DE19536370A1 - Abschirmung eines unter Wasser befindlichen, radioaktive Strahlung abgebenden Körpers - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die radioaktive Abschir­ mung von unter Wasser befindlichen und radioaktive Strahlung abgebenden Körpern. Es wird dazu ein Unterwasserbeton bezie­ hungsweise ein Unterwassermörtel mit radioaktive Strahlung absorbierenden Zusätzen verwendet. Außerdem wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Verfügung gestellt, mit dem ein radioaktive Strahlung absorbierender Unter­ wasserbeton beziehungsweise Unterwassermörtel auf den unter Wasser befindlichen, radioaktive Strahlung abgebenden Körper aufgebracht werden kann. Bei den abzuschirmenden, radioaktive Strahlung abgebenden Körpern kann es sich um im Meer be­ findliche, mit Atomreaktoren und/oder mit Atomwaffen bzw. Atomraketen ausgerüstete, verunfallte oder gezielt versenkte U-Boote oder um versenkte Atommüllbehälter und/oder ver­ senkten sonstigen Atommüll handeln.

In Atomkraftwerken, wie überhaupt in Betrieb befindlicher oder stillgelegter Reaktoren sind in Abhängigkeit der vor­ handenen Energiegruppen und deren Quelldichteverteilung Abschirmungsschichtenfolgen mit redundaten Sicherheiten festgelegt, wobei ihre Unterhaltung und die dafür notwendig gehaltenen Ergänzungen der Sicherheitsmaßnahmen gewährleistet sind. Unfälle an Atomreaktoren sowie in letzter Zeit bekannt gewordene Tatsachen, wonach große Mengen radioaktiven Mülls in das Meer geschüttet worden sind, haben die Frage aufge­ worfen, wie diese Gefahren für die Umwelt unter Wasser sicher und auf Dauer beseitigt werden können.

Über Wasser ist es technisch möglich, verunfallte Reaktoren neu abzuschirmen. Unter Wasser kann dagegen kaum eine Ab­ schirmung in der technisch notwendigen Abfolge eingebaut werden. Eine Bergung radioaktiver Stoffe vom Grund der Meere ist oftmals nur mit großem wirtschaftlichen Aufwand oder wegen der Gefahr zusätzlicher Verseuchungen gar nicht mög­ lich.

Im Hinblick auf die große Gefahr, die von diesen Materialien ausgeht, ist eine Neutralisierung beziehungsweise Beseitigung der Gefahrenquelle unumgänglich. Zur Zeit sind diese radio­ aktiven Strahlungsquellen noch durch ihre ursprünglichen ab­ schirmenden Wandungen ausreichend geschützt. Es ist aber der Zeitpunkt abzusehen, wo durch Korrosion oder andere, die Fe­ stigkeit der Wandungen beieinträchtigenden mechanischen Ein­ wirkungen, die bisherige Abschirmung der radioaktiven Strah­ lung soweit zerstört ist, daß eine Verseuchung der Umwelt in hohem Maße befürchtet werden muß. Hinzu kommt, daß der Beginn und das Ausmaß dieser Umweltbelastung unter Wasser nicht un­ mittelbar bzw. nicht ohne großen Meß- und Überwachungsauf­ wand festgestellt werden kann.

Aufgrund des immer stärker werdenden Umweltbewußtseins müssen daher im Meer versenkte Atomreaktoren, beispielsweise solche von durch Unfall gesunkene oder ausrangierte, im Meer sträf­ licherweise versenkte, mit Atomreaktoren angetriebene und/ oder mit Atomwaffen ausgerüstete Schiffe oder U-Boote dauer­ haft gegen radioaktive Strahlung abgeschirmt werden, damit auf lange Zeit, auch dann wenn die konstruktive Abschirmung schadhaft geworden ist, das Austreten radioaktiver Strahlung sicher verhindert wird. Das gleiche gilt für in Behältern im Meer versenkten Atommüll, der nicht oder nur ungenügend abge­ schirmt ist.

