DE102011115044B4

DE102011115044B4 - Ceramic container and process for the disposal of radioactive waste

Info

Publication number: DE102011115044B4
Application number: DE102011115044.0A
Authority: DE
Inventors: Dr. Kerber Albert; Prof. Dr. Knorr Jürgen
Original assignee: SICERAM GmbH
Current assignee: QSIL Ceramics GmbH
Priority date: 2011-10-06
Filing date: 2011-10-06
Publication date: 2017-01-05
Anticipated expiration: 2031-10-07
Also published as: WO2013050172A1; DE102011115044A1

Abstract

Keramischer Behälter (1) zur Endlagerung von radioaktivem Abfall (100), wobei der Behälter (1) Siliziumkarbid, vorzugsweise drucklos gesintertes Siliziumkarbid, aufweist oder daraus besteht, und an seiner Innenoberfläche eine zusätzliche Materialschicht (30) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzliche Materialschicht an der Innenoberfläche Glaskohlenstoff umfasst oder daraus besteht.Ceramic container (1) for disposal of radioactive waste (100), wherein the container (1) comprises or consists of silicon carbide, preferably pressureless sintered silicon carbide, and on its inner surface has an additional material layer (30), characterized in that the additional Material layer on the inner surface comprises or consists of glassy carbon.

Description

Die Erfindung betrifft einen keramischer Behälter zur Endlagerung von radioaktivem Abfall und ein Verfahren zur Endlagerung von radioaktivem Abfall, insbesondere ein Verfahren zur langzeitstabilen Endlagerung (hoch-)radioaktiver Abfälle durch keramische Kapselung.The invention relates to a ceramic container for the final disposal of radioactive waste and a method for the final disposal of radioactive waste, in particular a method for long-term stable disposal of (high) radioactive waste by ceramic encapsulation.

Durch die Nutzung der Kernenergietechnik für zivile und militärische Zwecke sind seit Jahrzehnten radioaktive Abfälle entstanden und entstehen weiterhin. Sie enthalten vor allem künstliche, aber auch natürliche Radionuklide mit unterschiedlichen physikalischen und chemisch-toxischen Eigenschaften. Eine verantwortbare Nutzung kerntechnischer Verfahren erfordert, dass der Umgang mit radioaktiven Materialien in allen Verfahrensschritten von der Erzeugung der Radionuklide bis zu deren Beseitigung gefahrlos für Mensch und Umwelt gestaltet werden kann. Insbesondere die Nutzung der Kernspaltung in sogenannten Kernreaktoren ist unvermeidbar mit der Erzeugung beträchtlicher Mengen von (hoch-)radioaktiven Abfällen verbunden. Diese radiotoxischen Abfälle müssen nach Möglichkeit vollständig von der Biosphäre isoliert werden. Die Radiotoxizität verringert sich im Laufe der Zeit von selbst durch den radioaktiven Zerfall.Due to the use of nuclear energy technology for civil and military purposes, radioactive waste has been generated for decades and continues to develop. They mainly contain artificial, but also natural radionuclides with different physical and chemical-toxic properties. Responsible use of nuclear processes requires that the handling of radioactive materials in all process steps, from the generation of radionuclides to their elimination, can be made safe for humans and the environment. In particular, the use of nuclear fission in so-called nuclear reactors is inevitably linked to the generation of considerable quantities of (highly) radioactive waste. If possible, these radiotoxic waste must be completely isolated from the biosphere. Radiotoxicity is reduced over time by radioactive decay itself.

Die Entsorgung radioaktiver Abfälle muss den Schutz der menschlichen Gesundheit und der Umwelt heute und in Zukunft sicherstellen, ohne zukünftige Generationen in unzumutbarer Weise zu belasten.The management of radioactive waste must ensure the protection of human health and the environment today and in the future, without unduly burdening future generations.

Die Endlagerung von (hoch-)radioaktivem, wärmeentwickelndem Abfall stellt eine besondere Herausforderung dar. Trotz vielversprechender Ansätze gibt es bis heute kein endgültig akzeptiertes Konzept für eine derartiges Endlager. Es wurden aber eine Reihe von Grundsätzen und Kriterien entwickelt, die für die langzeitstabile Endlagerung (hoch-)radioaktiver Abfälle als verbindlich angesehen werden:

– Es besteht heute international Einvernehmen dafür, dass für den Schutz von Mensch und Umwelt ein sicherer Einschluss des (hoch-)radioaktiven Abfalls für 1 Million Jahre (Nachweiszeitraum) gewährleistet werden muss.
– Die Endlagerung sollte in tiefen geologischen Formationen (Untertage-Deponien) erfolgen.
– Der langzeitstabile Einschluss wird gewährleistet durch eine Kombination aus natürlichen und technischen Barrieren, bekannt als Mehr- oder Vielbarrieren-Konzept.

The disposal of (high) radioactive, heat-generating waste poses a particular challenge. Despite promising approaches, there is still no final accepted concept for such a repository. However, a number of principles and criteria have been developed that are considered binding for the long-term stable disposal of (high) radioactive waste:

- There is today an international agreement that the safe enclosure of (radioactive) waste for 1 million years (detection period) must be ensured for the protection of humans and the environment.
- Final disposal should take place in deep geological formations (underground landfills).
- The long-term stable inclusion is ensured by a combination of natural and technical barriers, known as multi-or multi-barrier concept.

Das Wirtsgestein des Endlagers bildet die geologische Barriere, gegebenenfalls im Zusammenwirken mit dem Deckgebirge. Die (geo-)technische Barriere dagegen besteht aus dem Behälter für den radioaktiven Abfall und dem Material, mit dem die Hohlräume im Wirtsgestein nach Einlagerung der Abfallbehälter verfüllt werden.The host rock of the repository forms the geological barrier, possibly in conjunction with the overburden. The (geo) technical barrier, on the other hand, consists of the container for the radioactive waste and the material with which the cavities in the host rock are filled after storage of the waste containers.

Der Transport des radioaktiven Materials aus dem Endlager in die Biosphäre ist denkbar vor allem durch Diffusion und Konvektion, aber auch durch menschliche Einwirkung. Der Zutritt von Wasser oder anderen Fluiden in das Endlager beschleunigt die Korrosion der Abfallbehälter und die Auslaugung der Abfallgebinde sowie den Transport des radioaktiven Materials.The transport of the radioactive material from the repository into the biosphere is conceivable, above all, by diffusion and convection, but also by human action. The entry of water or other fluids into the repository accelerates the corrosion of the waste containers and the leaching of the waste packages as well as the transport of the radioactive material.

Als Endlager-Gebinde haben sich bisher einige wenige Varianten als technisch machbar sowie wirtschaftlich vertretbar und damit als aussichtsreich herauskristallisiert:

– Behälter aus Metall (Gußeisen, Kupfer) für Kernreaktor-Brennelemente ohne Wiederaufbereitung,
– Verglasung von Abfällen aus der Wiederaufbereitung und Einsetzen der Glaskokillen in Edelstahlkanistern.

So far, a few variants have proven to be technically feasible and economically viable and thus promising as repository containers:

- metal containers (cast iron, copper) for nuclear reactor fuel assemblies without reprocessing,
- Glazing of waste from the reprocessing and insertion of glass kokillen in stainless steel canisters.

