DE2722472A1

DE2722472A1 - Verfahren zur einlagerung von nuklearabfaellen, die als feststoffschuettung anfallen

Info

Publication number: DE2722472A1
Application number: DE19772722472
Authority: DE
Inventors: Jacques Archer
Original assignee: Novatome Industries SA
Current assignee: Novatome Industries SA
Priority date: 1976-05-25
Filing date: 1977-05-18
Publication date: 1977-12-15
Also published as: GB1580976A; BE854379A; JPS5311300A; FR2353117B1; FR2353117A1

Description

VERFAHREN ZUR EINLAGERUNG VON nuklearabfällen, die als feststoffschüttung anfallen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Einlagerung von Nuklearabfällen, die als Feststoffschüttung anfallen.

Oft werden radioaktive feste Abfallstoffe für ihre Einlagerung zerkleinert und in die Form von mehr oder weniger groben Pulvern gebracht, die anschließend in verschiedenen anderen Materialien eingeschlossen oder dispergiert werden, wie beispielsweise in Glas, Beton, Kunststoff, Bitumen oder sogar Wasser.

Das Einscriießen von radioaktiven Stoffen in derartigen Materialien wirft zahlreiche Probleme auf, vor allem dann, wenn es sich um noch relativ hochgradig aktive Nuklearabfälle handelt.

In Einbindstoffen wie beispielsweise Glas oder Bitumen muß eine zu starke Konzentration radioaktiver Stoffe vermieden werden, damit es nicht zu einer zu großen örtlichen Temperaturerhöhung kommt.

Außerdem muß die Vorbereitung zur Lagerung von Stoffen, die noch sehr stark radioaktiv sind, in einem geschlossenen Schutzraum erfolgen, woraus sich hohe Kosten und komplizierte Arbeitsgänge ergeben.

Schließlich muß das Einbinden der radioaktiven Abfallstoffe unter zwei scheinbar widersprüchlichen Bedingungen erfolgen : Einerseits müssen diese Abfälle so konzentriert

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werden, daß sie ein möglichst kleines Volumen einnehmen, damit ihre Einlagerung erleichtert wird, und andererseits muß eine örtlich zu große Konzentration von radioaktiven Stoffen vermieden werden; eine gleichmäßige und homogene Konzentrierung radioaktiver Abfallstoffe in Milieus wie beispielsweise Glas oder Bitumen ist jedoch nicht immer einfach zu erreichen. Aus Sicherheitsgründen muß man daher die örtlich größtmögliche Konzentration bei der Festlegung des zu benutzenden Gesamtvolumens berücksichtigen. Dieses Volumen wird also stets größer sein als es notwendig wäre, wenn die Verteilung und Konzentration der radioaktiven Stoffe im voraus mit großer Genauigkeit bestimmt werden können.

Das erfindungsgemäße Verfahren für die Einlagerung von radioaktiven Stoffen ermöglicht gerade eine genaue Bestimmung der Konzentration und eine sehr genaue Verteilung der radioaktiven Abfallstoffe, so daß das Volumen des Lagerraums niedrig gehalten werden kann.

Die direkte Einbindung bestimmter radioaktiver Stoffe in Milieus wie beispielsweise Glas oder Bitumen bringt Schwierigkeiten mit sich, da diese Milieus in Kontakt mit den Abfallstoffen zersetzt werden können. Daher ist es in diesen Fällen auch wünschenswert, die Abfallstoffe vor ihrer Einbindung mit einer Umhüllung zu versehen.

Schließlich sollen mit dem erfindungsgemäßen Verfahren langwierige und kostspielige Arbeitsgänge möglichst vereinfacht werden, damit ihr Einsatz in einem unter Radioaktivität stehenden Raum automatisch erfolgen kann.

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Das erfindungsgemäße Verfahren zur Einlagerung von Nuklearabfällen, die als Feststoffschüttung anfallen, ist dadurch gekennzeichnet, daß zuerst die Abfälle in eine zylindrische Metallhülle gepackt werden, daß dann die Hülle mit den Abfällen komprimiert wird und daß schließlich das Ganze in einen Gießblock eingebettet wird.