Dies ist deswegen von großer Wichtigkeit, da derartige, ra­ dioaktive Strahlung abgebende Körper, bedingt durch die lange Halbwertszeit der zerfallenden und die Strahlung aussendenden Elemente, Unterwasserlebewesen, die in die Nähe solcher strahlenden Körper kommen, verstrahlt und je nach Stärke der Strahlung direkt Krankheiten, wie beispielsweise Krebs oder Geschwüre, auftreten können und es auch zu einer Veränderung des Erbgutes kommen kann, was sich insbesondere bei den Nach­ kommen dieser Lebewesen durch stark degenerative Veränderun­ gen bemerkbar macht. Betroffen sind dabei nahezu alle Lebe­ wesen, angefangen vom Plankton bis hin zu Fischen bzw. Men­ schen, die im Meer baden und dadurch direkt gefährdet sind. Hinzu kommt, daß über die Nahrungskette die verstrahlten Unterwasserlebewesen bei den sie fressenden Lebewesen auch eine Verstrahlung auslösen. Am Ende der Nahrungskette steht vielfach auch der Mensch, der somit ebenfalls durch den Genuß der verstrahlten Nahrung geschädigt werden kann.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen sich unter Wasser befindlichen radioaktive Strahlung abgebenden Körper auf sichere und dabei kostengünstige Weise so abzu­ schirmen, daß er entweder sicher geschützt an seinem Platz unter Wasser verbleiben kann oder daß er aber zumindest so eingeschlossen werden kann, daß er gefahrlos mit seiner Um­ hüllung geborgen und anderswohin transportiert werden kann.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die Verwendung eines radio­ aktive Strahlung absorbierende Substanzen enthaltenden Unter­ wasserbetons beziehungsweise Unterwassermörtels, mit dem der abzuschirmende, radioaktive Strahlung abgebende Körper umge­ ben wird. Vorteilhafterweise wird ein Unterwasserbeton bezie­ hungsweise -mörtel verwendet, der im frischen, noch nicht er­ härteten Zustand beim freien Fall durch das Wasser erosions­ beständig ist. Was nachfolgend für Unterwasserbeton ausge­ führt wird, gilt genauso für Unterwassermörtel.

Als strahlungsabsorbierende Zusätze verwendet man solche, die geeignet sind sowohl insbesondere Neutronenstrahlung als auch Gamma-Strahlung zu absorbieren.

Als Neutronenabsorptionsmittel verwendet man zum Beispiel borhaltige Zuschlagsstoffe, beispielsweise in Form von Bor­ carbid oder Bortrioxid, Graphit und die verschiedensten Wasserstoff enthaltenden Verbindungen, insbesondere Poly­ ethylene.

Zur Abschirmung von Gamma-Strahlen gibt man der Betonaus­ gangsmischung schwere Elemente, das heißt Elemente mit hohem Atomgewicht, als Zuschlagstoff zu. Beispielsweise gibt man die Elemente mit hohem Atomgewicht in Form ihrer Oxide oder unlöslichen Salze zu. Beispiele hierfür sind die Bleioxide, Bariumsulfat (Schwerspat), Bleisalze sowie die Metalle selbst in Form von Spänen oder Granulaten, z. B. Blei-, Eisen- und/oder Stahlkugeln. In bevorzugter Weise werden auch fein vermahlene Bleigläser zur Abschirmung der Gamma-Strahlen der Betonausgangsmischung zugesetzt.

Die Zusätze können so ausgewählt werden, daß sie speziell auf die Art des abzuschirmenden, radioaktive Strahlung ab­ gebenden Körpers abgestimmt sind, wobei es gemäß der vor­ liegenden Erfindung insbesondere um Gamma-Strahlung geht.

Zusätzlich werden dem Unterwasserbeton Kunststoffdis­ persionen beigegeben, die dafür sorgen, daß die Viskositäts- und Verarbeitungseigenschaften des Unterwasserbetons, sowie z. B. die Festigkeitswerte die Dichtigkeit, die Rissebildung der ε-Modul und der Verformbarkeit des erhärteten Unter­ wasserbetons, nicht negativ durch die radioaktive Strahlung absorbierende Zusätze beeinflußt werden.

