DE19528496C1

DE19528496C1 - Verfahren zur Endlagerung von radioaktivem Material

Info

Publication number: DE19528496C1
Application number: DE19528496A
Authority: DE
Inventors: Thomas Samland
Original assignee: Individual
Current assignee: SAMLAND, THOMAS, DIPL.-MATH., 78166 DONAUESCHINGEN
Priority date: 1995-05-03
Filing date: 1995-08-03
Publication date: 1996-10-24
Anticipated expiration: 2015-08-04

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Endlagerung von radioaktivem in hitze- und druckfesten Behältern eingeschlossenem Material, mit den folgenden Schritten: Abteufen eines Bohrlochs bis in eine Tiefe von mehr als 1500 m, Einbringen der Behälter ins Schachttiefste, Positionieren der einzelnen Behälter an verschiedenen Stellen im Erdinneren und Verschließen des Bohrlochs mit wasserundurchlässigem Material.

Ein solches Verfahren ist aus der GB 21 41 575 A1 bekannt.

Radioaktive Abfallprodukte gehören zu den gefährlichsten vom Menschen selbst produzierten bzw. angereicherten Abfallprodukten. Als bisherige Atommüllend- bzw. Zwischenlager dienen untertägige Hohlräume wie beispielsweise alte Salzbergwerke oder Kavitäten in Granit. Solche Formen der Lagerung bieten sich jedoch primär als Zwischenlager an.

Die Probleme bei der untertägigen Lagerung von radioaktivem Müll liegen einerseits in der Gefahr von Wassereinbrüchen und der damit verbundenen Verstrahlung des Grundwassers und darüber hinaus in der in jüngerer Zeit häufiger diskutierten Gefahr der atomaren Kettenreaktion in Folge der Neutronenabbremsung durch das umliegende Gestein. Darüber hinaus bestehen bei solchen Lagern sicherheitstechnische Bedenken hinsichtlich Sabotage und, besonders im Falle der Lagerung von Plutonium, das nicht zuletzt durch die Abrüstung von Atomwaffen in großen Mengen anfällt, eines möglichen Diebstahls durch Terroristen.

Dem Problem des Wassereinbruchs kann man durch Verglasung des eingelagerten radioaktiven Abfalls entgegenwirken. Diese Möglichkeit ist jedoch teuer und bietet keinen Schutz hinsichtlich der letztgenannten Problematik bezüglich der Sicherheit eines solchen Lagers.

Aufgrund der Halbwertzeiten der radioaktiven Zerfallsreihen sollen die Endlager radioaktiver Abfallstoffe über tausende von Jahren eine ausreichende Sicherheit bieten. Diese Sicherheit bezieht sich, wie erwähnt, nicht nur auf die Sicherheit hinsichtlich einer direkten Zerstörung oder Beeinträchtigung der Umwelt, beispielsweise des Grundwassers, sondern auch auf Sicherheit gegen Diebstahl oder Sabotage, so daß die bekannten Endlager stets mit einem relativ großen Aufwand an Überwachungs- und Beaufsichtigungsmaßnahmen einhergehen.

Es ist bereits vorgeschlagen worden, radioaktives Material unter der Erdkruste der Erde in der sogenannten Moho-Zone (Mohorovii-Diskontinuität) einzulagern, wie dies in der DE 30 01 348 A1 beschrieben ist. Das dort beschriebene Verfahren zur Unterbringung von Atommüll und dergleichen ist jedoch bislang technisch nicht realisierbar.

Ein anderes bekanntes Verfahren zur Beseitigung von radioaktiven Abfällen (DE 31 09 640 A1) sieht vor, daß die in Behältern eingeschlossenen radioaktiven Abfälle ins Schachttiefste eines Schachtes, der bis in eine Tiefe mit zähflüssigem Tiefengestein abgeteuft wurde, in fließendes Magma eingebracht werden. Diese bekannte Lösung ist jedoch gleichfalls theoretischer Natur, da das nahe der Erdoberfläche befindliche Magma eine relativ geringe Dichte besitzt und von daher bestrebt ist, durch vorhandene oder sich bei Vulkanausbrüchen, Erdbeben oder dgl. bildende Risse und Klüfte an die Erdoberfläche zu gelangen. Darüber hinaus ist eine gründliche Diffusion des atomaren Abfalls im Magma nach dem Schmelzen der die radioaktiven Abfälle umgebenden Behälter trotz der herrschenden hohen Temperaturen nicht gewährleistet.