Grundidee der Erfindung ist es, die radioaktiven Abfallstoffe in einer Hülle unterzubringen, die anschließend in einem Gießblock in einer geometrischen Lage gehalten werden, die ganz genau festgelegt ist, damit von vorneherein die sich aus der Einlagerung ergebende Temperaturerhöhung bestimmt und folglich eine gefahrlose Einlagerung erreicht werden kann, bei der die radioaktiven Abfallstoffe optimal konzentriert und verteilt sind.

Bei den ersten beiden Arbeitsgängen wird der in Pulver form gebrachte radioaktive Abfall stark verdichtet. Messungen an verschiedenen Abfällen haben gezeigt, daß die Dichte des verdichteten Abfalls in etwa gleich der Dichte des Feststoffs ist und auch der durch Sintern unter Druck bei hoher Temperatur eines Pulvers desselben Stoffes erhaltenen Dichte gleichkommt. In seinem pulverförmigen Zustand kann der Atommüll bereits bei seiner Einführung in einen Meta11zylinder als Umhüllung stark verdichtet werden.

Während des Verdichtungsvorgangs wird die Dichte des umhüllten Abfalls noch weiter dadurch erhöht, daß die zylindrische Metallhülle durch eine oder mehrere Ziehdüsen geführt wird. Das gleiche Ergebnis wird durch Walzen der Metallhülle erreicht, und das in einem zusammenhängenden Milieu unterzu-

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bringende Endprodukt liegt schließlich in Form eines mehr oder weniger dünnen Drahtes oder Bandes vor.

Diese Operationen können mit allen bekannten und zuverlässigen vollautomatischen Maschinen durchgeführt werden, so daß das Herstellen einer Umhüllung in heißen Zellen durchgeführt werden kann.

Die Dichte des so erhaltenen in einem dünnen Rohr vorhandenen Atomabfalls ist in etwa gleich der des Feststoffs und weist eine ganz genau im voraus zu bestimmende Radioaktivität auf. Dieser somit genau lokalisierte radioaktive Abfall kann nun in einen Gießblock gebracht werden, beispielsweise in Form von parallelen Abschnitten oder in Form einer Spule, bei der der Abstand der Windungen genau bestimmt ist. Dann ist es einfach, im voraus die zu erwartende Erwärmung des eingeschlossenen radioaktiven Abfalls zu berechnen und entsprechend den Abstand zwischen den verschiedenen Abfallsträngen festzulegen. Außerdem wird der derart genau bestimmte Vorgang stets in derselben Weise wiederholt, so daß durch Erfahrung die rechnerisch ermittelten Werte auf einfache Art und Weise überprüft und evtl. entsprechend verändert werden können.

Das Herstellen der Umhüllung und die Verdichtung sind zwei verschiedene Vorgänge, wenn nach der umhüllung der radioaktive Müll noch bei Arbeitsgängen wie beispielsweise Ziehen oder Walzen verdichtet wird. Das umhüllen und das Verdichten können unterbrechungslos aufeinanderfolgende Arbeitsgänge sein, wenn der radioaktive Müll durch Vibrationen in ein bereits bestehendes Rohr eingefüllt wird. Wenn man nämlich die Vibrationen auch nach dem Füllen des Rohrs weiterführt, ergibt sich

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eine Verdichtung des radioaktiven Mülls im Rohr, deren Wirkung dem Verdichtungsschritt gleichkommt, die jedoch wesentlich mehr Zeit, bis zu mehreren Stunden, erfordert.

Dor Gießblock, in dem die Einlagerung erfolgt, ist oft Beton. Die Erfahrung hat jedoch gezeigt, daß der Beton sich mit der Zeit zersetzen kann und unter der kombinierten Einwirkung von äußeren Wirkstoffen und der inneren Korpuskular- und thermischen Strahlung zur Rißbildung neigt. Deshalb kann diese Einlagerung nur dann zufriedenstellend sein, wenn leicht oder mittelstark radioaktive Abfälle eingelagert werden sollen.