Als Obergrenze für die Integrität metallischer Behälter werden heute 1000 Jahre angesetzt. Bei anaerober Korrosion ist zusätzlich die Möglichkeit der Bildung von explosiven Wasserstoff-Luftgemischen gegeben, wodurch bei einer Verpuffung Risse im Wirtsgestein und damit Wegsamkeiten für den Wasserzutritt entstehen können.The upper limit for the integrity of metallic containers today is 1000 years. In the case of anaerobic corrosion, there is also the possibility of forming explosive hydrogen-air mixtures, which can result in cracks in the host rock and thus in the passage of water in the event of deflagration.

Als geeignete Glassorte für die Verglasung radioaktiver Abfälle wird Borsilikatglas angesehen. Bei Zutritt von Fluiden erfolgt eine Auslaugung. Selbst optimistische Schätzung gehen von einer totalen Auslagerung innerhalb von 1000 Jahren aus. Somit bieten beide derzeit in Betracht gezogenen Varianten der Abfallbehälter keinen Langzeitschutz bei korrosivem Angriff.Borosilicate glass is considered a suitable type of glass for the glazing of radioactive waste. When fluids enter, leaching occurs. Even optimistic estimates assume a total outsourcing within 1000 years. Thus, both currently contemplated variants of waste containers do not provide long-term protection against corrosive attack.

Aufgrund der derzeit nicht ausreichend langzeitstabilen Behälter vertraut man heute noch vor allem auf die Rückhaltefunktion des Wirtsgesteins. Danach werden für (hoch-)radioaktiven, Wärme entwickelnden Abfall als natürliche Barrieren geeignete Wirtsgesteine – meist in tiefen geologischen Formationen – in Betracht gezogen. Durch eine Reihe von Auswahlkriterien reduziert sich die Zahl der in Betracht kommenden Wirtsgesteine auf wenige Formationen, nämlich Salz, Ton und Granit.Due to the currently not sufficiently long-term stable container is still trusted today mainly on the retention function of the host rock. Thereafter, suitable host rocks are considered as natural barriers for (high) radioactive, heat-generating waste, mostly in deep geological formations. Through a number of selection criteria, the number of host rocks considered reduces to a few formations, namely salt, clay and granite.

Es besteht mittlerweile Einvernehmen, dass es nicht das ideale Wirtsgestein gibt. Mit anderen Worten: für keines der in Betracht gezogenen Wirtsgesteine kann für den Nachweiszeitraum die Rückhaltefunktion der natürlich Barriere als sicher vorausgesetzt werden. Damit sind Transportpfade für Radionuklide zwischen den Abfallgebinden und der Biosphäre sind nur denkbar, sondern als wahrscheinlich anzunehmen.There is now agreement that there is not the ideal host rock. In other words, for none of the considered host rocks can the retention function of the natural barrier be assumed to be safe for the detection period. Thus, transport paths for radionuclides between the waste packages and the biosphere are only conceivable, but likely to assume.

Aus dieser Erkenntnis ergibt sich für die Einschätzung der Langzeitstabilität eines Endlagers, das nach dem derzeitigen Stand von Wissenschaft und Technik erreicht wird, die folgende Schlussfolgerung: Bereits nach Zeiten, die nur einen Bruchteil des Nachweiszeitraumes betragen, kommt es zu Barriere-Verlusten mit der Folge der begrenzten oder totalen Freisetzung von Radionukliden aus den jeweiligen Barrieren. Der Anspruch der Rückhaltung durch mehrere intakte, gestaffelt wirkende Barrieren kann bereits nach Zeiten, die wesentlich kleiner sein können als der Nachweiszeitraum, nicht mehr aufrecht erhalten werden. Beruht die Genehmigung des Endlagers auf dem Mehrbarrieren-Konzept, dann bedeutet der absehbare teilweise bzw. totale Barriere-Verlust den Verlust der Genehmigungsvoraussetzungen und damit vice versa die Unzulässigkeit der Genehmigung. From this finding comes the following conclusion for the assessment of the long-term stability of a repository, which is achieved according to the current state of science and technology: Even after periods of only a fraction of the detection period, barrier losses occur with the consequence the limited or total release of radionuclides from the respective barriers. The claim of retention by several intact, staggered barriers can not be maintained even after times that can be significantly smaller than the detection period. If the repository's approval is based on the multi-barrier concept, then the foreseeable partial or total barrier loss means the loss of the licensing requirements and, vice versa, the inadmissibility of the permit.

Der Stellenwert des Behälters im sogenannten Mehrbarriere-System für die Langzeitsicherheit des Endlagers wird gegenwärtig völlig unterbewertet. Dementgegen ist der Behälter für den gesamten Nachweiszeitraum (1 Mio. Jahre) als integraler, unverzichtbarer Bestandteil des Mehrbarrierenkonzepts anzusehen und demzufolge entsprechend auszulegen.The importance of the container in the so-called multi-barrier system for the long-term safety of the repository is currently completely undervalued. By contrast, the container is to be regarded as an integral, indispensable component of the multi-barrier concept for the entire detection period (1 million years) and must therefore be interpreted accordingly.

Hieraus ergeben sich Forderungen an innovative Lösungen für den Behälter. Dabei soll unter anderem der Einsatz von Metallen in Endlagern vermieden werden, und es sollen technische Immobilisationsbarrieren geschaffen werden, die ihre Funktionalität über den gesamten Nachweiszeitraum behalten.This results in demands for innovative solutions for the container. Among other things, the use of metals in repositories is to be avoided, and it should be created technical immobilization barriers that retain their functionality over the entire detection period.

Aus der WO 98/44834 A1 ist ein keramischer Behälter für die Endlagerung radioaktiver Abfälle mit Verstärkungsfasern aus Siliziumkarbid bekannt, der an seiner inneren Oberfläche wenigstens eine zusätzliche Materisclschicht aufweist.From the WO 98/44834 A1 a ceramic container for the disposal of radioactive waste with reinforcing fibers of silicon carbide is known, which has on its inner surface at least one additional Materisclschicht.

Aus der RU 2 146 402 C1 ist ein weiterer und mehrschichtiger Behälter für die Endlagerung radioaktiver Abfälle bekannt, wobei wenigstens eine der Behälterschichten aus Siliziumkarbid besteht.From the RU 2 146 402 C1 a further and multi-layer container for the disposal of radioactive waste is known, wherein at least one of the container layers consists of silicon carbide.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen verbesserten Behälter und ein Verfahren zur langzeitstabilen Endlagerung von (hoch-)radioaktivem Abfall bereitzustellen.The object of the invention is to provide an improved container and a method for the long-term stable disposal of (high) radioactive waste.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Behälter gemäß Anspruch 1 gelöst.This object is achieved with a container according to claim 1.

Demgemäß wird ein Behälter vorgeschlagen, der aus einem keramischen Material besteht, der sich zur Endlagerung von radioaktivem Abfall eignet. Dieses keramische Material ist nicht metallisch. Vorzugsweise umfasst der Behälter auch keinerlei metallische Bauteile oder Komonenten oder Beimischungen. Erfindungsgemäß weist der Behälter Siliziumkarbid auf oder besteht daraus, und weist an seiner Innenoberfläche eine zusätzliche Materialschicht auf. Vorzugsweise weist das eingesetzte Siliziumkarbid keine offenen Poren auf, sodass es eine hohe Gasdichte aufweist und im Wesentlichen gasundurchlässig ist.Accordingly, a container is proposed, which consists of a ceramic material which is suitable for the disposal of radioactive waste. This ceramic material is not metallic. Preferably, the container does not include any metallic components or components or admixtures. According to the invention, the container comprises or consists of silicon carbide and has an additional material layer on its inner surface. Preferably, the silicon carbide used has no open pores so that it has a high gas density and is substantially gas-impermeable.

