DE102016010903A1

DE102016010903A1 - Behälterkombination und Verfahren zur Beseitigung von radioaktiven Substanzen

Info

Publication number: DE102016010903A1
Application number: DE102016010903.3A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-09-08
Filing date: 2016-09-08
Publication date: 2018-03-08
Also published as: CA3032744A1; US20210287819A1; WO2018046996A1; RU2019103271A; CN109643589A

Abstract

Bei der Erfindung handelt es sich um eine Kombination von Behältern zur Entsorgung vor allem radioaktiver Substanzen im Erdmagma durch Eingabe in Lavaseen und einem Verfahren zur Verwendung derselben. Dabei werden die radioaktiven Substanzen in vorzugsweise eiförmige Müllbehälter gegeben, welche in einen Transportbehälter gefüllt und zusammen mit diesem in einen Lavasee eingelassen werden. Der Transportbehälter zerfällt durch Schmelzen nach einem ersten Absinken auf eine bestimmte Tiefe und gibt die Müllbehälter zum weiteren Absinken frei.

Description

Bei der Erfindung handelt es sich um eine Kombination von Behältern und ein Verfahren zur sicheren Beseitigung von radioaktiven Abfällen in das Magma der Erde über derzeit aktive Lavaseen.
Radioaktive Abfälle, sogenannter Atommüll, sind radioaktive Stoffe, die nicht mehr nutzbar sind oder auf Grund gesetzlicher Vorgaben nicht mehr genutzt werden dürfen. Der größte Teil solcher Substanzen entsteht durch die Nutzung der Kernenergie in Atomkraftwerken. Ein kleinerer Teil fällt in der Medizin und bei der naturwissenschaftlichen oder technischen Forschung an. Weitere Altlasten liegen im militärischen Bereich vor. Diese gefährlichen Substanzen werden als Altlasten zum allergrößten Teil in Zwischenlagern verwahrt. Obwohl seit Jahrzehnten technische Verfahren zur Konditionierung, Transmutation oder Wiederverwendung erprobt werden, ist bis heute die absolut sichere Entsorgung hochradioaktiver Abfälle aus technischen und politischen Gründen ungelöst. Durch die Konditionierung werden solche Abfälle in einen chemisch stabilen, in Wasser nicht oder nur schwer löslichen Zustand überführt. Dabei werden sie vorzugsweise in Glas eingeschmolzen. Es wurden jedoch entstehende Reaktionen entdeckt, die über einen langen Zeitraum Substanzen entstehen lassen, die theoretisch das Glas zerstören könnten. Die insbesondere in Deutschland bevorzugte Endlagerung in ehemaligen Bergwerken kann auf Grund der langen Lagerzeiträume nicht notwendigerweise eine sichere Zurückhaltung der radioaktiven Substanzen auf lange Zeit garantieren. Eine Korrossion der Lagerbehälter und die Verschiebung des geologischen Gesteins und der Salzlager sind möglich.
Eine Wiederverwendung und Aufarbeitung radioaktiver Substanzen werden seit Jahrzehnten erforscht. Sie haben aber bis heute noch nicht zu einer effizienten Nutzung des radioaktiven Abfalls geführt. Ebenso steckt die Transmutation, bei der die langlebigen Nuklide in geeigneten Anlagen in kurzlebige Nuklide umgewandelt werden, erst in den Anfängen. Die legale Entsorgung in Meeren konnte durch internationale Vereinbarungen beendet werden. Ebenso ist zumindest in Westeuropa die Lagerung unter freiem Himmel nicht zugelassen. Weiterhin verbieten Abkommen die Lagerung im Eis oder unter dem Eisschild der Antarktis. Aus all diesen Gründen hat man sich bereits früher sogenannte sichere Methoden überlegt. In DE 31 09 640 A wird ein Verfahren vorgestellt, bei dem radioaktive Substanzen in Behälter eingeschlossen und in flüssiges Magma insbesondere eines aktiven Vulkans eingebracht werden. Der genau Aufbau solcher Behälter und die genaue technische Beschreibung des nicht reversiblen und somit sicheren Einbringens in das Magma fehlen jedoch. Die gleichen Kriterien fehlen in der US 4,738,564 , in der nur die Idee des Einbringens eines Behälters mit radioaktivem material in aktive Vulkane erbracht wird. In der US 2003/0130557 A1 wiederholt sich die gleiche Idee des Einbringens eines Behälters mit gefährlichen Substanzen in Meereswasser oder Vulkanssen. Zumindest wird eine zylindrische Form aus Stahl mit einer scharfen Spitze dargestellt. In der US 2005/0047870 A1 wird ein projektilförmiger Behälter beschrieben, der in der Tiefsee in ausströmende Lava eingebracht wird. All diesen bisherigen Vorstellungen fehlen jedoch genaue technische Angaben für den Behälter selbst und sein sicheres Einbringen in flüssiges Magma eines aktiven Vulkans. Es ist vollkommen unsicher, dass der befüllte Behälter ohne Beschädigung durch erkaltete Lavabrocken von dem Mund des aktiven Lavasees mittels der Subduktionsströmung abwärts durch die Erdkruste das Magma der Erdkugel erreicht. Plötzliche und nicht voraussehbare Emissionen des aktiven Lavasees, die den Behälter an die Erdoberfläche zurückbringen würden, wurden bisher nicht berücksichtigt. Auch die erwähnten Beschädigungen durch erkaltete Lava- oder Gesteinsbrocken fanden keinerlei Beachtung.