Man hat auch daran gedacht, für den Gießblock Glas zu nehmen, jedoch ergeben sich dabei zahlreiche Schwierigkeiten. Einerseits ist die thermische Leitfähigkeit von zu diesem Zweck verwendbarem Glas besonders gering, wodurch die in der Glasmasse unterzubringende Menge von stark alpha- und betaradioaktiven Abfällen sehr begrenzt ist, da die Radioaktivität dieser Anfälle zu einer sehr starken örtlichen Wärmefreisetzung führt, bei der das Glas schmelzen kann. Andererseits handelt es sich bei Glas um metastabile chemische Verbindungen, und häufig wurden unter der Einwirkung stark ionisierender Strahlung Alterungserscheinungen festgestellt. Es ist daher zu befürchten, daß langfristig aufgrund der beschleunigten Alterung unter dem Einfluß der Strahlung hochradioaktive Substanzen unkontrolliert freigesetzt werden, vor denen eigentlich die Umwelt geschützt werden soll.

Ein weiterer, gegen die unmittelbare Einbindung in

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Glas sprechender Aspekt ist, daß/bestimmte dieser starkionisierender Stoffe eventuell später aufarbeiten will. Eine derartige Aufarbeitung scheint bei in Glas dispergierten Stoffen

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wegen der Viskosität des Glases, das auf eine hohe Temperatur gebracht werden muß, schwer durchführbar.

Bezüglich bevorzugter Ausführungsformen des erfindungs gemäßen Verfahrens wird auf die Unteransprüche verwiesen.

Langfristig durchgeführte Versuche liefern Anhaltspunkte dafür, daß es für das langfristige Einlagern hochradioaktiver Abfälle nach dem erfindungsgemäßen Verfahren künftig möglich sein wird, diese Abfälle in dichterer Form einzulagern, jedoch unter der Bedingung, ein Material für den Gießblock zu verwenden, das ein wesentlich besserer Wärmeleiter ist. Diese Bedingung wird dadurch erfüllt, das als zusammenhängendes Milieu ein Metall verwendet wird.

Schließlich kann das erfindungsgemäße Verfahren auch dazu verwendet werden, eine Neutronenabschirmung dadurch zu schaffen, daß in eine umhüllung ein neutronenabsorbierender Stoff wie beispielsweise Borkarbid eingepackt wird. Durch die Umhüllung erhält man einen Draht oder ein Band, das um ein durch eine Hülle oder einen wärmeleitenden Metallrahmen begrenztes und Brennstäbe enthaltendes Volumen aufgewickelt wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend an Hand der Beschreibung einiger Ausführungsbeispiele und unter Bezugnahme auf die beiliegenden fünf Figuren näher erläutert.

Fig. 1 zeigt schematisch die Verfahrensschritte, wenn der Nuklearabfall enthaltende Zylinder in Drahtform vorgesehen ist.

Fig. 2 zeigt schematisch die Anwendung des Verfahrens zur Bildung eines Absorptionsschirms um ein Brennelementbecken.

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Die Figuren 3 und 4 zeigen zwei VerfahrensVarianten zur Einlagerung von Nuklearabfällen.

Fig. 5 stellt schematisch eine Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens dar.

In Fig. 1 ist ein den in Schüttung vorliegenden Nuklearabfall 2 enthaltender Trichter 1 zu sehen. Über ein Rollensystem 3, 4 und 5, 3¹ , 4¹ und 5' wird ein Stahlband 6 mit einer Stärke von 0,5 mm gezogen. Dieses Rollensystem biegt das Stahlband 6 so, daß sich eine Art Schlauch 7 ergibt, der den Nuklearabfall enthält, der bereits unter der Wirkung der Rollen 5 und 5¹ verdichtet wurde. An der Stelle 9 wird der Schlauch dicht verschweißt. Dann wird der Schlauch 7 nach einer Dichtheitskontrolle an der Stelle 8¹ einer Verdichtungsdüse 8 zugeführt. Nach dem Durchlauf dieser Düse ziehen Rollen 11 den verjüngten Schlauch T zu einer Düse 12, aus der der Schlauch in Form eines Drahts 13 austritt. Dieser Draht weist einen äußeren Durchmesser von etwa 4 mm auf, wobei die Metallwandung etwa 0,5 mm stark ist, so daß sich im Innern des Drahts ein Nutzdurchmesser von etwa 3 mm ergibt. Während dieses Fließpreßvorgangs wurde das im Schlauch enthaltene Pulver stark komprimiert und verdichtet.

