DE8032545U1 - Lager- und transportbehaelter fuer mindestens eine, mit in glas eingeschmolzenen radioaktiven abfaellen gefuellte kokille - Google Patents

Description

Beschreibung;

Die vorliegende Neuerung betrifft einen Lager- und Transportbehälter vorzugsweise für mindestens eine, mit in Glas eingeschmolzenen radioaktiven Abfällen gefüllte Kokille, bestehend aus mehreren, ineinandergeschachtelten Behältern aus Beton und Stahl und/oder Blei , die jeweils mit Deckeln verschlossen sind, wobei der die Kokille enthaltende innere dichte Stahl- oder Gussbehälter in einem topfförmigen Betonabschirmbehälter angeordnet und in ihm durch eine bis zur Betonbehälteröffnung reichende Gussfüllung fixiert ist.

Die anmeldung bezieht sich auf Lagerbehälter für radioaktive Abfälle, die hauptsächlich schwache oder niedrige Aktivität aufweisen. Radioaktive Spaltproduktlösungen, die höhere Aktivitäten aufweisen und die beim Betrieb von Wiederaufarbeitungsanlagen, werden dem Stand der Technik entsprechend andererseits in bestimmte Glasarten.eingeschmolzen. Dieses Glas befindet sich in einer kokillenähnlichen Form, die nach dem Füllen durch Aufschrumpfen verschweißt geschlossen wird. Bei diesen Abfällen handelt es sich um hoch radioaktive Abfälle mit einer sehr hohen spe-

zifischen Aktivität bis zu Io Ci/1. Anlagen zur Herstellung dieser Kokillen bestehen bisher nur als Prototypen und Versuchsanlagen. Wegen der hohen Dosisleistung dieser Behälter müssen sie in Heißen Zellen gehandhabt werden. Teilweise gebendiese Abfälle, insbesondere wenn es sich um relativ frische Spaltprodukte handelt, eine erhebliche Wärme ab. Andererseits

gibt es durchaus Spaltproduktlösungen, die bereits

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derartig abgeklungen sind, daß die Wärmeentwicklung
in der Größenordnung von Io bis 2o Watt pro Kokille
liegt. Die Lagerung dieser Kokillen ist bisher weitgehendst ungelöst.

Für die Lösung dieses Problems gibt es bisher meh- |

rere Vorschläge. Einer dieser Vorschläge sieht die |

Lagerung der Kokillen im Salz eines Bergwerkes vor. |

Weitere Vorschläge gehen dahin, die Kokillen in Be- |

tonblöcken, die mit Bohrlöchern versehen sind und |

belüftet werden, zu lagern. Eine andere Möglichkeit f

ist die Lagerung dieser Kokillen in abgeschirmten f

Räumen unter gleichzeitiger Lüftung und Kühlung |

dieser Räume. $

Die technische Durchführbarkeit der bekannten Lö- |

sungen wurde bisher nur versuchsweise erprobt. Die- |

se Lösungen haben weitgehendst den Nachteil, daß f

die Abfälle in einen Transportbehälter gesetzt wer- |

den müssen und aus diesem Transportbehälter dann in g

die Lager verbracht werden. Eine Ausnahme stellt Ie- ··;

diglich die Lösung eines abgeschirmten Lagers im p

Anschluß eine Verglasungsanlage dar. Bei der Art der |

Arbeit in einer Heißen Verglasungszelle ist damit $

zu rechnen, daß die Kokillen in diesen Heißen Zellen IS

stark kontaminiert werden. Um einen einwandfreien |j Transport und eine sichere Lagerung .. gewährleisten zu können, müßten diese Kokillen außen sorgfältig fernbedient dekontaminiert werden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nun, die
Glaskokillen bereits am Entstehungsort in einen