Aufgabe der Efindung ist deshalb die Entwicklung eines Behältersystems für radioaktive oder andere gefährliche Substanzen, das das sichere Absinken der mit diesen Substanzen befüllten Behälter von einem Lavasee an der Erdoberfläche in das Erdmagma garantieren.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Kombination eines Außenbehälters als Transportbehälter und eines oder mehreren Innenbehälter als Müllbehälter gewählt wurde. Ein Müllbehälter enthält dabei die zu entsorgenden radioaktiven Substanzen und ist einzeln oder in Mehrzahl in den durch äußere Zerstörung geschützten Transportbehälter eingebracht. Der Transportbehälter dient dem sicheren Transport der Müllbehälter zum flüssigen Lavasee, dem sicheren Einbringen in das flüssige Magma und dem zerstörungsfreien Absinken im Magma. Wird eine Tiefe erreicht, in der die Transporterkombination irreversibel absinkt, werden durch Schmelzen des Transportbehälters die Müllbehälter zum weiteren Absinken freigegeben. Gute Strömungseigenschaften beim Absinken eines Müllbehälters bietet eine Ausbildung als dreidimensional rundlicher und konvexer Körper in Form eines hohlen Ovoids. Nachteilig ist jedoch noch, dass bei einem Müllbehälter in genau dieser symmetrischen Form das ideale Absinken nicht gewährleistet ist und er sich querstellen kann. Das könnte bei einer engen Stelle des Magmakanals zu großen Schwierigkeiten führen. Zur Vermeidung dieses Nachteils ist der physikalische Schwerpunkt des beladenen Müllbehälters somit in eine Hälfte verlegt. Damit ist seine vertikale Stellung beim Absinken gewährleistet. Eine vorteilige Form des Transportbehälters ist die eines gestreckten Hühnereis. Dabei ist allein schon durch die größere Hülle in einer Hälfte und somit das größere Gewicht die vertikale Absinkstellung vorgegeben. Diese vorteilhafte Stellung des eiförmigen leeren Behälters darf jedoch nicht durch eine entgegenwirkende falsche Beladung aufgehoben werden.
Die Außenwand des Transportbehälters ist mehrschalig. Die innere Schale besteht aus einem Metall oder einer Metalllegierung mit einem Schmelzpunkt über dem der flüssigen Lava. Als Metall wird dazu vorzugsweise Wolframstahl verwendet. Diese innere Schale wird an ihrer äußeren Seite mit einer vor allem stoßsicheren und nicht leicht zu zerstörenden Schicht aus Keramik verkleidet, um Beschädigungen durch erkaltete Lavaplatten oder Gesteinsbrocken aus der Erdkruste und dem oberen Teil des Lavasees zu vermeiden. Der Müllbehälter besteht vorzugsweise aus zwei hälftigen Teilen, die nach dem Befüllen mit der radioaktiven Fracht gasdicht und gegen mechanische Beschädigungen resistent verschlossen werden. Vorteilhaft ist dabei eine Gewindeverbindung an den Rändern der beiden Hälften, über die diese miteinander verschraubt werden. Eine zusätzliche Laserverschweißung an den Berührungsstellen bietet weitere Sicherheit. Die radioaktiven Substanzen sind innerhalb des Müllbehälters aus elementarem Wolfram in mit Bohrlöchern versehenen Einzelbehältern aus Gussmetall so verpackt, dass keine kritischen nuklearen Reaktionen entstehen können. Verschraubungen verhindern das Herausfallen des Mülls. Die eiförmigen und die radioaktiven Substanzen enthaltenden Müllbehälter werden zum Transport zu den Lavaseen und zum Einbringen in den aktiven Lavasee in einen speziellen Transportbehälter eingebracht. Dabei muss dieser eine mechanische Stabilität bei einer Temperatur von bis zu 1400°C besitzen und sollte frühestens in einer Tiefe von etwa dreitausend Metern schmelzen. Beispielsweise besteht der Transportbehälter selbst aus Metall und ist mit Keramikteilen verkleidet. Zusätzlich ist er mit einem Befestigungsring und Einrichtungen zum Einbringen in den Lavasee mittels Kraneinrichtungen versehen. Als Material wird dafür Messing vorgeschlagen. Nach dem langsamen Eintauchen in die flüssige Lava schmilzt dieser Ring und die Einrichtungen für die Verbindungen zum Kran. Nach dem Erreichen der Tiefe, in dem das Einsinken nicht mehr reversibel ist, schmilzt auch der Transportbehälter, wodurch der oder die Müllbehälter freigegeben werden und einzeln weitersinken.
Die Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbespiels und anhand der Zeichnungen. Hierbei zeigen die
1 den prinzipiellen Aufbau eines geschlossenen Müllbehälters,
2 schematisch die beiden getrennten und beladenen Hälften eines Müllbehälters,
3 den prinzipiellen Aufbau eines Transportbehälters.
In 1 ist das Prinzipschaubild eines eiförmigen Transportbehälters (1) dargestellt. Dieser wird gebildet aus zwei Schalen und zwar aus einer inneren Wand (2) aus Wolframstahl und aus einer äußeren Wand (3) aus Keramik oder Keramikteilen. 2 zeigt den geöffneten Müllbehälter bestehend aus zwei Hälften und zwar der unteren eiförmigen Form (4) und der oberen eiförmigen Form (5). Diese beiden Hälften besitzen zu ihrer Verschraubung miteinander jeweils an ihrem Rand ein Feingewinde (6), über das sie nach ihrer Befüllung miteinander verbunden und durch Laserbehandlung weiter verdichtet sind. In 3 ist der prinzipielle Aufbau eines Transportbehälters (7) auf einem Transportfahrzeug (8) dargestellt. Er ist mit einer Keramikschicht (9) umkleidet und mit einem Befestigungsring (10) versehen. An einem Ende besitzt er einen Haken (11), über den er miitels eines Krans in den Lavasee gehoben wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 3109640 A [0003]
US 4738564 [0003]
US 2003/0130557 A1 [0003]
WO 2005/0047870 A1 [0003]