Fig. 2 zeigt schematisch im horizontalen Schnitt einen Lagerraum für Brennelemente. Je ein Brennelement 21 in Form eines Brennstabbündels ist in einem Raum 22 untergebracht. Diese Räume sind neutronenmäßig durch Umwicklung jedes Raums mit einem Draht oder einer Lage von Drähten 23 voneinander entkoppelt^ die nach dem oben geschilderten Verfahren hergestellt wurden, wobei in diesem Draht Borkarbidpulver einge-

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schlossen ist. Dieser Einschluß von Borkarbidpulver kann auf einfache Art und Weise außerhalb einer heißen Zelle erfolgen, und die Dichtprüfung erfolgt mit einem beliebigen bekannten Mittel.

Bei vorübergehender Einlagerung von radioaktiven Abfällen in einem solchen Raum, der dann als Abklingbecken wirkt, kann das Eingießen in einem Gießblock entfallen, wenn Wasser zur Ableitung der freigesetzten Wärme das Becken füllt.

Die Figuren 3 und 4 zeigen schematisch zwei Verfahrensvarianten zur Einlagerung von radioaktiven Abfällen. Gemäß Fig. 3 wird der Nuklearabfall in einem Faß 31 in Form von parallel angeordneten Rohrsträngen 32 eingelagert. Dann wird der Durchmesser bestimmt, den man dem verdichteten Abfall verleihen kann, der Abstand, mit dem die geraden Rohrstränge 32 angeordnet werden müssen, damit die Temperaturerhöhung mit der ableitbaren Wärmemenge vereinbar ist.

Im hier gewählten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem einzulagernden Stoff um ein aktives lonentauscherharz, dessen Radioaktivität gering oder mittelstark ist.

Der Durchmesser jedes der Drähte beträgt 5 mm. Bei dem Metallband handelt es sich um normalen Stahl.

Der durchschnittliche Abstand zwischen den einzelnen Drahtsträngen beträgt 10 mm.

Der Abfall wird in dieser Form in Standardfässern gelagert; der Gießblock ist aus Beton.

Gemäß dem Schema aus Fig. 4 weist der radioaktive Abfall eine noch geringere Radioaktivität auf; die Abfälle werden daher in höherer Verdichtung in Form einer Drahtspule 33 gelagert.

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Die Abfälle werden in Standardfässern 31 untergebracht und in einem aufgrund der geringen Radioaktivität ausreichenden wärmehärtbaren Harz eingegossen.

Im unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschriebenen Ausführungsbeispiel wurde das Stahlband mit einer LängsschweiSnaht rohrförmig geschlossen. Im Rahmen der Erfindung kann das Verschließen des Stahlbandes um das zu verhüllenden Material auch durch Falzen entsprechend dem gewünschten Dichtheitsgrad erfolgen? auch können Techniken wie Kleben oder Löten angewandt werden.

Das Verschließen der so gebildeten Schlauchabschnitte in axialer Richtung erfolgt auf dieselbe Weise.

In den unter Bezugnahme auf Fig. 3 und 4 beschriebenen Beispielen handelt es sich bei dem Gießäock um Harz oder Beton· Bei sehr stark radioaktiven Abfällen muß der Gießblock metallisch sein. Metalle bieten nämlich die erforderlichen Eigenschaften > Ihre Wärmeleitfähigkeit ist zufriedenstellend und um mehrere Größenordnungen besser als die von Wasser, Harzen oder Beton. Die Empfindlichkeit von Metall gegenüber physikalischen oder auch chemischen Einwirkungen ist in den meisten Fällen wesent lich geringer als die anderer in Betracht gezogener Materialien.

