DE102020007175A1 - Arrangement and procedure for the construction of an overactive developed repository for intermediate and high-level radioactive waste - Google Patents
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Abstract
Die Anordnung und das Verfahren zur Schaffung eines übertägigen, erschlossenen Endlagers für mittel- und hochradioaktiven Abfällen ist in seiner Gesamtheit neu. Selbst in der aktuellen Gesetzgebung zur Endlagerung (Standortwahlgesetz, StandAG vom 05.05.2017) wird eine alternative Möglichkeit der Endlagerung nicht erwähnt. Dieses Endlager ist dadurch gekennzeichnet, dass die im Gesetz § 26 genannten Sicherheitsanforderungen verwirklicht werden können.The arrangement and the procedure for creating an above-ground, developed repository for intermediate and high-level radioactive waste is new in its entirety. Even in the current legislation on disposal (site selection law, StandAG of 05/05/2017) an alternative possibility of disposal is not mentioned. This repository is characterized by the fact that the safety requirements specified in Section 26 of the Law can be implemented.
Description
Anordnung und Verfahren zur Herstellung eines übertägig erschlossenen Endlagers für mittel- und hochradioaktive Abfälle.Arrangement and procedure for the construction of a repository for intermediate and high-level radioactive waste that is developed above ground.
Die Betonhohlkugel (7), dA = 116 m, in Kombination mit der Paraboloidkuppel (34) ist aus ihrer Form heraus statisch äußerst stabil. Ein auflastender Erddruck von 450 m kann abgetragen werden. Die Betonhohlkugel (7) und die Paraboloidkuppel (34) bestehen aus wärmeleitendem Material.The hollow concrete sphere (7), d A = 116 m, in combination with the paraboloid dome (34) is extremely stable due to its shape. A loading earth pressure of 450 m can be removed. The hollow concrete sphere (7) and the paraboloid dome (34) are made of heat-conducting material.
Die Nachzerfallswärme des eingelagerten Atommülls wird in den ersten zweihundert Jahren noch ansteigen. Zur kontrollierten gleichmäßigen Regelung der Temperatur werden im Baukörper 4 Stck LiBr- Absorptionskältemaschinen im wechselseitigen Betrieb eingebaut. Diese Abwärme kann über Kühlleitungen (14a) in der Betonschale (8) und weiter über eine Paraboloidkuppel (34) über Verfüllmaterial der Braunkohlegruben an die Oberfläche diffundieren.The decay heat from the stored nuclear waste will continue to increase in the first two hundred years. Four LiBr absorption chillers are installed in the building in alternating operation for controlled, even regulation of the temperature. This waste heat can diffuse to the surface via cooling lines (14a) in the concrete shell (8) and further via a paraboloid dome (34) via backfill material from the lignite mines.
In oberflächennahen Schichten der ehemaligen Braunkohle-Tagebaugruben (1a), außerhalb der ehemaligen Gletscherfelder der Pleistozänzeit, können diese als Baugrube (2) für die übertägige Erstellung von Endlager-Bauwerken genutzt werden. Es kann durch ein Mehrbarrierensystem die Biosphäre vor der Strahlenexposition der mittel- und hochradioaktiven Abfälle schützen. 5. Der Baukörper mit 17 Geschossen und einer Lagerfläche von 22.000 m2 ist so ausgelegt, dass der Atommüll eines Atomkraftwerkes aufgenommen werden kann.In layers close to the surface of the former lignite opencast mines (1a), outside the former glacier fields of the Pleistocene period, these can be used as excavations (2) for the above-ground construction of repository structures. A multi-barrier system can protect the biosphere from exposure to medium-level and high-level radioactive waste. 5. The building with 17 floors and a storage area of 22,000 m 2 is designed in such a way that the nuclear waste from a nuclear power plant can be accommodated.
Beschreibung:Description:
Bau eines übertägigen erschlossenen Endlagers, das durch ein Mehrbarrieren-System die Biosphäre vor der Strahlenexposition der mittel- und hochradioaktiven Abfälle schützt. Es ist dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeproduktionsrate der Abfälle vom Baukörper und der Baukörperverfüllung an die Oberfläche diffundieren kann.Construction of an above-ground repository that protects the biosphere from the radiation exposure of medium- and high-level radioactive waste by means of a multi-barrier system. It is characterized in that the heat production rate of the waste from the structure and the structure backfill can diffuse to the surface.
Bisher wurden die Brennelemente in Sicherheitsbehältern transportiert, jedoch ungeschützt in den ehemaligen Salzstollen verbracht (Grube Asse II oder Morsleben) mit den bekannten Problemen.So far, the fuel elements have been transported in containment containers, but have been transported unprotected to the former salt mines (Asse II mine or Morsleben mine) with the well-known problems.