Weiterhin wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Abschirmung des radioaktive Strahlung abgebenden Körpers zur Verfügung gestellt, das es gestattet den erfindungsge­ mäßen, radioaktive Strahlung absorbierenden Unterwasserbeton auch in großen Tiefen zielgenau und in der gewünschten Dicke und Form auf dem abzuschirmenden, die radioaktive Strahlung abgebenden Körper aufzubringen.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird der radioaktive Strah­ lung absorbierende Unterwasserbeton zunächst bis in die Nähe des abzuschirmenden, sich unter Wasser befindlichen Körpers gefördert. Dabei können unterschiedliche Verfahren eingesetzt werden, deren Verwendung auch davon abhängt, in welcher Was­ sertiefe sich der abzuschirmende Körper befindet bzw. welche Wasserverhältnisse darüber herrschen.

Befindet sich der abzuschirmende Körper in nicht sehr großen Tiefen, so kann der die radioaktive Strahlung absorbierende Unterwasserbeton direkt, beispielsweise von einer schwimmen­ den Plattform aus, abgeworfen werden.

Meistens wird jedoch der abzudeckende Körper in einer größe­ ren Tiefe liegen. Hierbei kann der Unterwasserbeton dann über Rohre oder Schläuche zugeführt werden, wobei insbesondere bei längeren Rohr- beziehungsweise Schlauchleitungen und größeren Tiefen eine oder mehrere Pumpstationen dazwischen geschaltet werden und zwar verteilt über die Länge des Rohres be­ ziehungsweise Schlauches.

Eine weitere Möglichkeit, den erfindungsgemäßen Unterwasser­ beton zum abzuschirmenden Körper zu bringen, besteht darin, den Unterwasserbeton über Wasser in formstabile Behältnisse zu füllen, diese dann zu schließen und über eine Absenkvor­ richtung mit Ketten oder Seilen zum abzuschirmenden Körper hin abzusenken. Das formstabile Behältnis wird dabei mög­ lichst dicht an die Stelle über oder neben den abzuschirmen­ den Körper herangeführt, an dem der Unterwasserbeton abge­ laden werden soll. Das Behältnis wird geöffnet und der Unterwasserbeton verteilt sich im freien Fall auf die ab zu­ deckende Stelle. Das Behältnis wird anschließend wieder hochgeholt und erneut befüllt. Wenn große Mengen Unterwasser­ beton in die Tiefe befördert werden müssen, kann es vorteil­ haft sein, mehrere der formstabilen Behältnisse an einem endlosen Kettenband anzubringen.

Ein anderes Verfahren zur Absenkung des Unterwasserbetons be­ steht darin, den Unterwasserbeton über Wasser in Säcke zu füllen und ihn dann mit diesen Säcken auf den Grund abzu­ senken. Dies bringt den Vorteil, daß mit den Säcken am Boden des Gewässers gewissermaßen Mauern bzw. seitliche Begren­ zungen gebaut werden können.

Es können sowohl wasserundurchlässige als auch wasserdurch­ lässige Säcke zum Einsatz kommen. Vorteilhafterweise finden Säcke aus einem Geotextil, insbesondere solche aus Vlies­ stoffen, die eine hohe Dehnbarkeit aufweisen und die sich dem Meeresboden und dem abzuschirmenden Körper anpassen können, Verwendung. In einer bevorzugten Ausführungsform werden für die Säcke mehrlagige Geotextilien eingesetzt, wobei minde­ stens eine Lage aus Vliesstoff besteht und wobei die einzel­ nen Lagen miteinander vernadelt sind. Zwischen oder in die Lagen sind dabei vorzugsweise radioaktive Strahlung absor­ bierende Substanzen eingelagert, so daß der Sack selbst schon eine radioaktive Abschirmung bewirkt, wodurch die radioaktive Abschirmwirkung des in ihn eingefüllten radioaktive Strahlung abschirmenden Unterwasserbetons unterstützt wird.

Mit den mit Unterwasserbeton gefüllten Säcken können unter Wasser Wände gebaut werden, die den abzuschirmenden Körper von allen Seiten umgeben. Anschließend können in diesen um­ grenzten Raum weitere entsprechende Betonsäcke abgelagert oder mittels Rohren beziehungsweise Schläuchen oder Kübeln radioaktive Strahlung absorbierender Unterwasserbeton einge­ bracht werden, womit der radioaktive Strahlung abgebende Körper sowohl seitlich als auch nach oben abgeschirmt ist.