Claims

Behälterkombination zur Entsorgung radioaktiver Substanzen im Erdmagma über Lavaseen, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus einem Müllbehälter (1) für diese Substanzen und einem Transportbehälter (7) für diese Müllbehälter besteht.
Behälterkombination nach Anspruch 1, daurch gekennzeichnet, dass der Müllbehälter aus zwei Hälften (4, 5) besteht, die nach dem Befüllen mit radioaktiven Substanzen strahlungssicher zusammengefügt sind.
Behälterkombination nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Hälften an ihren Berührungsrändern mit einem Feingewinde (6) zum Zusammenfügen versehen sind.
Behälterkombination nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenwand des Transportbehälters aus zwei Schalen (2, 3) besteht, wobei die innere Schale aus einem hochschmelzenden Material und die äußere Schale aus Keramik besteht.
Behälterkombination nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das hochschmelzende Material der inneren Schale aus Wolframstahl besteht.
Behälterkombination nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenform des geschlossenen Müllbehälters einen hohlen Ovoid darstellt.
Behälterkombination nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenform des geschlossenen Müllbehälters spindelförmig ist.
Behälterkombination nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenform des geschlossenen Müllbehälters die gestreckte Form eines Hühnereis besitzt.
Behälterkombination nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwerpunkt des geschlossenen Müllbehälters in einer seiner Hälften liegt zur Erzeugung einer vertikalen Stellung im Lavastrom.
Behälterkombination nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Transportbehälter aus einem Material besteht, das frühestens in einer Erdtiefe von etwa dreitausend Metern schmilzt.
Behälterkombination nach einem der vorigen Ansprüche, daurch gekennzeichnet, dass der Transportbehälter mit einer Keramikschicht ummantelt ist.
Behälterkombination nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Transportbehälter mit einem Messingring umringt ist.
Verfahren zur Entsorgung zur Entsorgung radioaktiver Substanzen im Erdmagma über Lavaseen, dadurch gekennzeichnet, dass diese radioaktiven Substanzen in einen eiförmigen Müllbehälter außenwandig bestehend aus einer inneren Schale aus Wolfram und einer äußeren Schale aus Keramik gefüllt werden und dass diese Müllbehälter nachfolgend in einen metallenen und mit Keramikteilen ummantelten Transportbehälter gefüllt werden, worauf dieser die Müllbehälter enthaltende Transportbehälter über eine kranartige Vorrichtung in einen Lavasee gegeben wird und worauf er nach Absinken in einer Tiefe von etwa dreitausend Metern schmilzt, so dass die Müllbehälter zum weiteren Absinken freigegeben werden.