Neue Wege beschreitet man in der ehemaligen Erzgrube bei Salzgitter, „Schacht Konrad“. In tiefen geologischen Schichten wird ein „Endlager“ für mittelradioaktive Abfälle, mit vernachlässigbarer Wärmeentwicklung, ausgebaut.You are breaking new ground in the former ore mine near Salzgitter, "Schacht Konrad". A "repository" for medium-level radioactive waste with negligible heat generation is being developed in deep geological layers.
Es werden die vorhandenen Abbaukammern der Erzgrube in den Einlagerungs-Feldern mit Abfallgebinde gefüllt und anschließend die verbleibenden Hohlräume mit Salzbeton ausbetoniert.The existing excavation chambers of the ore mine in the storage fields are filled with waste packages and then the remaining cavities are concreted with salt concrete.
Die Anforderungen an ein unterirdisches Endlager sind im Standortwahlgesetz (StandAG) von 2017 verankert.The requirements for an underground repository are anchored in the Site Selection Act (StandAG) of 2017.
Die hohen Anforderungen hinsichtlich der Standortwahl des Endlagers in den tiefen geologischen Schichten zur Verwirklichung des angestrebten Mehrbarrieren-Systems sind schwer umzusetzen, denn die wenigsten Wirtsgesteine verfügen über eine homogene Struktur.The high requirements with regard to the choice of location for the repository in the deep geological layers for the realization of the desired multi-barrier system are difficult to implement because very few host rocks have a homogeneous structure.
Die Aufgabe war, ein Endlager für mittel- und hochradioaktive Abfälle zu planen, das eine zeitlich ausreichende Sicherheit gewährleistet.The task was to plan a repository for medium and high-level radioactive waste that would ensure sufficient safety over time.
Die Betonhohlkugel (7) in Kombination mit einer Beton-Paraboloidkuppel (34) ist aus ihrer Form heraus statisch äußerst stabil. Der auflastende Erddruck von 450 m kann abgetragen werden.The hollow concrete sphere (7) in combination with a concrete paraboloid dome (34) is statically extremely stable due to its shape. The loading earth pressure of 450 m can be removed.
Selbst eine äußere Gewalteinwirkung würde dieses Bauwerk überstehen.This building would even survive an external force.
Die Nachzerfallwärme des eingelagerten Atommülls wird in den ersten zweihundert Jahren noch ansteigen. Zur kontrollierten gleichmäßigen Regelung der Temperatur in der Betonhohlkugel (7) werden 4 Stck LiBr Absorptionskälte-Maschinen (16) mit wechselseitigem Betrieb eingebaut. Die Abwärme wird über Kühlleitungen (14a) in der Betonwandung (8) abgegeben,The decay heat from the stored nuclear waste will continue to increase in the first two hundred years. Four LiBr absorption chillers (16) with alternating operation are installed for the controlled, even regulation of the temperature in the hollow concrete sphere (7). The waste heat is released via cooling lines (14a) in the concrete wall (8),
Die Paraboloidkuppel (34) besteht aus wärmeleitendem Material, das als Wärmedom fungiert.The paraboloid dome (34) is made of thermally conductive material that acts as a heat dome.
Um diese hohen Anforderungen zu verwirklichen, war ein Bauwerk zu konzipieren, das durch ein Mehrbarrierensystem die Biosphäre vor der Strahlenexposition der mittel- und hochradioaktiven Abfälle schützt.In order to meet these high requirements, a structure had to be designed that would protect the biosphere from the radiation exposure of medium- and high-level radioactive waste by means of a multi-barrier system.
Das Endlager muss technisch so ausgestattet werden, dass die Rückholbarkeit der radioaktiven Abfälle ohne direkten Personeneinsatz erfolgen kann. Dies muss auch noch für nachfolgende Generationen sichergestellt werden.The repository must be technically equipped in such a way that the radioactive waste can be retrieved without the direct deployment of personnel. This must also be ensured for future generations.
Die Grundvoraussetzung für diese Einlagerungsart ist die Überwachung für min. zweihundert Jahre, einschließlich einer Wartung seiner technischen Einrichtungen.The basic requirement for this type of storage is monitoring for at least two hundred years, including maintenance of its technical equipment.
In den ehemaligen Braunkohle-Tagebaugruben (1a) können übertägige Bauwerke der Endlager errichtet werden. Mit einer Teufe (1b) von mindestens 340 m und einer Deckschicht (1c) von 300 m über dem Scheitel der Betonhohlkugel (7) werden die Forderungen des Standortwahlgesetzes erfüllt.In the former lignite open-pit mines (1a), above-ground structures of the repository can be erected. With a depth (1b) of at least 340 m and a cover layer (1c) of 300 m above the crest of the hollow concrete sphere (7), the requirements of the Site Selection Act are met.
In den Baugruben (2) werden Sammelleitungen (3a) und Pumpen (3b) zusätzlich zu den vorhandenen des Tagebaubetriebes angeordnet, um das Oberflächen- und Schichtenwasser während der Bauzeit zu fördern.Collecting lines (3a) and pumps (3b) are arranged in the excavation pits (2) in addition to the existing opencast mines in order to pump the surface and layer water during the construction period.