Es wurden folgende Experimente durchgeführt t

In einem ersten Experiment wurden stark radioaktive Abfälle simulierende Stoffe, bei denen es sich um Spaltprodukte handelte, in ein Stahlband mit 1 mm Stärke eingewickelt und verjüngt. Der sich dabei ergebende Draht wurde aufgespult und dann in eine zylindrische Form gelegt, in der die Spule in einem gleichmäßigen Abstand von 3 cm von der Formwand gehalten

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wurde. Die Form wurde mit schmelzflüssigem Blei gefüllt. Nach dem Abkühlen wurde der so erhaltene Gießblock entformt. Dabei ergibt sich ein zylindrischer Block in Form eines 50 Liter-Fasses, das leicht transportiert werden kann« Es wurde eine sehr zufriedenstellende Umhüllung der Spule durch das Blei festgestellt. Dann wurde der Zylinder verschiedenen physikalischen Langzeitversuchen unterzogen, wiederholten Stoßen ausgesetzt und auf hohen Temperaturen gehalten usw. Bisher konnten an diesem Block keinerlei auch noch so kleine Bruchspuren oder Risse festgestellt werden.

In einem zweiten Experiment wurde eine ebensolche Spule in einer zylindrischen Form mit einem Zentralkern mit flüssigem Aluminium umgössen. Dabei ergab sich ein zylindrischer Block mit einem Hohlraum, der die Form eines 200 Liter-Fasses aufwies. Dieser Block, der leichter zu transportieren war als der vorhergehende, wurde unter denselben Bedingungen und mit demselben Erfolg verschiedenen sehr strengen mechanischen, thermischen und chemischen Tests unterzogen; schließlich wurde er während einer längeren Zeitdauer in Salzwasser versenkt, ohne daß irgendwelche Beschädigungen oder Spuren einer Alterung festzustellen waren. Die Gammastrahlung ist zwar wesentlich weniger geschwächt als in einem Bleiblock, jedoch kann dieser Block leichter und dauerhafter beispielsweise in einem Reaktorbecken eingelagert werden.

In einem dritten Experiment wurden die einzulagernden Abfälle gemäß Fig. 3 in einer zylindrischen Form in Gestalt von parallel liegenden, in gleichem Abstand gehaltenen Drahtsträngen eingelagert. Die Form wurde mit einer Aluminiumlegierung

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gefüllt, und nach dem Entformen ergab sich ein zylindrischer Block mit einem Volumen von lOO Litern. Dieser Metallblock wurde denselben Tests unterzogen wie der eine Spule enthaltende hohle Block. Die erzielten Ergebnisse sind vergleichbar.

In den drei oben angegebenen Beispielen sind die Spule bzw. die parallel liegenden peripher angeordneten Drahtstränge im gegossenen Metallblock so angeordnet, daß sie von jeder Wandung des Metallzylinders gleich weit entfernt bleiben.

Sämtliche so hergestellten Blöcke können bei Bedarf wieder eingeschmolzen werden, und die radioaktiven Stoffe können dann ohne allzu große Schwierigkeiten wegen der niedrigen Schmelztemperatur des Aluminiums wiedergewonnen werden. Diese Einlagerungsversuche mit sehr unterschiedlichen Metallen scheinen darauf hinzuweisen, daβ die Verwendung von reinen oder legierten Metallen sehr vorteilhaft sein kann. Außerdem werden die verwendeten Metalle durch die Langzeiteinwirkung der Radioaktivität nicht nachteilig verändert, so daß ihre physikalischen Eigenschaften nicht beeinträchtigt werden, was bei anderen Materialien wie beispielsweise Harzen oder Beton nicht der Fall ist, die lediglich bei Stoffen geringer Radioaktivität als Umhüllungsmaterial geeignet sind.

Der die parallelen Drahtstränge umhüllende Gießblock bildet darüber hinaus eine zweite Abdichtung, die äußerst stabil und robust gegenüber den eingeschlossenen radioaktiven Abfällen ist und gleichzeitig gegen die ausgesandte Strahlung einen gewissen Schutz bietet, umgekehrt sind die in den Block eingeschlossenen Abfälle gegen äußere Einflüsse geschützt. Die

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Ableitung der Wärme vom Inneren des Blocks nach außen erfolgt in zufriedenstellender Weise. Die einfache Einlagerung im Reaktorbecken wurde bereits erwähnt, jedoch können die so hergestellten Blöcke auch trocken und gekühlt eingelagert werden. Schließlich ergeben sich bein Transport vom Werk zum Lagerraum keine Probleme, und die Gefahr einer radioaktiven Verseuchung ist relativ gering.