Soll der sich unter Wasser befindliche, radioaktive Strahlung abgebende Körper nicht bloß in nur begrenzt steuerbarer Weise mit Beton überhäuft werden, sondern in einem definierten Körper, beispielsweise einen Quader oder eine Glocke, einge­ schlossen werden, so ist es notwendig, das freie Verfließen des Betons durch Schalungen einzudämmen. Dazu kann, vorzugs­ weise aus Edelstahl, um und über dem abzuschirmenden Körper eine Schalungsform errichtet werden, in die der radioaktive Strahlung absorbierende Unterwasserbeton eingefüllt wird. Diese Schalungsform wird am besten über Wasser als ganzes vorgefertigt und dann als Ganzes zum abzuschirmenden Körper abgesenkt.

Um ein nachträgliches Bewegen des mit Beton vergossenen Kör­ pers zu ermöglichen, werden beim Betonieren gleich Hebevor­ richtungen, wie Haken oder Ösen, mit einbetoniert. An diesen Haken oder Ösen können dann Hebewerkzeuge angreifen und den Gegenstand anheben und an einen anderen Ort verbringen.

Will man den erfindungsgemäß abgeschirmten Körper ganz heben, so ist es notwendig, auch die Unterseite des Körpers, mit der er auf dem Untergrund aufliegt, mit Beton abzuschirmen. Dazu wird, nachdem der Körper an seiner Oberseite und an den Sei­ ten mit Beton strahlensicher ummantelt ist, neben dem Körper eine Plattform ebenfalls aus strahlungsabsorbierendem Unter­ wasserbeton, vorzugsweise in Form einer Wanne gebaut. Diese Wanne wird mit Beton gefüllt, dann der Körper über diese Wanne verbracht, in den frischen, noch nicht ausgehärteten, erfindungsgemäßen Unterwasserbeton eingesenkt und somit mit der Wanne stabil und abdichtend verbunden. Der radioaktive Strahlung abgebende Körper ist damit rundherum sicher abge­ schirmt. Die gesamte Einheit aus der unteren Wanne und dem abgeschirmten Körper kann dann an der unteren Wanne, die mit einbetonierten Haltevorrichtungen versehen wurde, gehoben werden.

Um ein gezieltes Arbeiten in größeren Wassertiefen überhaupt zu ermöglichen, müssen die Arbeiten vor Ort überwacht und gesteuert werden. Dies könnte bis zu bestimmten Tiefen durch Taucher erfolgen, sollte aber wegen der Strahlungsgefährdung vermieden werden. In größeren Tiefen und unwirtlicheren oder gefährlicheren Gewässern werden daher vorzugsweise Unter­ wasserkameras und Unterwasserscheinwerfer eingesetzt.

Die Aufhängevorrichtungen oder das unterwasserseitige Rohr- oder Schlauchende können mit einer ferngelenkten Antriebs­ einheit an den gewünschten Ort gebracht werden.

Denkbar sind natürlich auch andere Überwachungs- und Steuer­ einrichtungen, beispielsweise von einem U-Boot aus, mit dem man direkt über einen Greifarm die Aufhängevorrichtungen be­ ziehungsweise das Schlauch- oder Rohrende steuert.

Mit der vorstehend dargelegten Erfindung ist es somit möglich auf relativ kostengünstige Weise eine sichere Abschirmung eines unter Wasser befindlichen, radioaktive Strahlung ab­ gebenden Körpers zu erreichen.

Claims (15)

1. Verwendung von Unterwasserbeton bzw. Unterwassermörtel, enthaltend radioaktive Strahlung absorbierende Sub­ stanzen, zur Abschirmung von unter Wasser befindlichen, radioaktive Strahlung abgebenden Körpern, wobei man einen radioaktive Strahlung absorbierenden Unterwasserbeton einsetzt, der im freien Fall durch das Wasser erosions­ beständig ist und nicht entmischt wird und der im wesentlichen aus Zement als Bindemittel, Zuschlagstoffen, Verdickungsmitteln, Additiven und Zusätzen, die radio­ aktive Strahlung absorbieren, besteht.

2. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die radioaktive Strahlung absorbierenden Substanzen insbesondere aus Gamma-Strahlung absorbierenden Sub­ stanzen bestehen, insbesondere solchen aus Bleisalzen, Bleigläsern, Bariumsulfat (Schwerspat), Hafniumverbin­ dungen oder aus Spänen oder Granulaten aus Blei, Eisen oder Stahl.