sicheren Transportbehälter mit geringer Oberflächen-

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dosisleistung zu verpacken, der gleichzeitig als Lagerbehälter dienen kann. Die Lagerung dieser Behälter sollte möglichst in einfachen Gebäuden, die ohne grossen Aufwand an Lüftung und Kühlung gebaut werden können und nicht Flugzeug absturzsicher oder dergleichen sein müssen, erfolgen. Der Lagerplatz sollte unabhängig vom Ort der Entstehung der Abfälle sein. Dieser Behälter muß, um ihn wirtschaftlich nutzen zu können, einfach und billig herstellbar sein und gleichzeitig hohen Festigkeitsansprüchen entsprechen.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt nun die vorliegende Neuerung bei einem Behälter der eingangs beschriebenen Art vor, daß zwischen die gesamte, mit einer in der Gussfüllung im Bereich der Betonbehälteröffnung verankerten Quertraverse mit daran befestigter und aus dem Behälter ragender Trageöse vergossene Behälteranordnung in eine zusätzliche Betonabschirmung eingebracht ist, die aus einem Boden und Deckel mit dazwischenliegenden, aufeinandergesetzten, einheitlichen, ringförmigen Betonmodulen ohne Verkleidung besteht, die ohne besondere Abdichtung gegen Verschieben gesichert, aufeinandergesetzt sind und daß zwischen der vergossenen Behälterwandung und der zusätzlichen Abschirmung ein Luftspalt vorhanden ist. Die Erfindung schlägt weiterhin vor, daß die horizontalen Trennfugen bundartig abgesetzt sind und als Entlüftungsschlitze ausgebildet sind und daß die Elemente bzw. Betonmodulen mit dem Deckel und dem Bodenteil durch Mittel wie Zuganker oder dergleichen der Länge nach zusammengehalten sind. Letztlich schlägt die vorliegende Neuerung in besonders vorteilhafter Weise vor, daß die Be-

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toninodulen bzw. Elemente der zusätzlichen Betonabschirmung als einheitliche Teile untereinander auswechselbar ausgebildet sind, daß zusätzlich im Boden oder im Deckel eine abgewinkelt verlaufende Entlüftungsöffnung vorhanden ist und daß die Gussfüllung aus einer gut wärmeleitenden Gussmasse, wie z.B. Lagermetall auf der Basis von Kupfer-, Zinnlegierungen oder dergleichen, besteht.

Neu ist dabei die Lagerung von Glaskokillen in einer Kombination von Stahl- und Betonbehältern,wobei der Betonbehälter zweischalig ausgeführt wird. Dabei wird der Innenbehälter, der aus einer Stahl- und einer Betonhülle besteht, als dichter Lager- und Transportbehälter ausgebildet. Die zweite Schale aus Beton ist lediglich eine Abschirmung, die der zeitweiligen oder dauernden übertägigen Zwischenlagerung dient. Die Benutzung von Transportflaschen oder dergleichen ist nicht mehr notwendig. Ein Dekontaminieren der Glaskokillen kann ebenfalls entfallen. Die benutzen Behälter sowohl aus Stahl als auch aus Beton können in beliebiger Qualität auf konventionelle Weise hergestellt werden und sind daher wirtschaftlich zu fertigen. Die Lagerung in mehrschaligen Behältern aus Stahl und Beton vermeidet das Erstellen von aufwendigen Lagergebäuden. Für einen evtl. Abtransport der Behälter in ein späteres Endlager müssen keine besonderen Behälter beschafft werden. Der Innenbehälter ist zugleich Lager- und Transportbehälter. Die entstehende Wärme wird entweder auf geeignete Weise aus dem Beton abgeleitet, wobei dies durch gut leitende metallische Vergussmassen oder durch Lüftungsschlitze in den Abschirmungen erreicht werden kann.

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Die Neuerung stellt somit eine wesentlich wirtschaftlichere und einfach zu handhabende Alternative zu den bisher bekannten und geplanten Lösungen für die Lagerung von verglasten Spaltprodukten dar und löst die eingangs gestellte Aufgabe in optimaler Weise. Die oben skizzierten Behälter sind einfach mit konventio nellen Mitteln zu fertigen. Das Ausschleusen der Abfälle aus den Heißen Zellen wird wesentlich vereinfacht und ganze Arbeitsschritte werden eingespart. Die Innenbehälter für die Aufnahme der Glaskokillen werden standardisiert und können später als Transportbehälter zu einem evtl. Endlager dienen.

Weitere Einzelheiten werden im folgenden anhand der Figur näher erläutert, die einen Längsschnitt durch den neuen Behälter schematisch zeigen: Die Kokillen 1 enthalten radioaktive Spaltproduktlösungen, die in Glas eingeschmolzen sind. Sie sind hermetisch verschlossen und können an ihrer Oberfläche in gewissem Umfang kontaminiert sein. Um das Kontaminationsniveau der Kokillen zu senken, werden diese zuerst fernbedient in den Innenbehälter aus Stahl oder aus Sphäroguss verbracht. Das Einbringen der Kokillen 1 in diesen Behälter 2 kann über eine Art Doppeldeckel fernbedient erfolgen, so daß er außen nur geringfügig kontaminiert ist. Dieser Stahlbehälter 2 wird dann durch einarDeckel 3 verschlossen, der mit einer Dichtung "4 versehen ist, die bereits durch den stopfenartigen Dekkel 3 weitgehendst gegen die Strahlung der Kokillen 1 geschützt ist. Dieser Behälter 2, der sehr grob bearbeitet sein kann und daher einfach herzustellen ist,