Fig. 5 zeigt ein Verfahren zum Umhüllen und Verdichten von pulverförmigen radioaktiven Abfallstoffen, das im Vergleich zum unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschriebenen Verfahren Unterschiede aufweist, nämlich einfachere Anwendung in einem der Strahlung ausgesetzten unzugänglichen Laboratorium und die Möglichkeit der Prüfung der Hülle auf Dichtheit vor ihrer Einführung in den unter Strahlung stehenden Raum.

Bei der Vorrichtung gemäß Fig. 5 wird anstelle des Metallbands ein Metallrohr verwendet. So kann die Dichtheit vor der Einführung in den Füllraum überprüft werden, und eine Längsschweißnaht ist nicht mehr notwendig.

Wie in Fig. 5 zu sehen ist, wird das Rohr 44 in dem strahlenverseuchten Raum auf einem Vibriertisch 41 installiert und vorzugsweise auf einem hier nicht dargestellten Rillenrad befestigt.

Die Einfüllöffnung 46 des Rohrs 44 wird unter den Fülltrichter gebracht und hermetisch dicht mit dem verjüngten Trichterausgang 43 verbunden; das andere Ende des Rohrs 44, d.h. die Öffnung 47, ist an eine Füllkontrolle wie beispielsweise eine fotoelektrische Zelle angeschlossen. Durch die abgedichtete Verbindung zwischen der Einfüllöffnung des Rohrs und dem

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Trichterausgang 43 kann das Rohr gefüllt werden, ohne da β die pulverförmiger! Abfallstoffe in Form von Staub in den Abfüllraum gelangen. Durch diese saubere Abfüllung wird die nachfolgende Handhabung des Rohrs 44 auf der Rillenscheibe erleichtert.

Der Vibriertisch 41 wird dann in Vibration versetzt, die pulverförmiger! Abfallstoffe sacken nach unten und das Rohr wird dann bis zu seiner Öffnung 47 in Richtung des Pfeils gefüllt. Je nach Durchmesser des Rohrs kann dieser Arbeitsgang mehrere Stunden in Anspruch nehmen, jedoch erfolgt er voll kommen automatisch und wird durch ein von der Füllkontrolle geliefertes Signal unterbrochen.

Die Zuführung der pulverförmigen Abfallstoffe durch den Ausgang 43 des Trichters wird dann unterbrochen. Jedoch erfolgt die Verdichtung weiterhin während einer Stunde. Da nun kein weiteres Material mehr zugeführt wird, wirken die Vibrationen des Vibrationstisches 41 dahingehend, daß die beiden Öffnungen 47 und 46 des Rohrs 44 frei werden und die pulver förmigen Abfallstoffe zur Mitte des Rohrs 44 hin ver dichtet werden. Das Rohr wird dann durch Zukneifen und Verschweißen der Enden verschlossen. Es hat sich als sehr vorteilhaft erwiesen, nach dem Freiwerden der beiden Einfüll öffnungen 46 und 47 durch Verdichtung der pulverförmigen Ab fallstoffe in der Mitte des Rohrs die beiden Enden vor dem Verschweißen mit einem nicht radioaktiven pulverförmigen Mate rial zu füllen, das seinerseits durch ein zusätzliches Vi- brierenlassen des Rohrs 44 verdichtet wird. Dieses letztere Material bildet dann an den Rohrenden einen Stopfen, der

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bereits als solcher an den Enden eine gewisse Dichtheit gewährleistet. Nach dem Zukneifen der beiden Enden kann es vorteilhaft sein, diese beiden Enden entweder getrennt oder miteinander zu verschweißen. Das pulverförmige nicht radioaktive Material an den Rohrenden ist eine Metallegierung, die beim Schweißen teilweise schmilzt und zusätzlich für die Abdichtung des Rohrs an seinen Enden sorgt.