Der Behälter weist typischerweise einen Behälterkörper und wenigstens einen passgenau auf diesen Behälterkörper abgestimmten Deckel auf. Der Behälter, ggf. der Behälterkörper und der Deckel definiern einen Hohlraum, der den Innenraum des Behälters darstellt und zur Aufnahme des radioaktiven Materials dient. Dieser Innenraum ist bei versiegeltem Deckel bestimmungsgemäß Fluiddicht von der Außenwelt abgeschnitten. Der Behälterkörper hat vorzugsweise eine hohlzylindrische Form, wobei der Deckel eine Stirnseite des Hohlzylinders abdecken kann. Selbstverständlich sind jedoch auch andere, zweckmäßige Gestalten denkbar.The container typically has a container body and at least one lid precisely matched to this container body. The container, possibly the container body and the lid define a cavity which represents the interior of the container and serves to receive the radioactive material. This interior is intended sealed fluid sealed from the outside world with sealed lid. The container body preferably has a hollow cylindrical shape, wherein the lid can cover an end face of the hollow cylinder. Of course, however, other functional shapes are conceivable.

In einer Ausführungsform wird der gesamte Innenraum des Behälters duch die zusätzliche Materialschicht ausgekleidet.In one embodiment, the entire interior of the container is lined by the additional layer of material.

Der Behälter kann beispielsweise zur Aufnahme von Glaskokillen, d. h. verglaster radioaktiver Abfälle, Brennstäben oder Brennstabsegmenten, oder Kugel-Brennelementen (Pebbles) dienen, die gegebenenfalls zum Zwecke der Lagerung im Innenraum in einer Graphitmatrix eingebettet sind.The container can be used, for example, to hold glass cans, i. H. vitrified radioactive waste, fuel rods or fuel rod segments, or spherical fuel elements (pebbles) serve, which are optionally embedded for the purpose of storage in the interior in a graphite matrix.

In einer Ausführungsform wird als Behältermaterial drucklos gesintertes Siliziumkarbid verwendet, an dessen Innenoberfläche (d. h. an der dem Hohlraum zugewandten Oberfläche) eine zusätzliche Materialschicht aufgetragen ist.In one embodiment, pressure-sintered silicon carbide is used as the container material, on the inner surface of which (i.e., on the surface facing the cavity) an additional layer of material is applied.

Siliziumkarbid weist günstige Eigenschaften für eine derartige Anwendung auf. Es besitzt eine sehr hohe Korrosions- und Temperaturbeständigkeit, sowie eine hohe Wärmeleitfähigkeit und Thermoschockbeständigkeit. Siliziumkarbid ist ferner extrem hart und auch unempfindlich gegen Strahlung. Drucklos gesintertes Siliziumkarbid weist eine hohe Gasdichte auf, da es keine offenen Poren hat. Am Siliziumkarbid findet keine Korrosion oder Auslaugung statt. Eine Gasbildung durch anaerobe Korrosion, wie sie bei metallischen Behältern beobachtet wird, wird vermieden.Silicon carbide has favorable properties for such an application. It has a very high corrosion and temperature resistance, as well as a high thermal conductivity and thermal shock resistance. Silicon carbide is also extremely hard and also insensitive to radiation. Pressure-sintered silicon carbide has a high gas density because it has no open pores. There is no corrosion or leaching on the silicon carbide. Gas formation by anaerobic corrosion, as observed in metallic containers, is avoided.

Eine der wichtigsten Kenngrößen eines Behälters bei der Endlagerung von radioaktivem Abfall stellt die Diffusionsgeschwindigkeit der radioaktiven Elemente durch dessen Wände dar. Diese Diffusionsgeschwindigkeit hängt im Wesentlichen von der Stärke der Behälterwände und dem Diffusionskoeffizienten der betreffenden Nuklide im Wandmaterial dar. Der Diffusionskoeffizient ist wiederum temperaturabhängig.One of the most important characteristics of a container in the disposal of radioactive waste represents the diffusion rate of the radioactive elements through its walls. This diffusion rate depends essentially on the strength of the container walls and the diffusion coefficient of the nuclides in question in the wall material The diffusion coefficient is again temperature-dependent.

Die Durchbruchszeit von Nukliden durch die Wandbarriere kann über die Formel t_B = L²/6D angenähert werden, wobei t_B die Durchbruchszeit, L die Wanddicke und D der Diffusionskoeffizient ist. In Siliziumkarbid konnte in verschiedenen Studien für viele gängigen radioaktiven Isotope eine sehr geringe Diffusionsrate bei entsprechenden Arbeitstemperaturen festgestellt werden, in der Regel von weniger als 10^–17 m² ^.s^–1. Unter der Voraussetzung, dass die Durchbruchzeit mindestens 1 Million Jahre, d. h. in etwa 10¹³ Sekunden betragen soll, so ergibt sich, dass bereits eine Wanddicke von 1 cm für eine entsprechende Retention ausreichend wäre. Für die Bestimmung des Diffusionskoeffizienten spielt nur das Konzentrationsgefälle der jeweils betrachteten Nuklidsorte an der Behälterwand eine Rolle. Die Diffusionsvorgänge der verschiedenen Nuklidsorten beeinflussen sich nicht gegenseitig (Superpositionsprinzip).The breakthrough time of nuclides through the wall barrier can be determined by the formula t_B = L²/ 6D, where t_B the breakthrough time, L is the wall thickness and D is the diffusion coefficient. In silicon carbide, various studies have found a very low diffusion rate for many common radioactive isotopes at operating temperatures, typically less than 10^-17 m² ^,s^-1, Assuming that the breakthrough time is at least 1 million years, ie. H. in about 10¹³ Seconds, it follows that even a wall thickness of 1 cm would be sufficient for a corresponding retention. For the determination of the diffusion coefficient, only the concentration gradient of the respectively considered type of nuclide on the container wall plays a role. The diffusion processes of the different types of nuclides do not influence each other (superposition principle).

Die zusätzliche Materialschicht an der Innenoberfläche des Behälters umfasst Glaskohlenstoff (glassy carbon) oder besteht daraus. Glaskohlenstoff ist für diesen Anwendungszweck besonders geeignet, da er hochtemperaturbeständig ist, und eine hohe Härte und Thermobeständigkeit aufweist. Ferner ist Glaskohlenstoff extrem resistent gegenüber chemischen Attacken und besitzt eine geringe Durchlässigkeit für Gase und andere Fluide. Auch ist Glaskohlenstoff ein sehr guter elektrischer Leiter. Die Diffusionsgeschwindigkeit gängiger Nuklidsorten in Glaskohlenstoff ist sehr gering.The additional layer of material on the inner surface of the container comprises or consists of glassy carbon. Glassy carbon is particularly suitable for this application, since it is resistant to high temperatures, and has a high hardness and thermal resistance. Furthermore, glassy carbon is extremely resistant to chemical attack and has low permeability to gases and other fluids. Glassy carbon is also a very good conductor of electricity. The rate of diffusion of common nuclides in glassy carbon is very low.