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wird nun in einen topfförmigen Betonabschirmbehälter 5, der entweder aus Normal- oder aus Barytbeton gefertigt ist, eingebracht. Nach dem Einbringen ist die Kokille 1 bereits durch den Stahl 2 und durch den Betonbehälter 5 abgeschirmt, so daß die Dosisleistung an der Außenwand des Behälters 5 erheblich gemindert ist. Mit einfacheren Mitteln wird nun der Betonbehälter durch eine Traverse 6, die gleichzeitig zum Anhängen des Behälters dient, verschlossen. Diese Traverse 6 verhindert außerdem, daß der Stahlbehälter aus der Betonabschirmung, z.B. beim Umstürzen der Abschirmung, herausfallen kann. Der Zwischenraum 8 zwischen Stahlbehälter und Betonbehälter wird nun mit einer geeigneten Vergussmasse aufgefüllt. Die Traverse 6 einerseits über im Betonbehälter 5 verankerte Zugstäbe 7 mit diesem fest verbunden andererseits aber auch im oberen Bereich 9 über dem Stahlbehälter 2, d.h. im Öffnungsbereich des Betonbehälters 9 in diesem direkt in die Vergussfüllung eingegossen. An der Quertraverse 6 ist oben eine Trageöse Io befestigt, die über die Vergussfüllung des oberen Teiles 9 aus dem Betonbehälter 5 herausragt. Bei Kokillen 1 mit geringer Wärmeabgabe genügt es, die Zwischenschicht 8 aus einer Art Mörtel herzustellen. Bei Kokillen 1 mit höherer Wärmeleistung bietet es sich an, die Zwischenschicht aus einer Art Lagermetall herzustellen. Diese Lagermetalle, die im Prinzip Legierungen aus Kupfer, Zinn und ähnlichem darstellen, haben den Vorteil einer grossen Wärmeleifähigkeit. Auf diese Weise kann die entstehende Wärme von dem Beton des Behälters 5 abgeleitet und über den metallischen Stopfen im oberen Bereich dann an seine Deckfläche gebracht werden. Das

nun entstandene Gebilde stellt eine dichte und dauerhafte Umhüllung der Glaskokille 1 dar. Die Behälteranordnung kann in abgeschirmten Räumen gelagert werden, ohne daß eine besondere Belüftung notwendig ist. Ein geringfügiger Druckaufbau in der Kokille 1 wird durch den dickwandigen Stahlbehälter 2 leicht aufgefangen.

Sollte darüber hinaus eine längere Lagerung in einfachen übertägigen Gebäuden geplant sein und damit die Dosisleistung so herabgesetzt werden, daß eine jederzeitige Kontrolle des Behälters möglich ist, so wird der Innenbehälter 5 mit den Kokillen 1 in einen zweiten Betonbehälter 11 eingesetzt, dessen Abschirmstärke je nach Dosisleistung des Innenbehälters 5 variiert werden kann. Dieser Außenbetonbehälter 11 dient jetzt nur noch Abschirmzwecken. Der Behälter kann daher mit Zuluftkanälen 12 versehen werden. Zwischen dem Innenbehälter 5 und dem Außenbehälter 11 wird ein entsprechender Luftspalt 13 gelassen. Der Außenbehälter 11 wird mit einem Betondeckel 14 und einem Betonboden 17 verschlossen, der jedoch an den Seiten Entlüftungsschlitze 15 aufweist. Diese Entlüftungs- und Belüftungsschlitze 15 besitzen Abwinkelungen 18, so daß sich keine Schwächung der Abschirmwirkung ergibt.