Die DE 40 21 755 C1 beschreibt ein Verfahren zur Endlagerung von radioaktivem in hitze- und druckfesten Behältern eingeschlossenem Material mit den folgenden Schritten:
Abteufen eines Schachtes bis in eine Tiefe mit ölführendem Tiefengestein, Einbringen der Behälter ins Schachttiefste, Positionieren der einzelnen Behälter an verschiedenen Stellen im Erdinneren und Verschließen des Schachtes mit wasserundurchlässigem Material.

Zudem offenbart die DE 27 42 340 A1 ein Verfahren zur Endlagerung von radioaktivem in Patronen eingeschlossenem Material mit den Schritten:
Abteufen eines Schachtes bis in eine Tiefe mit einer absinkenden tektonischen Platte, Einbringen der Patronen ins Schachttiefste und Verschließen des Schachtes mit wasserundurchlässigem Material.

Darüber hinaus ist aus der DE-AS 11 12 592 ein Verfahren zur Endlagerung von radioaktivem flüssigem Abfall mit den folgenden Schritten bekannt:
Abteufen eines Schachtes bis in eine Tiefe mit zähflüssigem Tiefengestein, Einbringen des Rohrs nahezu bis in Schachttiefste, Positionieren der Abfallflüssigkeit an verschiedenen Stellen im Erdinneren außerhalb des Schachtes und Verschließen des Schachtes mit wasserundurchlässigem Material.

Schließlich beschreibt die Literaturstelle GB-Z. "NUCLEAR ENGINEERING INTERNATIONAL" (Juni 1978, S. 61 und 62) verschiedene Verfahren zur Endlagerung von radioaktivem in hitze- und druckfesten Behältern eingeschlossenem Material mit den Schritten:
Abteufen eines Bohrloches bis in verschiedene Tiefen, 1. 300 m, 2. bis zu 6 km und 3. bis zu 16 km unter der Erdoberfläche, eine Tiefe mit zähflüssigem Tiefengestein, Einbringen der Behälter ins Schachttiefste, Positionieren der einzelnen Behälter an verschiedenen Stellen im Erdinneren innerhalb des Bohrloches.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Endlagerung von radioaktivem Material anzugeben, in dem das in hitze- und druckfesten Behältern eingeschlossen Material sicher im Hinblick auf die Gefährdung der Umwelt und sicher im Hinblick auch auf seinen Mißbrauch endgelagert wird.

Diese Aufgabe wird beim Verfahren gemäß Anspruch 1 dadurch gelöst, daß

- daß das Bohrloch im Bereich einer tektonischen Senke niedergebracht wird,
- daß die einzelnen Behälter an verschiedenen Stellen im Erdinneren außerhalb des Bohrloches positioniert werden und
- daß die einzelnen Behälter mittels eines geeigneten Manipulators an verschiedenen Positionen bzw. Stellen außerhalb des Bohrlochs im Tiefengestein plaziert werden.

Erfindungsgemäß ist eine tatsächliche Endlagerung geschaffen worden, bei der eine Kontaminierung des Grundwassers zuverlässig ausgeschlossen ist und bei der Sabotage und/oder Diebstahl durch Terroristen kein Problem mehr darstellen. Dadurch, daß die strahlenden Abfälle im wahrsten Sinne des Wortes von der Erdoberfläche verschwunden sind, stellen sie keine Gefährdung der Ökosphäre dar. Darüber hinaus kommt das erfindungsgemäße Verfahren mit einem Minimalaufwand gänzlich ohne Wartung aus.

Es ist klar, daß die Behälter, die die radioaktiven Abfallstoffe umschließen, extrem druck- und hitzefest sein müssen, damit sie dem in einer Tiefe von - je nach geologischer Gegebenheit - bis zu mehreren tausend Metern herrschenden Druck und den dort vorherrschenden Temperaturen standhalten. Ferner dürfen die verwendeten Behälter die atomaren Stoffe nur in einer unterkritischen Masse beinhalten, wobei zu berücksichtigen ist, daß die ausgestrahlten Neutronen möglicherweise durch umliegendes Gestein abgebremst werden können.

Der abzuteufende Schacht wird als Bohrloch niedergebracht. Seit kurzem sind übertiefe Bohrungen kein Problem mehr, wie das KTB-Programm der Bundesrepublik Deutschland gezeigt hat (DE-Z GEO 2/95, S. 12).

Erfindungsgemäß wird die Bohrung im Bereich einer tektonischen Senke niedergebracht. In einer solchen sogenannten "Subduktionszone" bewegt sich das zähflüssige Gestein zusammen mit den dort eingelagerten atomaren Abfallstoffen von der Eroberfläche weg in Richtung des Erdinneren. Dadurch ist gewährleistet, daß eine Kontamination des Ökosystems Erde zuverlässig ausgeschlossen ist.