Ohne diese zusätzliche Barriere ist die Diffusion in der eben beschriebenen Art und Weise im Wesentlichen durch das Konzentrationsgefälle an der Behälterwand bestimmt. Als Arbeitshypothese für die Funktionsfähigkeit einer derartigen durch die zusätzliche Materialschicht gebildete Diffusionsbarriere wird derzeit angenommen, dass die diffundierenden Nuklide aufgrund des intensiven Strahlungsfeldes im Inneren des Behälters ionisiert werden, wobei frei werdende Elektronen über die leitfähige Wand abgeleitet werden. Die Materialschicht an der Innenoberfläche des Behälters wird so zu einer Ionenfalle. Es kommt daher zum Aufbau einer Coulombarriere die, unabhängig von der Nuklidsorte, auf alle nachrückenden Ionen (ebenfalls ionisierten Nuklide) wirkt und damit auch die konzentrationsabhängige Diffusion aller Nuklidsorten hemmt.Without this additional barrier, the diffusion in the manner just described is essentially determined by the concentration gradient on the container wall. As a working hypothesis for the operability of such a diffusion barrier formed by the additional material layer, it is currently assumed that the diffusing nuclides are ionized due to the intense radiation field inside the container, whereby released electrons are dissipated via the conductive wall. The material layer on the inner surface of the container thus becomes an ion trap. Therefore, a coulomb barrier is created, which, regardless of the type of nuclide, acts on all subsequent ions (also ionized nuclides) and thus also inhibits the concentration-dependent diffusion of all nuclide species.

In einer Ausführungsform beträgt die Wandstärke des Behälters aus Siliziumkarbid zwischen 0,5 und 10 cm, vorzugsweise zwischen 1 und 5 cm. Die Schichtdicke der als Diffusionsbarriere wirkenden zusätzlichen Materialschicht kann beispielsweise zwischen 1 μm und 5 mm, vorzugsweise zwischen 1,5 μm und 1 mm betragen. In einer Ausführungsform ist die Schichtdicke der zusätzlichen Materialschicht an der Innenoberfläche geringer als die Stärke der Behälterwand aus Siliziumkarbid.In one embodiment, the wall thickness of the silicon carbide container is between 0.5 and 10 cm, preferably between 1 and 5 cm. The layer thickness of the additional material layer acting as a diffusion barrier can be, for example, between 1 μm and 5 mm, preferably between 1.5 μm and 1 mm. In one embodiment, the layer thickness of the additional material layer on the inner surface is less than the thickness of the container wall of silicon carbide.

In einer Ausführungsform stellt der erfindungsgemäße Behälter einen Innenbehälter dar, der von außen zusätzlich von einem oder mehreren Behältern aus Metall oder keramischen Baustoffen umgeben wird. Der Behälter kann auch integral mit weiteren Mantelschichten aus Metall oder keramischen Baustoffen verbunden sein. Geeignete Metalle umfassen beispielsweise Edelstahl, Gusseisen, Kupfer und dergleichen. Geeignete keramische Baustoffe umfassen beispielsweise Silikate. Diese zusätzlichen Schichten bzw. Außenbehälter können die Stabilität, Handhabbarkeit und dergleichen des erfindungsgemäßen Behälters erhöhen und je nach Ausbildung eine zusätzliche geotechnische Barriere für den Einschluss des radioaktiven Abfalls darstellen.In one embodiment, the container according to the invention is an inner container, which is additionally surrounded from the outside by one or more containers made of metal or ceramic building materials. The container may also be integrally connected to further cladding layers of metal or ceramic building materials. Suitable metals include, for example, stainless steel, cast iron, copper and the like. Suitable ceramic building materials include, for example, silicates. These additional layers or outer containers can increase the stability, manageability and the like of the container according to the invention and, depending on the design, represent an additional geotechnical barrier for the inclusion of the radioactive waste.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Endlagerung von radioaktivem Abfall. Dieses Verfahren umfasst das Einbringen des radioaktiven Abfalls in einen erfindungsgemäßen Behälter und das gasdichte Verschließen des Behälters.The invention further relates to a process for the disposal of radioactive waste. This method comprises introducing the radioactive waste into a container according to the invention and the gas-tight closure of the container.

Der radioaktive Abfall kann beispielsweise in der Form von gegebenenfalls gestückelten Brennstäben, Glaskokillen oder Kugel-Brennelementen eingebracht werden. Er kann vor, während oder nach der Einbringung gegebenenfalls in eine Graphitmatrix eingeschlossen oder mit Graphit oder anderen Materialien umfüllt werden. Auch die Zugabe von Buffer-Elementen zwischen dem gelagerten Material und den Behälterwänden kann vorgesehen sein, um einen direkten Kontakt, welcher zu mechanischen oder thermischen Beschädigungen am Behälter führen könnte, zu unterbinden.The radioactive waste can be introduced, for example, in the form of optionally fragmented fuel rods, glass cans or ball fuel assemblies. It may optionally be enclosed in a graphite matrix, or filled with graphite or other materials before, during or after incorporation. The addition of buffer elements between the stored material and the container walls may also be provided in order to prevent a direct contact, which could lead to mechanical or thermal damage to the container.

Durch das gasdichte Verschließen, welches elementar für das erfindungsgemäße Verfahren ist, wird ein Zusammentritt von radioaktivem Material und Fluiden, über welche das radioaktive Material nach außen gelangen könnte, effektiv verhindert.By the gas-tight closure, which is elementary to the method according to the invention, a combination of radioactive material and fluids over which the radioactive material could escape to the outside is effectively prevented.

In einer Ausführungsform erfolgt das gasdichte Verschließen des Behälters durch das Verbinden eines Grundkörpers und eines Deckels des Behälters durch ein Laser-Fügeverfahren, d. h. durch eine thermische Verbindung zweier aufeinander abgestimmter Flächen durch Lasereinwirkung. Aufeinanderliegende Oberflächen des Grundkörpers und Deckels werden dabei durch die Einwirkung eines Lasers erweicht bzw. aufgeschmolzen, und bilden eine Fügenaht. So wird eine hochschmelzende, thermoschockbeständige Glasnaht zwischen den Siliziumkarbidbausteinen erhalten. Es ist vorzugsweise keine Präparierung oder Metallisierung der keramischen Oberfläche, und/oder kein Vorheizen vorgesehen bzw. notwendig. Das Laser-Fügeverfahren weist kurze Prozesszeiten auf und resultiert in dünnen Nähten, die typischerweise keine Poren oder Risse aufweisen und darüber hinaus eine sehr geringe Heliumdiffusionsrate (vorzugsweise kleiner 10^–8 mbar·l/s) und eine sehr hohe mechanische Festigkeit (vorzugsweise jenseits von 70% der Festigkeit der verbleibenden Sic-(Matrix) aufweisen. Die Stärke der Glasnaht ist vorzugsweise geringer als 200 μm, weiter vorzugsweise geringer als 100 μm.In one embodiment, the gas-tight closure of the container by connecting a base body and a lid of the container by a laser joining process, ie by a thermal connection of two coordinated surfaces by laser action takes place. Superimposed surfaces of the base body and lid are softened or melted by the action of a laser, and form a joint seam. Thus, a high-melting, thermal shock-resistant glass seam is obtained between the Siliziumkarbidbausteinen. It is preferably not a preparation or metallization of the ceramic surface, and / or provided no preheating or necessary. The laser joining method has short process times and results in thin seams, which typically have no pores or cracks and moreover, a very low helium diffusion rate (preferably less than 10 ^-8 mbar · l / s) and a very high mechanical strength (preferably beyond 70% of the strength of The thickness of the glass seam is preferably less than 200 μm, more preferably less than 100 μm.

