DE2846845A1

DE2846845A1 - Verfahren zur endlagerung radioaktiver spaltprodukte

Info

Publication number: DE2846845A1
Application number: DE19782846845
Authority: DE
Inventors: Werner Dipl Ing Dr Baukal; Karl-Heinz Dr Gruenthaler; Kurt Neumann
Original assignee: Battelle Institut eV
Current assignee: Battelle Institut eV
Priority date: 1978-10-27
Filing date: 1978-10-27
Publication date: 1980-05-08

Description

Verfahren zur Endlagerung radioaktiver Spaltprodukte
Die Erfindung betrifft ein Verfahren u Endlagerung radioaktiver Spaltprodukte, bei dem diese zu Oxiden umgewandelt, in einer Glassehmelze eingebunden und in einer Kokille zu einem Glasbl@ck verfestigt werden.
Nach einem z.Zt. bevorzugten Verglasungsverfanren Werden di Oxid umgewandelten Spaltprodukte in Borosili@atglas @@@@bt und durch Angießen in eine Kokille zu .3 einem Glas@@@@@@@@ @@rf@sti@@ Dieses Verfahren hat jedoch den Nachteil, daß während der AbkUhlungsphase im Glasblock Rißbildungen auftreten. Die Rißbildung fUhrt zu einer unerwünschten Vergrößerung der Glasoberfläche bis zu einem zehnfachen Betrag und kann, falls im Laufe der Zeit die Kokille durch Korrosion undicht werden sollte, einer möglichen Auslaugung während der Endlagerung bei einem hypothetischen Wasser-oder Salzlösungseinbruch Vorschub leisten.
Es ist bekannt, daß die thermischen und mechanischen Eigenschaften von Werkstoffen durcn Einlagerung von Fasern verbessert werden können. Hierzu werden im allgemeinen Kurzfasern in regelloser Verteilung oder unidirektional ausgerichtete Langfasern verwendet.
Bei spaltprodukthaltigen Glasblöcken kann dieses Verfahren nicht verwendet werden, da die Fasern im heißen Bereich verteilt werden massen und dies aus verfahrenstechnischen Gründen nicht möglich ist.
Perner ist bekannt, daß zur Verbesserung der thermischen und mechanischen Eigenschaften von spaltprodukthaltigen Glasblöcken in die Mitte der Kokille Rohre und/oder radial ausgerichtete Trennwände angebracht werden. Nachteilig dabei ist, daß das Problem der Rißbildung auf die durch die Trennwände begrenzten Segmente verlegt aber nicnt unterbunden wird.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu entwickeln, das die o.g. Nachteile nicht aufweist und in einfacher Weise die erwünschte Rißbildung in dem die Spaltprodukte enthaltenden Glasblock verhindert.
Es hat sich nun gezeigt, daß diese Aufgabe in technisch fortschrittlicher Weise gelöst werden kann, wenn in die Kokille, vor dem Eingießen der die Spaltprodukte enthaltenden Glasschmelze, Füllelemente aus metallischen Strukturen eingebracht werden.
Die Füllelemente müssen formstabil und sperrig sein, so daß ihre Struktur beim Glasabstich unverändert bleibt. Die erfindungsgemäß verwendeten Füllelemente bestehen vorzugsweise aus nickelenthaltenden Legierungen und sind mit korrosionsbeständigen Oberflächenschichten, z.B. aus Titannitrid, Siliziumcarbid, Siliziumnitrid oder Aluminiumoxid, versehen. Es können auch andere Metalle bzw. Legierungen verwendet werden, die einen Ausdehnungskoeffizienten besitzen, der größer ist als der des Glases, damit nach dem Abkühlen das Glas unter Druckspannung steht.
Die Füllelemente können in orm von Büscheln, Fächern, Polypoden oder spinnenartig aus Drähten angefertigt sein. Die einzelnen Elemente können z.B. einen Durchmesser von 10 bis 30 mm besitzen.
Sowohl Elemente einer bestimmten Form als auch verschieden geformte Elemente sind verwendbar.
Ferner ist es möglich, ein Drahtgewebe mit senkrecht zur Gewebeebene angebrachten Drahtschlingen bzw. -stacheln in die Kokille einzubringen, so daß ohne Verhinderung des Schmelzflusses eine optimale Raumerfüllung ermöglicht ist. Dies ist auch durch Verwendung von Drahtspiralen oder einer Bürste mit einer stacheldrahtähnlichen Grundstruktur erzielbar. Auch ein gestanztes Blech mit senkrecht ausgeklappten Fahnen kann verwendet werden. In den zuletzt genannten Fällen werden die jeweiligen Elemente zu gerollten Strukturen geformt und in die Kokille eingebracht. Sie sind in den Figuren 1 bis 4 schematisch dargestellt. Es zeigen: Figur 1 Eine in die Kokille 1 eingebrachte Bürste 2 mit einer stacheldrahtähnlichen Grundstruktur; Figur 2 mehrere Spiralen 3, die in der Kokille 1 derart angeordnet sind, dß die gewünschte Raumerfüllung erzielt wird; Figur 3 ein gerolltes und gestanztes Blech 4 mit senkrecht ausgeklappten Fahnen 5 und Figur 4 ein gerolltes Drahtgewebe mit senkrechten, zur Kokillenwand gerichteten Drahtstacheln 6.
Der Volumenanteil des Füllelementes bzw. der metallischen Strukturen in der Kokille sollte ca 5 - 25 % betragen.
Da die Füllelemente vor dem Abgießen der Glasschmelze in die Kokolle eingebracht werden, ist das Verfahren im heißen Bereich ebenfalls anwendbar. Es hat sich gezeigt, daß die Anwesenheit derart aufgebauter Füllelemente einen weitgehenden Abbau der thermischen Spannungen im Glasblock bewirkt und eine hohe Wärmeableitung zur Kokillenwand ermöglicht. Der Abbau thermischer Spannungen in Kombination mit der Verbesserung der mechanischen Eigenschaften wirkt der Rißentstehung und dem Rißfortschritt entgegen.
L e e r s e i t e

Claims

Patentansprüche U Verfa.ren zur Endlagerung radioaktiver Spaltprodukte, bei dem diese zu Oxid umgewandelt, in einer Glasschmelze eingebunden und in einer Kokille zu einem Glasblock verfestigt werden, dadurch gekennzeichnet, daß in die Kokille, vor dem Eingießen der die Spaltprodukte enthaltenden Glasschmelze, Füllelemente aus metallischen Strukturen eingebracht werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die metallischen Strukturen aus Drähten angefertigt sind.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die metallischen Strukturen in Form von Büscheln, Fächern, Polypoden, zylindrischen Bürsten oder Spiralen und Geweben gegebenenfalls mit senkrecht zur Gewebeebene angebrachten Drahtschlingen bzw. -stacheln oder spinnenartig ausgebildet sind.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Füllelement ein gerolltes, gestanztes Blech mit senkrecht ausgeklappten Fahnen verwendet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllelemente aus Nickel enthaltenden Legierungen bestehen.
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllelemente mit korrosionsbeständigen Oberflächenschichten, z.B. aus Titannitrid, Siliziumcarbid, Siliciumnitrid oder Aluminiumoxid, versehen sind.
7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Volumenanteil der Füllelemente in der Kokille 5 - 25 % beträgt.