Auf der Gründungsebene (4) wird eine 40 m starke Stahlbetonplatte (4a) hergestellt. Auf dieser Stahlbetonplatte (4a) wird eine Kugelkalotte (5) aus Magerbeton betoniert.A 40 m thick reinforced concrete slab (4a) is produced on the foundation level (4). A spherical cap (5) made of lean concrete is concreted onto this reinforced concrete slab (4a).
In die Negativform der Kugelkalotte (5) wird eine Schicht aus einem Bentonit-Aluminiumgemisch (6) in einer Stärke von 0,2 m aufgebracht.A layer of a bentonite-aluminum mixture (6) with a thickness of 0.2 m is applied to the negative mold of the spherical cap (5).
Auf dieser Stahlbetonplatte (4a) werden die Betonhohlkugel (7) und die Paraboloidkuppel (34) hergestellt.The hollow concrete sphere (7) and the paraboloid dome (34) are produced on this reinforced concrete slab (4a).
Die Betonhohlkugel (7) wird in einem Innendurchmesser von 100 m, einer 8 m starken Stahlbetonwandung (8) und einer inneren und äußere 44 mm starken Stahlhülle (8a) aus verschweißten Baustahl-Segmentplatten in Kugelform hergestellt. Diese Stahlplatten bilden gleichzeitig die verlorene Schalung.The hollow concrete sphere (7) is produced in spherical form with an inner diameter of 100 m, an 8 m thick reinforced concrete wall (8) and an inner and outer 44 mm thick steel shell (8a) from welded structural steel segment plates. These steel plates also form the lost formwork.
Über die Betonhohlkugel (7) soll eine Paraboloidkuppel (34) mit einer Stahlbetonwandung (34a) auf der Basis von 40 m und einem Kuppeldach (34b) von 120 m Stärke angeordnet werdenA paraboloid dome (34) with a reinforced concrete wall (34a) on a base of 40 m and a dome roof (34b) of 120 m thickness is to be arranged over the hollow concrete sphere (7).
Die Stahlbetonwandung (8) der Hohlraumkugel (7) und die Wandung der Paraboloidkuppel (34a) wird aus Massenbeton mit einem Verzögerungsmittel hergestellt, um Schwindrisse zu vermeiden. Im Gegensatz zum Normalbeton erhält der Beton keine Zuschlagsstoffe aus Natursteinen, sondern aus einem Gemenge dem „Größkorn“, 80 mm aus Gusseisen-Vermiculargraphitkugeln (8b) (GJV, Compat Graphite Iron, GGI) nach DIN EN 16079 und den „Kleinstkugeln“ 45 mm aus Aluminiumkugeln (8c) (Material: AISiMgMn, EN AW-6082). Die Kugeln werden nach Größe und Volumen fraktioniert (Größkorn > 67 %, Kleinstkorn 20% und Zementleim mit einem Wasserzementfaktor von 0,4) in den Grundbaustoff Beton der Festigkeitsklasse C20/25, mit ISORETAD-Verzögerer von Firma CEMEX, eingebaut, um eine geschlossene Kugelhaufenpackung zu erreichen.The reinforced concrete wall (8) of the cavity sphere (7) and the wall of the paraboloid dome (34a) are made of mass concrete with a retarder to prevent shrinkage cracks. In contrast to normal concrete, the concrete does not contain any aggregates made from natural stones, but from a mixture of the "large grain", 80 mm of cast iron vermicular graphite balls (8b) (GJV, Compat Graphite Iron, GGI) according to DIN EN 16079 and the "smallest balls" 45 mm made of aluminum balls (8c) (material: AISiMgMn, EN AW-6082). The balls are fractionated according to size and volume (large grain > 67%,
Die Geschossdecken (9) aus Stahlbeton unterteilen den Kugelhohlraum (7) in 17 Geschosse, zusätzlich steifen sie die Hohlraumkugel (7) aus. Damit wird eine Lagerfläche von 22.000 m2 geschaffen.The floor slabs (9) made of reinforced concrete divide the spherical cavity (7) into 17 storeys, and they also stiffen the cavity sphere (7). This creates a storage area of 22,000 m 2 .
Die Wände (10) aus Stahlbeton sind wabenförmig angeordnet und unterteilen und stabilisiert den Hohlraumkugel (7).The walls (10) made of reinforced concrete are arranged in a honeycomb pattern and divide and stabilize the hollow sphere (7).
Mit der Anordnung der Stahlbetondecken (9) entsteht im Untergeschoss ein Abklingbecken H (11a) (hot) im Zentrum. Dieses dient der Unterwasserlagerung von 12 Stck Glaskokillen (12a) HAW mit Graphit-Abschirmformkörper (24).With the arrangement of the reinforced concrete ceilings (9), a cooling basin H (11a) (hot) is created in the center of the basement. This is used for the underwater storage of 12 HAW glass canisters (12a) with a graphite shielding mold (24).