Unabhängig von oder zusätzlich zu der gasdichten Verbindung durch das Laser-Fügeverfahren kann das gasdichte Verschließen in einer Ausführungsform durch ein Aneinanderpressen des Deckels und des Grundkörpers durch äußeren und/oder inneren Druck, vorzugsweise durch äußeren Druck eines den Behälter umgebenden Füllmaterials oder Wirtsgesteins erfolgen. Dabei ist typischerweise vorgesehen, dass die Berührungsflächen eines Grundkörpers und eines Deckels des Behälters so gestaltet sind, dass sie formschlüssige Anpressflächen umfassen.Regardless of or in addition to the hermetic connection by the laser joining method, the gas-tight closure in one embodiment can be achieved by pressing the lid and the base together by external and / or internal pressure, preferably by external pressure of a filler or host rock surrounding the container. It is typically provided that the contact surfaces of a base body and a lid of the container are designed so that they comprise positive contact surfaces.

Unabhängig von oder zusätzlich zu einer oder beiden der vorgenannten Maßnahmen kann in einer Ausführungsform die Berührungsfläche, der Berührungsbereich und/oder die Fügenaht zwischen einem Grundkörper und einem Deckel des Behälters mit einer keramischen Masse abgedichtet werden, um einen gasdichten Verschluss bereitzustellen oder zusätzlich zu verbessern.Regardless of or in addition to one or both of the foregoing, in one embodiment, the interface, contact area and / or seam between a body and a lid of the container may be sealed with a ceramic mass to provide or additionally enhance a gas tight seal.

In einer Ausführungsform kann durch Lasergravur oder andere Gravur auf der Außenseite des Behälterkörpers und/oder des Deckels eine geeignete Symbolik aufgebracht werden, um den Inhalt des Behälters dauerhaft zu kennzeichnen. Dabei ist denkbar, dass die Gravur so angebracht wird, dass sie sich über den Berührungsbereich zwischen dem Behälterkörper und dem Deckel erstreckt, und so als Siegel wirkt. In dieser Weise kann jede nachträgliche Öffnung des Behälters erkannt werden.In one embodiment, suitable imagery may be applied by laser engraving or other engraving on the exterior of the container body and / or lid to permanently mark the contents of the container. It is conceivable that the engraving is applied so that it extends over the contact area between the container body and the lid, and thus acts as a seal. In this way, any subsequent opening of the container can be detected.

In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner die Einlagerung des verschlossenen Behälters in ein Wirtsgestein. Geeignete Wirtsgesteine umfassen beispielsweise Salz, Granit oder Ton. Dadurch wird zusätzlich zur technischen Barriere eine geologische Barriere erzeugt. Die Einlagerung des verschlossenen Behälters kann gegebenenfalls nach einer Kennzeichnung und/oder Ummantelung und/oder Zusammenfassung mehrerer Behälter und/oder Einbringung in weitere Behälter erfolgen.In one embodiment, the method further comprises incorporating the sealed container in a host rock. Suitable host rocks include, for example, salt, granite or clay. This creates a geological barrier in addition to the technical barrier. The storage of the sealed container may optionally take place after labeling and / or sheathing and / or combining several containers and / or introduction into further containers.

In einer Ausführungsform umfasst das erfindungsgemäße Verfahren ferner das Verfüllen des eingelagerten Behälters mit einem geeigneten Füllmaterial. Geeignete Füllmaterialien umfassen beispielsweise Kiesel, Salz und dergleichen.In one embodiment, the method according to the invention further comprises filling the stored container with a suitable filling material. Suitable fillers include, for example, silica, salt, and the like.

In einer Ausführungsform können mehrere Behälter vor der Einlagerung in das Wirtsgestein und der Verfüllung zu Gebinden zusammengefasst werden, beispielsweise durch Gewebe aus keramischen Fasern. Anschließend können die Gebinde, wie oben im Zusammenhang mit den Behältern beschrieben, in das Wirtsgestein eingelagert und gegebenenfalls verfüllt werden.In one embodiment, a plurality of containers may be pooled prior to incorporation into the host rock and backfill, for example, by ceramic fiber webs. Subsequently, the containers, as described above in connection with the containers, stored in the host rock and optionally filled.

In einer Ausführungsform können ein oder mehrere Behälter in Container, beispielsweise Container aus mit Keramikfasern verstärktem Beton oder anderen silikatischen Materialien derart eingesetzt werden, dass Abstände zwischen den Behältern und den Containerwänden eingehalten werden. Die Zwischenräume innerhalb der Container können durch Verfüllen mit geeigneten Materialien, beispielsweise keramischen Materialien wie Betonit ausgefüllt werden. Anschließend können die Container, wie oben im Zusammenhang mit den Behältern beschrieben, in das Wirtsgestein eingelagert und gegebenenfalls verfüllt werden.In one embodiment, one or more containers may be placed in containers, such as containers of ceramic fiber reinforced concrete or other silicate materials, such that spacing between the containers and the container walls is maintained. The interstices within the containers can be filled by filling with suitable materials, for example ceramic materials such as concrete. Subsequently, the containers, as described above in connection with the containers, stored in the host rock and optionally filled.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgend anhand der Figuren beschriebenen Ausführungsbeispiele. In den Figuren zeigen:Further details and advantages of the invention will become apparent from the embodiments described below with reference to FIGS. In the figures show:

1: eine Außenansicht eines erfindungsgemäßen Behälters, 1 : an exterior view of a container according to the invention,

2: eine Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Behälters, 2 : a sectional view of a container according to the invention,

3: Schnittdarstellungen eines erfindungsgemäßen Behälters mit radioaktiven Abfällen im Innenraum, 3 : Sectional views of a container according to the invention with radioactive waste in the interior,

4: eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Behälters im Endlager, 4 : a schematic representation of a container according to the invention in the repository,

5: eine schematische Veranschaulichung einer Arbeitshypothese zur Wirkungsweise der zusätzlichen Materialschicht an der Innenoberfläche des erfindungsgemäßen Behälters als Diffusionsbarriere, 5 FIG. 2: a schematic illustration of a working hypothesis for the mode of action of the additional material layer on the inner surface of the container according to the invention as a diffusion barrier, FIG.

6: eine Explosionsdarstellung eines erfindungsgemäßen Behälters samt Inhalt sowie eine Darstellung zu dessen gasdichten Verschließens mittels Laser-Fügeverfahren, 6 : an exploded view of a container according to the invention together with its contents and a representation for its gas-tight closing by means of laser joining methods,

7: eine Abbildung eines versiegelten erfindungsgemäßen Behälters, 7 Fig. 1: an illustration of a sealed container according to the invention,

8: vergrößerte Darstellungen einer Glasnaht zwischen Grundkörper und Deckel eines erfindungsgemäßen Behälters nach deren Laser-Versiegelung, 8th : enlarged views of a glass seam between the base body and lid of a container according to the invention after its laser sealing,

9: eine Lasergravur an der Außenseite eines erfindungsgemäßen Behälters, und 9 a laser engraving on the outside of a container according to the invention, and

10: verschiedene Einlagerungsformen erfindungsgemäßer Behälter in Endlagern. 10 : various storage forms according to the invention containers in repositories.