Erfindungsgemäß werden die einzelnen Behälter mittels eines geeigneten Manipulators an verschiedenen Positionen im Tiefengestein plaziert. Auch Gelenkbohrungen sind neuerdings technisch realisierbar (DE-Z P.M. Magazin 7/1995 S. 28, 29). Ein solcher Manipulator kommt außerhalb des eigentlichen Schachtbereiches zum Einsatz, um die Behälter mit dem radioaktiven Abfall nicht direkt über- oder nebeneinander, sondern im geeigneten Abstand zueinander einzulagern. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß eine gegenseitige Beeinflussung der eingelagerten Behälter ausgeschlossen wird.

Dabei kann in zweckmäßiger Weiterbildung der Erfindung als Verbindung von Manipulator und Behälter eine Sollbruchstelle dienen, die nach Erreichen der gewünschten Position des Behälters schmilzt.

Darüber hinaus können die einzelnen Behälter mit Sendern zu ihrer Ortung vorgesehen sein, um ihre Lage durch entsprechende Empfänger im Bereich des Schachttiefsten auch nach Verschließen des Schachtes erfassen zu können.

Weiterhin sieht die Erfindung vor, daß der Schacht vor seiner Versiegelung mit Meßsonden zur Detektion radioaktiver Strahlung versehen ist. Auf diese Weise kann auch ein bereits lange Zeit verschlossener Schacht Aufschlüsse darüber geben, ob von den endgelagerten Behältern über den Einlagerungszeitraum eine zu- oder abnehmende Strahlung ausgeht.

Schließlich sollten die erfindungsgemäßen Behälter etwa durch Vakuumeinlagerung so geschaffen sein, daß eine Volumenexpansion der eingelagerten Stoffe möglich ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend an einer lediglich schematisch dargestellten Figur näher beschrieben.

Die einzige Figur zeigt schematisch eine in der Erdoberfläche 1 im Bereich einer Subduktionszone 2 bis in zähflüssiges Tiefengestein einen niedergebrachten Schacht 3. In der Subduktionszone 2 wird das zähflüssige Material in Pfeilrichtung in Richtung Erdkern transportiert. Am Ende des Schachtes 3, das sich je nach geologischer Gegebenheit in einigen tausend Metern befindet, herrschen Temperaturen von 300°C und mehr. Gemäß der Erfindung werden nun Behälter 4 mit eingeschlossenem radioaktiven Material in unterkritischer Masse an verschiedenen Orten in einiger Entfernung voneinander eingelagert. Auf diese Weise können durch einen einzigen Schacht 3 eine Mehrzahl von Behältern 4 in der Subduktionszone 2 "versenkt" werden. Nachdem die Behälter 4 ihre Positionen erreicht haben, wird das Bohrloch mit wasserundurchlässigem Material abgedichtet und versiegelt.

Claims

1. Verfahren zur Endlagerung von radioaktivem in hitze- und druckfesten Behältern (4) eingeschlossenem Material, mit den folgenden Schritten:

a1) Abteufen eines Bohrlochs (3) bis in eine Tiefe von mehr als 1500 m,
b) Einbringen der Behälter (4) ins Schachttiefste,
c1) Positionieren der einzelnen Behälter (4) an verschiedenen Stellen im Erdinneren und
d) Verschließen des Bohrlochs (3) mit wasserundurchlässigem Material,

dadurch gekennzeichnet,

e) daß das Bohrloch (3) im Bereich einer tektonischen Senke niedergebracht wird,
c2) daß die einzelnen Behälter (4) an verschiedenen Stellen im Erdinneren außerhalb des Bohrloches (3) positioniert werden und
f) daß die einzelnen Behälter (4) mittels eines geeigneten Manipulators an verschiedenen Positionen bzw. Stellen außerhalb des Bohrlochs (3) im Tiefengestein plaziert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung von Manipulator und Behälter (4) mit einer Sollbruchstelle versehen ist, die nach Erreichen der gewünschten Position des Behälters (4) schmilzt.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Behälter (4) mit Sendern zu seiner Ortung versehen ist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schacht (3) vor seiner Versiegelung mit Meßsonden zur Detektion radioaktiver Strahlung versehen ist.

5. Behälter zur Endlagerung von radioaktivem in hitze- und druckfesten Behältern eingeschlossenem Material zur Durchführung des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Behälters Raum für eine Volumenexpansion der eingelagerten Stoffe vorgesehen ist.