Die Abwärme der 12 Glaskokillen (12a) wird zur Beheizung der Absorptionskältemaschinen (16) genutzt.The waste heat from the 12 glass molds (12a) is used to heat the absorption chillers (16).
Im äußeren Bereich des Untergeschosses wird ein Abklingbecken C (11b) (cold) zur Unterwasserlagerung von 232 Stck Glaskokillen (12a) HAW mit Graphit-Abschirmformkörpern angeordnet. Dieser Bereich wird durch die Absorptionskältemaschinen (16) gekühlt.In the outer area of the basement there is a decay tank C (11b) (cold) for the underwater storage of 232 HAW glass canisters (12a) with graphite shielding molds. This area is cooled by the absorption chillers (16).
In der Stahlbetondecke (9a) über dem Untergeschoss werden die Einlagerungsöffnungen und Verschlussdeckel (9b) angeordnet.The storage openings and sealing covers (9b) are arranged in the reinforced concrete ceiling (9a) above the basement.
Das 1. Obergeschoss ist die Verteilerebene, auf der die Glaskokillen (12a) HAW in die Abklingbecken eingebracht werden.The 1st floor is the distribution level, on which the HAW glass molds (12a) are brought into the cooling basin.
Die Geschosse 2 bis16 sind zur Einlagerung von 30.000 Stck Glaskokillen (12b) MAW der mittelradioaktiven Abfälle mit vernachlässigbarer Wärmeentwicklung vorgesehen.
Im 17. Geschoss werden die Maschine und die Steuerung des Lastenaufzuges untergebracht.The machine and the controls for the freight elevator are housed on the 17th floor.
Die Kühlleitungen (14a) aus Keramikblech (AvM 1415N der Firma W.E.C. Pritzkow) dienen nach dem Betonieren der Stahlbetonwandung (8) der Ableitung der Hydratationswärme. Nach der Einlagerung der hochradioaktiven Abfälle (12a) und (12b) werden die Kühlleitungen (14a) indirekt zur Ableitung der Prozesswärme genutzt.The cooling lines (14a) made of ceramic sheet (AvM 1415N from W.E.C. Pritzkow) serve to dissipate the heat of hydration after the reinforced concrete wall (8) has been concreted. After the high-level radioactive waste (12a) and (12b) has been stored, the cooling lines (14a) are used indirectly to dissipate the process heat.
Die Klimatechnik der Lüftungsanlage (17) und die Kühlung der Abklingbecken (11b) werden durch 4 Stck handelsübliche LiBr-Absorptionskältemaschinen (16) mit dem Stoffpaar Wasser-Lithiumbromid (H2 O/LiBr) verwendet, wobei Wasser das Kältemittel und Lithiumbromid das Lösungsmittel ist. Verwendung finden Anlagen der Firma York International GmbH, Typ YIA/4C1, oder gleichwertig.The air conditioning of the ventilation system (17) and the cooling of the cooling basin (11b) are used by 4 standard LiBr absorption chillers (16) with the substance pair water-lithium bromide (H2O/LiBr), with water being the refrigerant and lithium bromide being the solvent. Systems from York International GmbH, type YIA/4C1, or equivalent are used.
Ein Teil der Prozesswärme aus dem Abklingbecken (11a) wird im Verdampfer und Austreiber zur Aufheizung und Trennung des Arbeitsfluids in der 2-stufigen AKM (16) entnommen.Part of the process heat from the cooling basin (11a) is removed in the evaporator and expeller for heating and separating the working fluid in the 2-stage AKM (16).
Die Anlagenschaltung der 2-stufigen kompakten AKM (16) sieht einen externen Wasserkreislauf vor, um die Wärme vom Absorber- und Verflüssigerbauteil abführen zu können. Mittels Wärmetauscher in den vorgenannten Bauteilen und Verbindung zu den Kühlwasserleitungen (14a) in der Stahlbetonwandung (8) wird mit Förderpumpen ein Wasserkreislauf von einer AKM zum gegenüberliegenden AKM hergestellt. Die Umlaufmenge in den Kühlwasserleitungen (14a) leitet die Wärme über der Stahlbetonwandung (8) an (von innen nach außen) die Stahlhülle (8b), eine Schicht aus Bentonitmaterial (6), Verfüllmaterial aus Bauxit-Sedimentgestein (33), Beton-Paraboloidkuppel (34), und Abraum/Verfüllmaterial (36) aus den ehemaligen Tagebaugruben (33) leitet die Wärme an die Erdoberfläche ab.The system circuit of the 2-stage compact AKM (16) provides an external water circuit in order to be able to dissipate the heat from the absorber and condenser components. By means of a heat exchanger in the aforementioned components and a connection to the cooling water lines (14a) in the reinforced concrete wall (8), a water circuit is established with feed pumps from one AKM to the opposite AKM. The circulation flow in the cooling water pipes (14a) conducts the heat over the reinforced concrete wall (8) to (from the inside out) the steel shell (8b), a layer of bentonite material (6), backfill material of bauxite sedimentary rock (33), concrete paraboloid dome (34), and overburden/backfill material (36) from the former opencast mines (33) conducts the heat to the earth's surface.