1a zeigt den Grundkörper 10 eines erfindungsgemäßen Behälters 1 in einer perspektivischen Außenansicht. Der Grundkörper 10 weist eine hohlzylindrische Form mit einem Innenraum 5 und einer Mantelfläche 20 auf. An der Unterseite ist der Grundkörper 10 durch eine Bodenplatte 15 (in 1a nicht dargestellt), die integral mit der Mantelfläche 20 gefertigt ist, verschlossen. Mantelfläche 20 und Bodenplatte 15 bestehen aus drucklos gesintertem Siliziumkarbid. 1a shows the main body 10 a container according to the invention 1 in a perspective exterior view. The main body 10 has a hollow cylindrical shape with an interior 5 and a lateral surface 20 on. At the bottom is the main body 10 through a floor plate 15 (in 1a not shown) integral with the lateral surface 20 is made, closed. lateral surface 20 and bottom plate 15 consist of pressureless sintered silicon carbide.

1b zeigt den in 1a dargestellten Behälterkörper 10 gemeinsam mit einem Deckel 40, welche sich gemeinsam zu einem erfindungsgemäßen Behälter 1 ergänzen. Der Deckel 40 weist eine kreisrunde, plattenförmige Gestalt auf, wobei der Durchmesser des Kreises dem Außendurchmesser des hohlzylinderförmigen Behälterkörpers 10 entspricht. Der Deckel 40 ist, wie auch der Behälterkörper 10, aus drucklos gesintertem Siliziumkarbid gefertigt. Die obere Abschlußkante des Behälterkörpers 10 ist so ausgebildet, dass eine horizontale, glatte Fläche gebildet wird, auf der der plattenförmige Deckel 40 aufliegt und im Verlauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens gasdicht verbunden werden kann. 1b shows the in 1a shown container body 10 together with a lid 40 which together form a container according to the invention 1 complete. The lid 40 has a circular, plate-like shape, wherein the diameter of the circle to the outer diameter of the hollow cylindrical container body 10 equivalent. The lid 40 is as well as the container body 10 , manufactured from pressureless sintered silicon carbide. The upper end edge of the container body 10 is formed so that a horizontal, smooth surface is formed, on which the plate-shaped lid 40 rests and can be connected gas-tight in the course of a method according to the invention.

1c zeigt den in 1b dargestellten Behälter 1, wobei der Deckel 40 nahtlos auf dem Behälterkörper 10 aufliegt. 1c shows the in 1b illustrated container 1 , where the lid 40 seamless on the container body 10 rests.

In 2 ist eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Behälters 1 in einer Schnittdarstellung gezeigt, sodass der Innenraum 5 und die Bodenplatte 15 des Behälterkörpers sichtbar werden. Der Behälterkörper ist so ausgebildet, wie dies bereits im Zusammenhang mit 1a beschrieben wurde. Auf die dortige Beschreibung wird insoweit verwiesen. Der Deckel 40 des Behälters 1 weist auch in dieser Ausführungsform eine kreisförmige Platte auf, wie diese in Zusammenhang mit 1b beschrieben wurde. Ferner weist der Deckel einen Fortsatz 41 auf, der ebenfalls die Gestalt einer kreisförmigen Platte hat, an der Unterseite, d. h. an der dem Innenraum 5 zugewandten Seite des plattenförmigen Teils des Deckels 40 direkt an diesen anschließt. Der plattenförmige Teil und der Fortsatz 41 sind konzentrisch und parallel zueinander angeordnet. Der Außendurchmesser des Fortsatzes 41 entspricht dem Innendurchmesser des hohlzylindrischen Behälterkörpers 10. Der Fortsatz 41 wird beim Verschließen des Behälters 1 in den oberen Bereich der Ausnehmung 5 eingeführt, sodass die Seitenflächen des Fortsatzes 41 formschlüssig an der Innenoberfläche des Mantels 20 anliegen. Wenn nun von außen ein Druck auf den Mantel 20 des Behälterkörpers wirkt, so werden dessen Innenflächen durch eine, trotz der extremen Härte des Siliziumkarbids stattfindenden, geringfügigen Materialverformung an die Seitenoberfläche des Fortsatzes 41 gepresst. So kann eine Fluidbarriere entstehen.In 2 is another embodiment of a container according to the invention 1 shown in a sectional view, so the interior 5 and the bottom plate 15 of the container body become visible. The container body is formed as already associated with 1a has been described. On the local description is made in this regard. The lid 40 of the container 1 also has a circular plate in this embodiment, as in connection with 1b has been described. Furthermore, the lid has an extension 41 on, which also has the shape of a circular plate, at the bottom, ie at the interior 5 facing side of the plate-shaped part of the lid 40 directly connected to this. The plate-shaped part and the extension 41 are concentric and arranged parallel to each other. The outer diameter of the extension 41 corresponds to the inner diameter of the hollow cylindrical container body 10 , The extension 41 will when closing the container 1 in the upper area of the recess 5 introduced so that the side surfaces of the extension 41 positive fit on the inner surface of the shell 20 issue. If now from the outside a pressure on the coat 20 of the container body, so its inner surfaces by a, taking place despite the extreme hardness of the silicon carbide, slight material deformation to the side surface of the extension 41 pressed. This can create a fluid barrier.

3a zeigt die im Zusammenhang mit 1a bis 1c beschriebene Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Behälters in einer Schnittdarstellung, sodass die Bodenplatte 15 und der Innenraum 5 sichtbar sind. In 3b bis 3d sind im inneren Hohlraum 5 des Behälters 1 verschiedene Formen (100, 100a, 100b) radioaktiven Abfalls 100 eingelagert. In 3b ist das eingelagerte, radioaktive Material eine Glaskokille 100, welche durch Verglasung von Abfällen aus der Wiederaufbereitung von Kernreaktor-Brennelementen erhalten werden. 3a shows the related 1a to 1c described embodiment of a container according to the invention in a sectional view, so that the bottom plate 15 and the interior 5 are visible. In 3b to 3d are in the inner cavity 5 of the container 1 different shapes ( 100 . 100a . 100b ) radioactive waste 100 stored. In 3b the stored, radioactive material is a glass kool 100 obtained by vitrification of waste from the reprocessing of nuclear reactor fuel assemblies.

In 3c sind Segmente 100a von verbrauchten Brennstäben eines Kernreaktors eingelagert, die durch Zerkleinern dieser Brennstäbe erhalten werden. In 3d sind ausgebrannte Kugel-Brennelemente 100b (Pebbles) eingelagert. Zur Stabilisierung dieser Pebbles im Innenraum 5 sind diese in eine Graphitmatrix 101 eingebettet. Die Graphitmatrix 101 bewirkt, dass die Pebbles 100b im Innenraum 5 ortsfest gehalten werden, und dass eine Berührung mit den Behälterwänden 20 vermieden wird.In 3c are segments 100a stored by spent fuel rods of a nuclear reactor, which are obtained by crushing these fuel rods. In 3d are burned-out ball fuel elements 100b (Pebbles) stored. To stabilize these pebbles in the interior 5 these are in a graphite matrix 101 embedded. The graphite matrix 101 causes the pebbles 100b in the interior 5 be held stationary, and that a contact with the container walls 20 is avoided.