3. Verwendung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Unterwasserbeton zusätzlich eine oder mehrere Kunststoffdispersionen enthält.

4. Verfahren zur Abschirmung radioaktive Strahlung abgeben­ der Körper unter Wasser, dadurch gekennzeichnet, daß man einen radioaktive Strahlung absorbierende Unterwasserbe­ ton in einem geschlossenen System bis kurz vor den radio­ aktive Strahlung abgebenden Körper fördert und dann im freien Fall durch das Wasser auf den radioaktive Strah­ lung abgebenden Körper in der gewünschten Schichtdicke aufbringt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man den radioaktive Strahlung absorbierenden Unterwasser­ beton über Rohre oder Schläuche bis kurz vor den radio­ aktive Strahlung abgebenden Körper fördert.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in vorgegebenen Abständen die Rohre oder Schläuche durch Zwischenpumpstationen unterbrochen sind.

7. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man den radioaktive Strahlung absorbierenden Unterwasser­ beton über Wasser in verschließbare formstabile Behält­ nisse einfüllt, diese dann in geschlossenem Zustand so nahe wie möglich über beziehungsweise neben den radio­ aktive Strahlung abgebenden Körper an Seilen oder Ketten absenkt und dort entleert.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß man den Beton in eine den radioaktive Strahlung abgebenden Körper umgebende Schalung einfüllt.

9. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man den radioaktive Strahlung absorbierende Unterwasser­ beton über Wasser in Säcke abfüllt, die Säcke verschließt und dann neben oder über dem radioaktive Strahlung ab­ gebenden Körper ablagert.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Säcke aus einem vernadelten Mehrschichtgeotextil mit einer oder mehreren Zwischenschichten aus radioaktive Strahlung absorbierenden Substanzen besteht, wobei mindestens eine Schicht des Mehrschichtgeotextils aus einem Vliesstoff besteht.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die die Zwischenschicht beziehungsweise die Zwischen­ schichten bildenden radioaktive Strahlung absorbierenden Substanzen mit einem pulverförmigen mit Meerwasser ab­ bindenden Trockenmörtel gemischt sind.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß man zunächst aus den Säcken, die mit radioaktive Strahlung absorbierendem Beton gefüllt sind, eine Schutzwand bzw. Schalung um den radioaktive Strah­ lung abgebenden Körper erstellt und anschließend den so gebildeten Raum mit weiteren entsprechenden Säcken oder mit radioaktive Strahlung absorbierendem Unterwasserbeton unter Verwendung von Rohren, Schläuchen oder formstabilen Behältnissen auffüllt.

13. Verfahren zur abgeschirmten Hebung radioaktive Strahlung abgebender Körper, die sich unter Wasser befinden, dadurch gekennzeichnet, daß man radioaktive Strahlung absorbierenden Unterwasserbeton gemäß den Ansprüchen 1 bis 12 auf den radioaktive Strahlung abgebenden Körper aufbringt, wobei gleichzeitig Hebeeinrichtungen mit einbetoniert werden, an denen man dann den durch den Beton abgeschirmten, radioaktive Strahlung abgebenden Körper anheben kann, wobei man vorzugsweise, insbesondere wenn der Körper nicht nur unter Wasser verschoben, sondern ganz bis über der Wasseroberfläche gehoben werden soll, um auch die Unterseite des Körpers abzuschirmen, den oben und seitlich abgeschirmten Körper auf eine neben ihm betonierte Betonwanne aufsetzt und dann die ganze Einheit hebt.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 13, dadurch ge­ kennzeichnet, daß man das Aufbringen des radioaktive Strahlung absorbierenden Unterwasserbetons beziehungs­ weise das Plazieren der damit gefüllten Säcke durch unter Wasser angeordnete Fernsehkameras steuert und überwacht.

15. Verwendung oder Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem radioaktive Strahlung abgebenden Körper insbesondere um ausrangierte Atomreaktoren, verunfallte oder gezielt ver­ senkte Atomwaffen, Atomraketen, atomgetriebene U-Boote oder um sonstigen Atommüll handelt.