„Frischluftkanäle“ (18) werden vertikal an der Innenseite der Betonwandung (8) platziert. Austrittsöffnungen in allen Geschossen verteilen die Luft über die Flure (19). Über den Schacht (20) des Lastenaufzuges (21) wird die verbrauchte Luft zu den Lüftungsanlagen (17) zurückgeführt."Fresh air ducts" (18) are placed vertically on the inside of the concrete wall (8). Outlet openings on all floors distribute the air over the corridors (19). The used air is returned to the ventilation systems (17) via the shaft (20) of the freight elevator (21).
Zum Transport und zur Lagerung der Glaskokillen (12b) MAW mit den Graphit-Abschirmformkörpern (24) werden 8 Stück pro Stahlcontainer (23) gestapelt.For transport and storage of the MAW glass molds (12b) with the graphite shielding moldings (24), 8 pieces are stacked per steel container (23).
Über einen im Kern der Betonhohlkugel (7) befindlichen Lastenaufzug (21) werden die Container (23) mit rechnergesteuerten Flurförderungsmitteln in den Geschossen verteilt und eingelagert.The containers (23) are distributed and stored on the floors with computer-controlled floor conveyors via a freight elevator (21) located in the core of the hollow concrete sphere (7).
Mit der dichten Lagerung der Gusseisen-Vermiculargraphitkugeln (8b) und der Aluminiumkugeln (8c) wird die besonders hohe Wärmeleitfähigkeit des Kugelmaterials an die Konstruktion der Hohlraumkugel (7) und der Paraboloidkuppel (34) übertragen.With the dense storage of the cast iron vermicular graphite balls (8b) and the aluminum balls (8c), the particularly high thermal conductivity of the ball material is transferred to the construction of the hollow ball (7) and the paraboloid dome (34).
Die Wärmeleitung in der Betonwandung (8) und der Paraboloidkuppel (34a) beruht im Wesentlichem auf der Wahl der Zuschlagstoffe aus Gusseisen-Vermiculargraphitkugeln (8b) mit der Wärmeleitzahl 50 W/mK und der Aluminium-„Kleinstkugel“ (8c) mit der Wärmeleitzahl 150 W/mK. Die thermische Diffusivität in der mathematischen Fassung beträgt > k = k/ (pcp) > m2/s. Der Wärmedurchgang durch die Wandungen wird durch das Gemenge aus Gusseisen- und Aluminiumkugeln bestimmt. Mit 8,7 Schichten/m (Größkorn 8 cm, Teildeckung > Kleinstkorn 4,5 cm) ergibt sich ein theoretischer Wert von 6,341 * 10^-5 m2/s pro Schicht).The heat conduction in the concrete wall (8) and the paraboloid dome (34a) is essentially based on the selection of the aggregates of cast iron vermicular graphite balls (8b) with a thermal conductivity of 50 W/mK and the aluminum "miniature ball" (8c) with a thermal conductivity of 150 W/mK. The thermal diffusivity in the mathematical version is > k = k/ (pcp) > m 2 /s. The heat transfer through the walls is determined by the mixture of cast iron and aluminum balls. With 8.7 layers/m (
Nach Aussagen von Prof. Dr. Gerhard Jentzsch, Jena, wird die Nachzerfallwärme des eingelagerten Atommülls in 200 Jahren noch ansteigen. (Prof. Jentzsch ist einer der dreißig Wissenschaftler, die im Rahmen des Auswahlverfahrens Endlagerstandorte (AKEnd) 2002 sich mit dem angenommenen Wärmeeintrag aus dem Endlager beschäftigt und die Aussagen getroffen haben). Aber letztlich hängt die Nachzerfallwärme von der Zusammensetzung der verwendeten radioaktiven Brennstäbe ab. Die Elemente mit kurzer Halbwertzeit strahlen eine größere Wärmemenge ab. Um eine Einschätzung treffen zu können, wurden überschlägige Berechnung nach den US-Wissenschaftler El-Wakil oder Glastone durchgeführt.According to statements by Prof. Dr. Gerhard Jentzsch, Jena, the decay heat from the stored nuclear waste will still increase in 200 years. (Prof. Jentzsch is one of the thirty scientists working in the Rah men of the selection process for repository sites (AKEnd) 2002 dealt with the assumed heat input from the repository and made the statements). But ultimately the decay heat depends on the composition of the radioactive fuel rods used. The elements with a short half-life radiate a greater amount of heat. In order to be able to make an assessment, rough calculations were carried out according to the US scientists El-Wakil or Glastone.