Die bundartig abgewinkelten Entlüftungsschlitze 15 bilden Trennfugen einzelner, ringförmiger Betonmodulen bzw. Elemente 16, die in der Höhe aufeinandergesetzt und durch die Abwinkelungen 18 zentriert bzw. gegen Verschieben gesichert werden. Ihre Dicke und Höhe ist je nach Bedarfsfall variierbar, wobei zweckmäßigerweise

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von einer einheitlichen Größe zur Herstellungsvereinfachung ausgegangen wird. Auf die Elemente ist der Betondeckel 14 gesetzt, der Boden wird mit dem Betonbodenteil 17 verschlossen. Die Elemente 16 mit Boden 17 und Deckel 14 werden mittels axial durch die Elemente gesteckte Zuganker 19 zusammengehalten, welche am Boden 17 und Deckel 14 mittels Schrauben 2o verspannt sind. Der Innenbehälter 5 befindet sich nun in einem einfach zu erstellenden Außenbehälter 11, der neben der Abschirmung ein zusätzliches an Sicherheit, z.B. gegenüber Flugzeugabstürzen bietet. Die im Innenbehälter 5 entstehende Wärme wird durch natürlichen Luftzug dem Behältersystem entzogen. Eine übermäßige Erwärmung des Innenbehälters wird damit vermieden. Auf diese Weise können Standardinnenbehälter benutzt werden, die in je nach erforderlicher Abschirmung zu variierende Außenbehälter 11 eingesetzt werden. Die Innenbehälter 5 können aus den Außenbehältern 11 jederzeit wieder herausgenommen und die Außenbehälter 11 wieder benutzt werden. Diese Anordnung hat zur Folge, daß die Innenbehälter 5 ökonomisch in konventioneller Weise erstellt werden können. Die Außenbehälter 11 können aus relativ billigem Material hergestellet und den erforderlichen Abschirmungen angepaßt werden.

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■ Bezviaszeichenliste:

1 Kokille

2 innerer Stahl- oder Gussbehälter

3 Deckel

4 Dichtung

5 Betonabschirmbehälter

6 Traverse

7 Zugstäbe

8 Zwischenschicht in Form eines Ringspalts

9 oberer Bereich

10 Trageöse

11 zweiter Betonbehälter

12 Zuluftkanäle

13 Luftspalt

14 Betondeckel

15 Entlüftüngsschlitze-

16 Ringelemente bzw. Betonmodulen

17 Betonboden

18 Abwinkelungen

19 Zuganker

20 Schrauben

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Claims (6)

» Ί · ■ t I KERNFORSCHUNGSZENTRUM Karlsruhe, den 11.3.1981 KARLSRUHE GMBH PLA 8o61 Sdt/str ANR 1 002 597 Schutzansprüche;

1. Lager- und Transportbehälter vorzugsweise für mindestens eine, mit in Glas eingeschmolzenen radioaktiven Abfällen gefüllte Kokille, bestehend aus

ψ mehreren, ineinandergeschachtelten Behältern aus

jf Beton und Stahl und/oder Blei .naoh dor Patonrban "■■

% , die jeweils mit Deckeln ver-

schlossen sind, wobei der die Kokille enthaltende,

% innere dichte Stahl- oder Gussbehälter in einem

topfförmigen Betonabschirmbehälter angeordnet und in ihm durch eine bis zur Betonbehälteröffnung rei- % chende Gussfüllung fixiert ist, dadurch gekennzeich-

|i net, daß die gesamte, mit einer in der Gussfüllung

p im Bereich (9) der Betonbehälteröffnung verankerten

|: Quertraverse (6) mit daran befestigter und aus dem

Behälter (5) ragender Trageöse (lo) vergossene Be

hälteranordnung in eine zusätzliche Betonabschirmung (11) eingebracht ist,die aus einem Boden (17) ..und einem Deckel (14) mit dazwischenliegenden, aufeinandergesetzten und einheitlichen ringförmigen Betonmodulen (16)ohne Verkleidung besteht, die ohne besondere Abdichtung gegen Verschieben gesichert, aufeinandergesetzt sind und daß zwischen der vergossenen Behälterwandung (5) und der zusätzlichen Abschirmung (11) ein Luftspalt (13) vorhanden ist.

2. Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die horizontalen Trennfugen bundartig abgesetzt

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sind und als Entlüftungsschlitze (15) ausgebildet sind.

3. Behälter nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente bzw. Betonmodulen (16) mit dem Deckel (14) und dem Bodenteil (17) durch Mittel wie Zuganker (19) oder dergleichen der Länge nach zusammengehalten sind.

4. Behälter nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Betonmodulen (16) bzw. Elemente der zusätzlichen Betonabschirmung (11) als einheitliche Teile untereinander auswechselbar ausgebildet sind.

5. Behälter nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich im Boden (17) oder Deckel (14) eine abgewinkelt verlaufende Entlüftungsöffnung (12) vorhanden ist.

6. Behälter nach Ansruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Gussfüllung (8) aus einer gut wärmeleitenden Vergussmasse, wie z.B. Lagermetall auf der Basis von Kupfer-, Zinnlegierungen oder dergleichen besteht.