), dessen Qualität der Betonqualität der äußeren Schicht (3)
entspricht, oder von anderem Dämpfungsmaterial umgeben
sind. Vorteilhafterweise werden die Aufhängeeinrichtungen (14, 16) zusätzlich mit der Bewehrung (8) der äußeren
Schale (3) verbunden.
Bei einem Fall oder starken Stoß auf die Tragösen (14) oder auf die ebenfalls als Aufhängeeinrichtungen dienenden
Eckbeschläge (16), letztere meist bei würfel- oder quaderförmigen Betonbehältern verwendet, deckel- und
auch oft bodenseitig angebracht, wird die Energie über die Sollbruchstellen bildende Verknüpfungen (15), oder
Verformungselemente (18) verzehrt.
So ist es beispielsweise möglich, die Tragösen (14) an die Bewehrung (7) der inneren Schale (2) seitlich z. B. durch
eine Schweißnaht zu verbinden, daß diese Verknüpfung (15) als Sollbruchstelle bei unzulässiger Belastung wirksam
wird.Der in einer Schutzhülse (17) befindliche Beton (20) wirkt dann als stoßdämpfender Puffer. Die innere Schale (2)
wird auf diese Weise geschützt. Die Tragöse (14) kann auch zusätzlich an der Bewehrung (8) befestigt sein. Erfolgt
ein starker Stoß oder Sturz auf die Eckbeschläge (16),
wird die zu verzehrende Energie teils über die Bewehrung (8) der äußeren Schale (3) teils über Verformungselemente (18)
bzw. als Sollbruchstellen ausgebildete Verknüpfungen (19)
5
analog der Sollbruchstelle an den Tragösen (14) auf den dann zerbröckelnden Beton (20) übertragen und vernichtet.
Anstatt des Betons (20) ist auch anderes geeignetes Dämpfungsmaterial verwendbar.
Mit seiner äußeren Schale (3) besitzt der erfindungsgemäße
Betonbehälter einen wirksamen und billigen Schutz der Integrität der inneren Schale (2) bei Fall, Stoß und Brand.
Kosten-,. Material- und Handhabungsaufwand sind gering, ,p- In vielen Anwendungsfällen kann der erfindungsgemäße
Betonbehälter sogar aufwendige und teure Stahlbehälter ersetzen.
/10
Dr.Br-hm
Claims (9)
- " '■ ■ "..-·..· 83 164 KT10.06.1983X.Transnuklear GmbH
6450 Hanau 11Patentansprüche:
10Betonbehälter zur Aufnahme bioschädlicher StoffeBetonbehälter mit Stahlbewehrung zur Aufnahme bioschädlicher Stoffe, insbesondere radioaktiver Abfälle, bestehend aus einem Grundkörper mit Deckel sowie Aufhängeeinrichtungen, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest der Grundkörper (1) aus einer inneren Schale (2) und einer äußeren Schale (3) besteht, wobei der Beton der dünneren äußeren Schale (3) eine geringere Druckfestigkeit als der Beton der inneren Schale (2) besitzt. - 2. Betonbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Schale (3) eine Dicke von 2 bis 6 cm aufweist.
- 3. Betonbehälter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekenn— zeichnet, daß das Material der äußeren Schale (3) aus porösem Beton besteht.
- 4. Betonbehälter nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Beton der äußeren Schale (3) geschäumte Kunststoffkügelchen enthält.
- 5. Betonbehälter nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der inneren Schale (2)und der äußeren Schale (3) eine Schicht (4) aus nicht 5brennbaren, schlecht wärmeleitenden Kunststoffen, Glasfasern oder Grafitfasern angeordnet ist.
- 6. Betonbehälter nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Schale (2) mit der äußeren Schale (3) durch Sollbruchstellen (11) und/oder Verformungsbereiche (12) aufweisende Anker (13) verbunden ist.,c
- 7. Betonbehälter nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufhängeeinrichtungen (14, 16) über Sollbruchstellen bildende Verknüpfungen (15, 19) und/oder Verformungselemente (18) mit der Bewehrung (7) der inneren Schale (2) verbunden sind.20
- 8. Betonbehälter nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurchgekennzeichnet, daß die Verknüpfungen (15, 19) und die Verformungselemente (18) von Beton (20), dessen Qualität der Betonqualität der äußeren Schale (3) entspricht, oder von anderem Dämpfungsmaterial umgeben sind.
- 9. Betonbehälter nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufhängeeinrichtungen (14, 16) zusätzlich mit der Bewehrung (8) der äußeren Schale (3) verbunden sind.35/3
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