4 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Behälters 1 in einer Endlagerstätte. Die Endlagerstätte ist schematisch durch Gestein 200 dargestellt, das ein Bohrloch 210 aufweist. Der Behälter 1 weist einen hohlzylinderförmigen Mantel 20, eine integral mit diesem gefertigte Bodenplatte 15, und einen mit dem Mantel 20 laserverschlossenen Deckel 40 auf. Durch Bodenplatte 15, Mantel 20 und Deckel 40 wird der Hohlraum 5 definiert, in dem radioaktives Material eingelagert ist. Die Innenoberflächen sowohl des Mantels 20 als auch des Bodens 15 und Deckels 40 sind jeweils mit einer zusätzlichen Materialschicht aus Glaskohlenstoff ausgekleidet. Die Auskleidung 30 ist vollflächig, sodass der komplette Innenraum 5 von einer Glaskohlenstoffschicht 30 umgeben ist. Diese stellt eine zusätzliche Diffusionsbarriere für radioaktive Elemente dar. 4 shows a schematic representation of a container according to the invention 1 in a final deposit. The final deposit is indicated schematically by rocks 200 shown that a borehole 210 having. The container 1 has a hollow cylindrical shell 20 , an integrally made with this bottom plate 15 , and one with the coat 20 laser-sealed lid 40 on. Through bottom plate 15 , Coat 20 and lid 40 becomes the cavity 5 defined, is stored in the radioactive material. The inner surfaces of both the coat 20 as well as the soil 15 and lids 40 are each lined with an additional material layer of glassy carbon. The lining 30 is full surface, so the entire interior 5 from a glassy carbon layer 30 is surrounded. This represents an additional diffusion barrier for radioactive elements.

5 zeigt eine schematische Veranschaulichung einer Arbeitshypothese zur Wirkungsweise der zusätzlichen Materialschicht an der Innenoberfläche des erfindungsgemäßen Behälters als Diffusionsbarriere. Radioaktive Nuklide 310 im Innenraum 5 des Behälters diffundieren in Abwesenheit dieser zusätzlichen Diffusionsschicht, wie dies in der oberen Hälfte der Figur dargestellt ist, unabhängig voneinander und getrieben durch den Konzentrationsgradienten, durch die Siliziumkarbidschicht 20. Dabei durchwandern die Nuklide zunächst die Siliziumkarbidschicht 20 (Nuklid 311) und verlassen den Behälter anschließend nach außen (Nuklid 312). Durch die niedrigen Diffusionskoeffizienten der radioaktiven Nuklide in Siliziumkarbid ist diese Diffusion sehr langsam. Dennoch ist es ein Anliegen, diese Diffusion weiter zu unterbinden. Durch das Anbringen einer zusätzlichen Materialschicht 30 aus Glaskohlenstoff, wie dies in der unteren Hälfte der 5 dargstellt ist, entsteht eine zusätzliche Diffusionsbarriere. Radioaktive Nuklide 310 im Innenraum 5 des Behälters dringen zunächst in diese Diffusionsbarriere ein (Nuklid 312), und werden im weiteren Verlauf durch die herrschende radioaktive Strahlung ionisiert, d. h. Elektronen werden aus der Elektronenhülle der betreffenden Elemente herausgeschlagen. Durch die elektrisch leitenden Eigenschaften des Glaskohlenstoffs werden diese herausgeschlagenen Elektroden abgeleitet, und die zurückbleibenden Nuklide stellen einzelne, positive Ladungsträger dar, die in der Schicht eingelagert bleiben (Nuklid 316). Dadurch entsteht eine positiv geladene Schicht, die auf weitere durch Ionisierung positiv aufgeladene Teilchen (Nuklid 320) abstoßend wirken. So können im Vergleich zum Fehlen der zusätzlichen Materialschicht nur mehr wenige Nuklide (Nuklid 317) diese Barriere passieren, sodass die Diffusion insgesamt abnimmt. 5 shows a schematic illustration of a working hypothesis on the operation of the additional material layer on the inner surface of the container according to the invention as a diffusion barrier. Radioactive nuclides 310 in the interior 5 of the container, in the absence of this additional diffusion layer, as shown in the upper half of the figure, diffuse independently and driven by the concentration gradient through the silicon carbide layer 20 , The nuclides first pass through the silicon carbide layer 20 (Nuclide 311 ) and then leave the container to the outside (nuclide 312 ). Due to the low diffusion coefficients of radioactive nuclides in silicon carbide, this diffusion is very slow. Nevertheless, it is important to further prevent this diffusion. By attaching an additional layer of material 30 from glassy carbon, as in the lower half of the 5 dargstellt, creates an additional diffusion barrier. Radioactive nuclides 310 in the interior 5 of the container first penetrate into this diffusion barrier (nuclide 312 ), and are subsequently ionized by the prevailing radioactive radiation, ie electrons are knocked out of the electron shell of the relevant elements. Due to the electrically conductive properties of the glassy carbon these knocked-out electrodes are derived, and the remaining nuclides are single, positive charge carriers that remain embedded in the layer (nuclide 316 ). This results in a positively charged layer, which depends on further particles positively charged by ionization (nuclide 320 ) look repugnant. Thus, compared to the absence of the additional material layer only a few nuclides (nuclide 317 ) pass through this barrier so that the diffusion decreases overall.

In 6 ist in der linken Darstellung eine Explosionsdarstellung eines gefüllten Behälters 1 gezeigt. Der Behälter weist einen Behälterkörper 10 und einen Deckel 40 auf, die im Zusammenhang mit 1 näher erläutert wurden. Im Innenraum des Behälters ist radioaktiver Abfall 100 eingelagert, der, um eine stabilere Lagerung im Innenraum zu gewährleisten, von Bufferkörpern 105 umgeben ist. Die Bufferkörper 105 sind in der Abbildung als oberhalb und unterhalb des radioaktiven Materials 100 liegende, tablettenförmige Polsterkörper dargstellt. Es versteht sich, dass Pufferkörper auch zwischen verschiedenen Einlagerungen und zwischen den Einlagerungen 100 und der Mantelfläche des Behälters angebracht werden können.In 6 is an exploded view of a filled container in the left-hand illustration 1 shown. The container has a container body 10 and a lid 40 on that related to 1 were explained in more detail. Inside the container is radioactive waste 100 stored in order to ensure a more stable storage in the interior of Bufferkörpern 105 is surrounded. The buffer body 105 are in the figure as above and below the radioactive material 100 lying, tablet-shaped cushion body dargstellt. It is understood that buffer bodies also between different storages and between the inclusions 100 and the lateral surface of the container can be attached.

In der rechten Darstellung der 6 wird schematisch das gasdichte Verschließen eines Behälters mit Hilfe eines Lasers 500 gezeigt. Durch die Einwirkung des ortsfest angebrachten Lasers auf den Kontaktbereich zwischen Deckel 40 und Behälterkörper 10 des Behälters entsteht eine gasundurchlässige Glasnaht, die eine sehr hohe mechanische Festigkeit aufweist. Durch Rotation des erfindungsgemäßen Behälters relativ zum Laserstrahl wird der Behälter rundum gasdicht versiegelt.In the right-hand illustration of the 6 is schematically the gas-tight sealing of a container by means of a laser 500 shown. By the action of the fixedly mounted laser on the contact area between the lid 40 and container body 10 The container creates a gas-impermeable glass seam, which has a very high mechanical strength. By rotation of the container according to the invention relative to the laser beam, the container is completely gas-tight sealed.