Am Beispiel des AKW Brokdorf mit einer thermischen Endleistung von 3.900 MW/h, beträgt die Nachzerfallwärme, nach einer Zwischenlagerzeit von 25 Jahren, eine Wärmemenge
S = 1.585 W/s; 5,71 MW/h.Using the example of the Brokdorf nuclear power plant with a final thermal output of 3,900 MW/h, the decay heat after an interim storage period of 25 years amounts to a quantity of heat
S = 1,585 W/s; 5.71 MW/h.
Diese Wärmeleistung muss an die Oberfläche abgegeben werden. Dies ist mit dem Konzept möglich. Die Paraboloidkuppel (34a) erfüllt die Funktion eines Wärmedoms.This thermal output must be given off to the surface. This is possible with the concept. The paraboloid dome (34a) fulfills the function of a heat dome.
El-Wakil veröffentliche 1971 folgende Formel, das Verhältnis von Nachzerfallwärme zur thermischen Reaktorleistung (Betriebsdauer seitEl-Wakil published the following formula in 1971, the ratio of decay heat to thermal reactor power (operating time since
Betriebsaufnahme, T; Zeit nach Abschalten des Reaktors, t; gemäß dem ANS- Standard 1968, American Nuclear Society).
Am Beispiel AKW Brokdorf, 1986-2022 / 36 Jahre Betriebsdauer // 25 Jahre Nachkühlzeit
Mit der thermische Diffusivität von 6,341 * 10^-5 m2/s, kann der errechnete Wärmemenge der radioaktiven Strahlung von 1.585 W/s > 5,71 MW/h abgeführt werden.With the thermal diffusivity of 6.341 * 10^-5 m 2 /s, the calculated amount of heat from the radioactive radiation of 1,585 W/s > 5.71 MW/h can be dissipated.
Mit einer speziellen Anordnung der Bewehrung (13) aus Sonderstahlmatten in Kugelsegmentform und einem Flechtwerk aus Spiral-Bewehrungskörben (13a) mit integrierten Kühlleitungen (14) in der Betonwandung (8) wird ein statisch hochfester Baukörper (7) mit einer Biegezugbewehrung von ð = 437 MN/m2 geschaffen. Die Voraussetzung für die Anwendung des Verbundbaustoffes von Gusseisen-Vermiculargraphitkugeln, den Aluminiumkugeln und dem Grundbaustoff Beton ist die gleiche Ausdehnung von έc ∼ -2,4*10^3 mm.With a special arrangement of the reinforcement (13) made of special steel mats in the form of spherical segments and a braiding of spiral reinforcement cages (13a) with integrated cooling lines (14) in the concrete wall (8), a structurally high-strength structure (7) with a flexural reinforcement of ð = 437 MN/m 2 created. The prerequisite for the use of the composite building material of cast iron vermicular graphite balls, the aluminum balls and the basic building material concrete is the same expansion of έc ∼ -2.4*10^3 mm.
Die Zugfestigkeit des Betons wird noch verstärkt durch senkrecht geführte Hüllrohre (13b) mit Spanndrähten (13c), die nach acht Betonierungsabschnitten (40 m) gespannt und mit Betonleim der Festigkeitsklasse C50/55 verpresst und für den nächsten Abschnitt verlängert werden. Auf einem aufsetzbaren mobilen Stahlgestell mit Hydraulikhebern (13d) können die Spanndrähte (13c) abschnittsweise gespannt werden.The tensile strength of the concrete is further reinforced by vertically guided cladding tubes (13b) with tension wires (13c), which are tensioned after eight concreting sections (40 m) and injected with concrete adhesive of strength class C50/55 and extended for the next section. The tensioning wires (13c) can be tensioned in sections on an attachable mobile steel frame with hydraulic jacks (13d).
Das Zugangsbauwerk (25) aus einem Stahltor (26) und Stahlbetontor (27) befindet sich auf dem 7. Geschoss.The access structure (25) consisting of a steel gate (26) and reinforced concrete gate (27) is on the 7th floor.
Vor dem Eingangsbauwerk (28) wird ein Zugangsschacht (29) zum oberflächennahen Eingangsbauwerk (30) und Kontrollgebäude (31) geschaffen, der den Zugangsschacht (29) absichert.In front of the entrance structure (28), an access shaft (29) to the near-surface entrance structure (30) and control building (31) is created, which secures the access shaft (29).
Nach Abschluss der Einlagerungsarbeiten wird das Eingangsbauwerk (25) luftdicht verschlossen.After completion of the storage work, the entrance structure (25) is sealed airtight.
Die Kontrollleitungen (32), die in das Kontrollgebäude (31) geführt werden, ermöglichen eine Überwachung des Endlagers über einen Zeitraum von fünfhundert Jahren.The control lines (32), which are routed into the control building (31), enable the repository to be monitored over a period of five hundred years.