Nach dem Verschweißen des Rohrs führt man die Verdichtung der in ihm enthaltenen Abfallstoffe auf folgende Weise weiter. Gemäß einer ersten Methode wird das so erhaltene Rohr 2-3 mal verjüngt, wobei sich eine Verlängerung um das 5 - lOfache ergibt. Bei diesem Arbeitsgang erzielt man ausgezeichnete Ergebnisse mit Rohren, die einen Durchmesser von etwa 10 mm aufweisen und eine Wandstärke von nur etwa 1 mm besitzen.

In Einzelfällen kann es nützlich sein, die Spule 44 vorab außerhalb der heißen Zelle auf einer metallischen Struktur zu befestigen, deren Aufgabe darin besteht, die Abstände herzustellen und die Spule zu halten. Nach dem Füllen der Spule aus mehreren Windungen auf dem Vibrationstisch 41 wird die Spule noch auf dem Vibrationstisch 41 festgehalten, um durch die Vibrationen eine noch weitere Verdichtung zu erreichen. Dann wird die aus Spule und Haltestruktur gebildete Gesamtheit in Metall, vorzugsweise Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, eingegossen.

Im Fall der Fig. ^: wird der Kohrstrang nach dem Füllen auf dem Vibrationstisch 41 an seinen beiden Enden geschlossen und warm geschmiedet und gezogen. So erhält man eine etwa lOOfache Verlängerung mit einer Durchmosscvverringerung un etwa das lOfache und eino sehr starke verdichtung.

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In einer anderen Variante wird ein gerades Rohr nach seinem Füllen auf dem Vibrationstisch zwischen zwei Rollen durchgeführt und abgeplattet, ohne daß man dabei das Bohr verlängern will. Ein abgeplatteter Querschnitt bietet eine größere Oberfläche als ein kreisförmiger Querschnitt, und man erhält so eine höhere Verdichtung ; das anfängliche Rohr liegt nunmehr als Band vor. Nach dem Verschließen der beiden Enden wird dieses Band spiralig aufgerollt und auf einer Abstandhaltestruktur befestigt. Mehrere derart hergestellte Spiralen werden aufeinander gestapelt und dann in ein Metall wie beispielsweise Aluminium gegossen.

Anstatt auf einer Abstandhaltestruktur aufgewickelt zu werden kann das abgeflachte Rohr auch uhrfederförmig gleichzeitig mit einem massiven Metalldraht aufgerollt werden, der als Abstandhalter dient. Wie zuvcr werden mehrere gleiche Elemente übereinander gestapelt, bevor sie in ein Metall gegossen werden. So erhält man schließlich einen Metallzylinder (aus Aluminium) mit Standardabmessungen, der für eine sichere Langzeiteinlagerung der radioaktiven Abfälle sorgt.

Gemäß einer weiteren Variante läßt man nach dem Füllen dos geraden Rohres dieses Rohr auf dem Vibrationstisch, um die Verdichtung der Füllung weiterzuführen. Mehrere gerade Rohre werden mit Hilfe einer leichten Metallstruktur zusammengefaßt: und in ein Metall wie beispielsweise Aluminium eingegossen. So erhält man einen im allgemeinen zylindrischen Aluminiumblock, in dem die geraden Rohre wie in dem Fall gemäß Fig. 3 parallel gehalten werden.

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Für das Einlagern von stark radioaktiven Abfallstoffen bietet sich das unter Bezugnahme auf Fig. 5 beschriebene Verfahren als das vorteilhafteste in der Variante an, bei der eine Spule mit mehreren Windungen mit der Abstandhaltestruktur in einem Aluminiumblock eingegossen wird, oder auch in der Variante, bei der gerade Hohlstäbe, deren Inhalt durch Vibration verdichtet wurde, nachträglich in zylindrische Aluminiumblöcken ähnlich denen aus Fig. 3 eingegossen werden.

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Claims

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NOVATOME Industries S.A. 20, avenue Edouard Herriot 92 350 LE PLESSIS ROBINSON Frankreich

PATENTANSPRÜCHE

/l y Verfahren zur Einlagerung von Nuklearabfällen, die

als Feststoffschüttung anfallen, dadurch gekennzeichnet, daß zuerst die Abfälle in eine zylindrische Metallhülle gepackt werden, daß dann die Hülle mit den Abfällen komprimiert wird und daß schließlich das Ganze in einen Gießblock eingebettet wird.