In 7 ist ein dergestalt verschlossener Behälter 1 dargestellt, wobei der Behälterkörper 10 und der Deckel 40 durch die Fügenaht 45 umfänglich verbunden sind.In 7 is a container sealed in this way 1 shown, wherein the container body 10 and the lid 40 through the joint seam 45 are circumferentially connected.

8a und 8b zeigen Abbildungen einer so gefertigten Fügenaht, 8a in einer geringeren Vergrößerung und 8b in einer intensiveren Vergrößerung. Daraus ist ersichtlich, dass die Fügenaht sehr fein ist, und eine sehr geringe Stärke von etwa 50 μm aufweist. Dadurch entsteht durch das Verbinden des Deckels 40 und des Behälterkörpers 10 keine Schwachstelle, die die Eigenschaft des erfindungsgemäßen Behälters als gasdichte und langzeitstabile Diffusionsbarriere kompromittieren könnte. 8a and 8b show pictures of a seam made in this way, 8a at a lower magnification and 8b in a more intense magnification. It can be seen that the joint seam is very fine, and has a very low thickness of about 50 microns. This is achieved by connecting the lid 40 and the container body 10 no weak point that could compromise the property of the container according to the invention as a gas-tight and long-term stable diffusion barrier.

In 9 ist in der linken Abbildung ein Schnitt durch den Grenzbereich zwischen Deckel 40 und Mantel 20 eines erfindungsgemäßen Behälters dargestellt, die durch eine Fügenaht 45 versiegelt sind. Die Fügenaht hat eine Stärke d, die kleiner als 200 μm ist. Im Bereich dieser Fügenaht wird in der gezeigten Ausführungsform eine in der rechten Abbildung der 9 dargestellte Lasergravur aufgebracht, welche ein Identifikation des Inhaltes, beispielsweise durch einen Strichcode erlaubt und auch andere Informationen enthalten kann. Diese im Bereich der Fügenaht 45 aufgebrachte Gravur wirkt ähnlich einer Versiegelung. Jedes nachträgliche Öffnen des Deckels oder jede Beschädigung der Fügenaht 45 kann anhand der Gravur optisch festgestellt werden.In 9 is in the left figure a section through the border area between covers 40 and coat 20 a container according to the invention represented by a joint seam 45 are sealed. The joint seam has a thickness d smaller than 200 μm. In the area of this joining seam, in the embodiment shown, one in the right-hand illustration of FIG 9 shown laser engraving applied, which allows identification of the content, for example by a bar code and may also contain other information. These in the area of the joint seam 45 applied engraving acts similar to a seal. Any subsequent opening of the lid or any damage to the joint seam 45 can be visually determined by the engraving.

10 zeigt verschiedene Möglichkeiten, erfindungsgemäße Behälter 1 in einem Endlager einzulagern. Das Endlager besteht aus einer Vielzahl an Stollen 250 in einem geeigneten Gestein 200 Von den Stollen 250 laufen mehrere Bohrungen 210 ab, die zur Einlagerung des radioaktiven Abfalls bestimmt sind. 10 shows various possibilities, inventive container 1 to be stored in a repository. The repository consists of a large number of tunnels 250 in a suitable rock 200 From the tunnels 250 run several holes 210 which are destined for the storage of radioactive waste.

Wie in 10a dargestellt, können mehrere erfindungsgemäße Behälter 1 durch ein Gewebe 3 aus keramischen Fasern miteinander verbunden werden, und in eine Bohrung 210 eingelagert werden. Der verbleibende Freiraum zwischen den gebündelten Behältern 1 untereinander, und/oder zwischen den gebündelten Behältern 1 und den Wänden der Bohrung 210 wird anschließend mit einem geeigneten Material 220 verschüttet. Wenn die entsprechende Bohrung 210 gefüllt ist, wird auch der darüberliegende Stollen 250 mit dem Material 220 verschüttet.As in 10a shown, several inventive container 1 through a tissue 3 made of ceramic fibers are joined together, and into a hole 210 be stored. The remaining space between the bundled containers 1 among themselves, and / or between the bundled containers 1 and the walls of the hole 210 is subsequently treated with a suitable material 220 spilled. If the corresponding hole 210 is filled, is also the overlying tunnel 250 with the material 220 spilled.

In 10b ist eine weitere Möglichkeit der Endlagerung dargestellt, wobei mehrere erfindungsgemäße Behälter 1 in einem Container 4 aus mit Keramikfasern verstärktem Beton eingestellt werden. Diese Container 4 werden anschließend in einem Stollen 250 abgelegt. Wenn die Kapazität des Stollens 250 erschöpft ist, wird er mit einem entsprechend geeigneten Material 220 verschüttet.In 10b is shown a further possibility of disposal, wherein a plurality of inventive container 1 in a container 4 be adjusted from concrete reinforced with ceramic fibers. These containers 4 are then in a tunnel 250 stored. If the capacity of the stud 250 is exhausted, he is using a suitably suitable material 220 spilled.

Zusammenfassend ergibt sich, dass der erfindungsgemäße Behälter mehr als nur eine weitere Redundanz eines Vielbarrieren-Konzepts bei der Endlagerung von radioaktiven Abfällen darstellt. Unter Verwendung eines an der Innenoberfläche mit einer zusätzlichen Materialschicht beschichteten Siliziumkarbidcontainers wird eine sehr wirkungsvolle Diffusionsbarriere errichtet, die eine stabile Langzeitlagerung von radioaktivem Material begünstigt.In summary, it follows that the container according to the invention represents more than just another redundancy of a multi-barrier concept in the disposal of radioactive waste. By using a silicon carbide container coated on the inner surface with an additional layer of material, a very effective diffusion barrier is established which promotes stable long term storage of radioactive material.

Claims

Ceramic container ( 1 ) for the disposal of radioactive waste ( 100 ), the container ( 1 ) Silicon carbide, preferably non-pressure sintered silicon carbide, comprises or consists thereof, and on its inner surface an additional layer of material ( 30 ), characterized in that the additional material layer on the inner surface comprises or consists of glassy carbon.

Container according to claim 1, characterized in that a wall of the container of silicon carbide has a wall thickness between 0.5 and 10 cm and / or that the layer thickness of acting as a diffusion barrier additional material layer is 1 micron to 1 mm.

Container according to one of the preceding claims, characterized in that the container is an inner container and is additionally surrounded from the outside by at least one container or shell of metal and / or ceramic building materials.

Process for the disposal of radioactive waste, characterized in that the radioactive waste is introduced into a container according to one of the preceding claims, and the container is sealed gas-tight.

A method according to claim 4, characterized in that the gas-tight closure takes place by connecting a base body and a lid by means of laser joining method.

A method according to claim 4 or 5, characterized in that the contact surfaces of a base body and a lid of the container are designed so that the gas-tight closure by pressing together the lid and the base body is carried out by external pressure, preferably by external pressure of a surrounding the container filling material ,

Method according to one of claims 4 to 6, characterized in that the contact surface between a base body and a lid of the container is sealed with a ceramic mass.

Method according to one of claims 4 to 7, characterized in that the method further comprises the storage of the sealed container in a host rock.

Method according to one of claims 4 to 8, characterized in that the method further comprises the filling of the stored container.