Nach einem Überprüfungszeitraum erfolgen der Rückbau und die Verfüllung der gesamten Baugrube. Der Zugangsschacht (29) bleibt für Kontrollarbeiten erhalten. Erst nach ca. 500 Jahren und dem Abklingen der Nachzerfallwärme werden Wände, Decken und Lauffläche des Zugangsschachts (29) mit 10 cm Bentonit-Aluminiumpulvergemisch (6) ausgekleidet und dann mit Beton gemäß der Außenschale (8) ausbetoniert.After a review period, the entire excavation pit is dismantled and backfilled. The access shaft (29) is retained for inspection work. Only after about 500 years and the decay of the decay heat, the walls, ceiling and running surface of the access shaft (29) are lined with 10 cm of bentonite-aluminium powder mixture (6) and then concreted with concrete according to the outer shell (8).
Eine Erddeckschicht (36) von > 300 m sichert das oberflächennahe Eingangsbauwerk (30), Kontrollgebäude (31) und den Zugangsschacht (29) ab.A layer of earth (36) of >300 m secures the near-surface entrance structure (30), control building (31) and the access shaft (29).
Im Kontrollgebäude (31) werden 2 Dieselnotstromaggregate (38) und Treibstoff-Lagerbehälter (39) zur autarken Versorgung aller technischen Einrichtung installiert.In the control building (31) 2 diesel emergency generators (38) and fuel storage tanks (39) are installed for the self-sufficient supply of all technical equipment.
Die Erfindung wird dargestellt:
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Grundriss 7. Obergeschoss -
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Die Vorteile, die sich aus dem Konzept des Endlagers ergeben, sind:The advantages resulting from the repository concept are:
Mit einer Teufe von mindestens 340 m und einer Deckschicht von 300 m über dem Scheitel der Betonhohlkugel (7) wird die wichtigste Forderung des Standortwahlgesetz (StandAG) von 2017 erfüllt. Eine übertägige Erkundung ist bei der Standortwahl nicht erforderlich, da die geologischen Verhältnisse bekannt sind.With a depth of at least 340 m and a top layer of 300 m above the top of the hollow concrete sphere (7), the most important requirement of the Site Selection Act (StandAG) of 2017 is met. Above-ground exploration is not necessary when choosing a location, as the geological conditions are known.
Die Sicherheitsanforderungen an die Endlagerung wärme entwickelnder radioaktiver Abfälle gemäß des Standortwahlgesetzes (StandAG) vom 05. Mai 2017 (BGBl. I S1074) können sinngemäß erfüllt werden.The safety requirements for the disposal of heat-generating radioactive waste in accordance with the Site Selection Act (StandAG) of May 5, 2017 (Federal Law Gazette I S1074) can be met accordingly.
Die große Oberfläche des Bauwerks und die besondere Zusammensetzung der Baukonstruktion ermöglichen einen hohen Strahlenschutz und anderseits eine wirkungsvolle Wärmediffusion der eingelagerten mittel- und hochradioaktiven Abfälle.The large surface of the building and the special composition of the building construction enable a high level of radiation protection and, on the other hand, an effective heat diffusion of the stored intermediate and high-level radioactive waste.
Bei einem technischen Bauwerk dieser Art können die Kenntnisse und Erfahrungen und die Qualität der Materialien entsprechend der EN- und DIN-Vorschriften und ihrer Verwendung zu einem sicheren Mehrbarrierensystem konsequent umgesetzt werden.With a technical structure of this type, the knowledge and experience and the quality of the materials can be consistently implemented in accordance with the EN and DIN regulations and their use to form a safe multi-barrier system.
Die in Kernkraftanlagen üblichen Sicherheitsstrategien mit dem Mehrstufenprinzip, Redundanz, Diversität und Fail-Safe, können bei diesem Konzept der Endlagerung verwirklicht werden.The safety strategies usual in nuclear power plants with the multi-stage principle, redundancy, diversity and fail-safe can be implemented with this disposal concept.
Das Energiekonzept ist so ausgelegt, dass ein Teil der Prozesswärme der hochradioaktiven Abfälle im inneren Bereich des Abklingbeckens zur Beheizung der LiBr-Absorptionskältemaschinen genutzt werden. Im äußeren Bereich des Abklingbeckens wird die Temperatur durch Kühlleitungen reduziert.The energy concept is designed in such a way that part of the process heat from the highly radioactive waste in the inner area of the spent fuel pool is used to heat the LiBr absorption chillers. In the outer area of the spent fuel tank, the temperature is reduced by cooling lines.
Die Lüftungsanlagen begrenzen die Raumtemperatur vom 1. bis zum 17. Obergeschoss. Dadurch werden die Ausgasungen der mittelradioaktiven Abfälle reduziert. The ventilation systems limit the room temperature from the 1st to the 17th floor. This reduces the outgassing of the medium-level radioactive waste.