2 - Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens die beiden ersten Arbeitsgänge automatisch in einer "heißen Kammer" durchgeführt werden.

3 - Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung der Nuklearabfälle dadurch erreicht wird, daß sie kontinuierlich durch eine η Trichter (1) auf ein Stahlband (6) geschüttet werden, das durch Rollen (3 bis 5) hochgebogen und geschlossen wird und dann durch Längsnahtschweißen des so erhaltenen Rohrs (7) hermetisch verschlossen wird.

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4 - Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuklearabfälle unter Vibrationen in Rohrstränge mit dichten Seitenwänden gefüllt werden.

5 - Verfahren nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompression der Abfälle in ihrer Hülle durch Ziehen dieser Hülle erreicht wird.

6 - Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompression der Abfälle in ihrer Hülle dadurch erreicht wird, daß diese Hülle einer langdauernden Vibration ausgesetzt wird.

7 - Verfahren nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompression des pulverförmigen Stoffes in seiner Hülle dadurch erreicht wird, daß die Hülle gewalzt wird.

8 - Verfahren nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompression durch Schmieden und Warmziehen erfolgt, wenn die Hülle dick ist.

9 - Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Ziehen das entstehende drahtförmige Produkt auf eine Metallstruktur gewickelt wird, die als Abstandhalter und Träger dient.

10 - Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Ziehen das drahtartige Produkt in Form von mehreren Windungen auf eine Meta11-

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struktur gewickelt wird, die als Abstandhalter und Träger dient und aus starren Metalldrähten gebildet wird.

11 - Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das abgeflachte Rohr uhrfederförmig gleichzeitig mit einem Metalldraht aufgewickelt wird, der als Abstandhalter dient.

12 - Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrstränge parallel nebeneinander angeordnet werden, so daß sie einen geraden Zylinder bilden.

13 - Verfahren nach einem der Ansprüche 10, 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandhaltestruktur und die umhüllten und verdichteten von ihr gehaltenen radioaktiven Abfälle in einen Gießblock eingebettet werden, der außen die Form eines geraden Zylinders aufweist.

14 - Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Gießblock aus einem unter Wärmeeinfluß härtbaren Harz besteht, wenn die Radioaktivität der umhüllten und verdichteten radioaktiven Stoffe gering ist.

15 - Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Gießblock aus Beton ist, wenn die Radioaktivität der umhüllten und verdichteten radioaktiven Stoffe mittelgroß ist.

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16 - Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Gießblock aus Metall ist.

17 - Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Gießblock aus Aluminium

18 - Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Gießblock aus Blei ist.

19 - Verfahren nach einem der Ansprüche 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Gießblock die Form eines zylindrischen Fasses aufweist, in dem die Spule aus radioaktiven Stoffen so untergebracht ist, daß zwischen ihr und jeder der Außenwandungen ein gleicher Abstand gewährt bleibt.

20 - Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichne t, daß der Gießblock ein Hohlzylinder ist, in dem die Spule aus radioaktiven Stoffen so untergebracht ist, daß zwischen ihr und jeder der Wandungen ein gleicher Abstand gewahrt bleibt.

21 - Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Gießblock aus einer Metallegierung besteht.

22 - Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Rohrstrang an beiden Enden durch Zukneifen und Verschweißen hermetisch abgedichtet ist,

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23 - Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß an beiden Enden jedes Rohrstrangs vor ihrem hermetischen Abdichten ein nicht-radioaktives Pulver als Deckschicht eingefüllt wird.

24 - Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem nicht-radioaktiven Pulver an den beiden Rohrenden um eine Metallegierung handelt.

25 - Verfahren nach den Ansprüchen 4, 6 und 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrstrang mit dichten Seitenwandungen aus einer Spule mit mehreren Windungen besteht, die auf eine Metallstruktur gewickelt ist, die als Abstandhalter und Träger dient.

26 - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuklearabfälle aus neutronenabsorbierendem Material bestehen.

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