- 1a1a
- 1a Braunkohle-Tagebaugruben1a lignite opencast mines
- 1b1b
- 1b Teufe (Tiefe der Grube)1b Teufe (depth of the pit)
- 1c1c
- 1c Deckschicht1c top layer
- 22
- 2 Baugrube2 excavation
- 3a3a
- 3a Sammelleitungen3a manifolds
- 3b3b
- 3b Pumpen3b pumps
- 44
- 4 Gründungsebene4 foundation level
- 4a4a
- 4a Stahlbetonplatte4a reinforced concrete slab
- 55
- 5 Kugelkalotte5 spherical cap
- 66
- 6 Bentonitmaterial6 bentonite material
- 77
- 7 Betonhohlkugel7 hollow concrete sphere
- 88th
- 8 Betonwandung8 concrete wall
- 8a8a
- 8a Stahlhülle8a steel shell
- 8b8b
- 8b Gusseisen-Vermiculargraphitkugeln8b cast iron vermicular graphite spheres
- 8c8c
- 8c Aluminiumkugeln8c aluminum balls
- 99
- 9 Geschossdecken9 floors
- 9a9a
- 9a Geschossdecke über UG9a floor above basement
- 9b9b
-
9b Einlagerungsöffnung und Verschlussdeckel9b9b Storage opening and sealing
cover 9b - 1010
- 10 Stahlbetonwände10 reinforced concrete walls
- 11a11a
- 11a Abklingbecken (hot)11a cooling pool (hot)
- 11b11b
- 11b Abklingbecken (cold)11b cooling pool (cold)
- 12a12a
- 12a Glaskokillen HAW12a glass molds HAW
- 12b12b
- 12b Glaskokillen MAW12b glass molds MAW
- 1313
- 13 Bewehrungs-Stahlmatten13 reinforcement steel mesh
- 13a13a
- 13a Bewehrungskörbe13a Reinforcement cage
- 13b13b
- 13b Hüllrohre13b cladding tubes
- 13c13c
- 13c Spanndrähte13c tension wires
- 13d13d
- 13d Stahlgestell mit Hydraulikhebern13d steel frame with hydraulic jacks
- 14a14a
- 14a Kühlleitungen (extern)14a cooling lines (external)
- 14b14b
- 14b Kühlleitungen d. Lüftungsanlagen14b cooling lines d. ventilation systems
- 14c14c
- 14c Kühlleitungen d. Abklingbeckens14c cooling lines d. cooling pond
- 1515
- 15 Kohlenstofffaser15 carbon fiber
- 1616
- 16 LiBr-Absorptionskältemaschinen16 LiBr absorption chillers
- 1717
- 17 Lüftungsanlagen17 ventilation systems
- 1818
- 18 „Frischluftkanäle“18 "fresh air ducts"
- 1919
- 19 Flure19 corridors
- 2020
- 20 Schacht (innen)20 shaft (inside)
- 2121
- 21 Lastenaufzug (innen)21 freight elevator (inside)
- 2222
- 22 Entfällt22 Not applicable
- 2323
- 23 Container23 containers
- 2424
- 24 Abschirm-Formkörper24 shielding moldings
- 2525
- 25 Zugangsbauwerk25 access structure
- 2626
- 26 Stahltor26 steel gate
- 2727
- 27 Betontor27 concrete gate
- 2828
- 28 Eingangsbauwerk28 entrance building
- 2929
- 29 Zugangsschacht29 access shaft
- 3030
- 30 Oberflächennahes Eingangsbauwerk30 Near-surface entrance structure
- 3131
- 31 Kontrollgebäude31 control buildings
- 3232
- 32 Kontrollleitungen32 control lines
- 3333
- 33 Bauxit-Sedimentgestein33 Bauxite sedimentary rock
- 3434
- 34 Paraboloidkuppel34 paraboloid dome
- 34a34a
- 34a Wandung der Paraboloidkuppel34a wall of the paraboloid dome
- 34b34b
- 34b Kuppeldach34b dome roof
- 3535
- 35 Entfällt35 Not applicable
- 3636
- 36 Erddeckschicht36 earth cover layer
Claims (10)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE102020007175.9A DE102020007175A1 (en) | 2020-11-24 | 2020-11-24 | Arrangement and procedure for the construction of an overactive developed repository for intermediate and high-level radioactive waste |
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DE102020007175.9A DE102020007175A1 (en) | 2020-11-24 | 2020-11-24 | Arrangement and procedure for the construction of an overactive developed repository for intermediate and high-level radioactive waste |
Publications (1)
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DE102020007175A1 true DE102020007175A1 (en) | 2022-05-25 |
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DE (1) | DE102020007175A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115798772A (en) * | 2022-12-02 | 2023-03-14 | 中国原子能科学研究院 | Decommissioning transformation method for radioactive waste liquid natural evaporation tank |
-
2020
- 2020-11-24 DE DE102020007175.9A patent/DE102020007175A1/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115798772A (en) * | 2022-12-02 | 2023-03-14 | 中国原子能科学研究院 | Decommissioning transformation method for radioactive waste liquid natural evaporation tank |
CN115798772B (en) * | 2022-12-02 | 2023-10-27 | 中国原子能科学研究院 | Retired reconstruction method of radioactive waste liquid natural evaporation pool |
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