DE2927795A1

DE2927795A1 - Verfahren und vorrichtung zur abfuellung einer glasschmelze mit hochradioaktivem abfall aus einem keramischen schmelzofen in endlagerbehaelter

Info

Publication number: DE2927795A1
Application number: DE19792927795
Authority: DE
Inventors: Wilfried Dr Heimerl
Original assignee: Deutsche Gesellschaft fuer Wiederaufarbeitung von Kernbrennstoffen mbH
Current assignee: Deutsche Gesellschaft fuer Wiederaufarbeitung von Kernbrennstoffen mbH
Priority date: 1979-07-10
Filing date: 1979-07-10
Publication date: 1981-01-15
Also published as: JPS6159480B2; JPS5635100A; GB2056750B; FR2461339B1; DE2927795C2; JPS6338680B2; GB2056750A; US4341547A; JPS61198100A; FR2461339A1; BE884231A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Bei der Benutzung von elektrisch direktbeheizten_keramischen Schmelzöfen zur Verglasung von (zur Zeit noch simulierten) hochradioaktiven Abfällen (HAW) kommen bisher im wesentlichem zwei Methoden zur Anwendung, um die Glasschmelze in den Endlagerbehälter abzufüllen (vgl. CC. Chapman, J.L.Buelt "The use of a continuous glass melter in immobilization of radioactive defense waste" PNL-SA-6867 (August 1978) USA; W. Heimerl "Neue Wege zur Verglasung hochradioaktiver Abfälle" Chemie-Technik, 5. Jahrgang (1976) Nr. To, S. 4o7-41o; F. Kaufmann et al. "Keramische Schmelz-" anlage zur Verfestigung von HAW-Lösungen in Borosilikatglas" Atomwirtschaft 22 (7/8) S. 389-39o (Juli/August 1977). ;

1.)' ein Bodenauslaufsystem

2.) ein Überlaufsystem. ■-..-.-_.

030063/0546

_ o_

Das Bodenauslaufsystem besteht im Prinzip aus einer Öffnung im Ofenboden, in der das Glas entweder durch Kühlung eingefroren oder aber durch Beheizung aufgeschmolzen werden kann (Gefrierverschluß).

Beim Überlaufsystem wird die Schmelze über eine zweite Kammer oder einen Kanal abgelassen. Zweite Kammer bzw. Kanal stehen am Ofenboden mit der Hauptkammer in Verbindung.

Bei Überschreiten eines bestimmten Füllstandes läuft das Glas aus (Prinzip der kommunizierenden Röhren). Beide Systeme haben verschiedene, prinzipbedingte Nachteile, die besonders im Hinblick auf einen fernbedienten Einsatz in heißen Zellen gravierend sind.

Die Nachteile des Bodenauslaufs sind :

1.) Im Störfall ist ein völliges unkontrollierbares Leerlaufen des Ofens denkbar.

2.) Die Standzeit ist nicht lang genug und im Einzelfall nicht befriedigend genau vorhersehbar (Materialprobleme)·

3.) Bei Verwendung von Inconel liegt die Arbeitstemperatur nur ca. 100⁰C unter der Zerstörungstemperatur des Auslaufs.
4.) Ein fernbedientes Auswechseln ist äußerst

schwierig (Manipulationen an der Ofenunterseite). 5.) Durch ein genügend großes Keramikbruchstück kann der Auslauf verstopfen.

6.) Das periodische Aufheizen und Abkühlen des Bodenauslaufs beansprucht üie Keramiksteine des Ofenbodens C! 4" Λ τΊί

030063/0548 -9-

nn

Die Nachteile des Überlaufs sind : 1.) Zwischen Hauptkammer und überlaufkammer muß immer ein vollkommener Druckausgleich gewährleistet sein, sonst ist unkontrolliertes Auslaufen von Glas möglich.

2.) Es kann zur Ausbildung von Sedimenten kommen, die schließlich den Überlauf verstopfen. Bei geringen Durchsätzen kann aufgrund der dann sehr niedrigen aufwärtsgerichteten Strömung im Auslauf eine Sedimentation selbst im Überlauf nicht verhindert werden.

3.) Die Abstichrate liegt in der Höhe der pro Zeiteinheit produzierten Glasmenge. Dadurch ist der Befüllvorgang des Endlagerbehälters langwierig. 4.) Das Wechseln der Endlagerbehälter ist problematisch (bei kontinuierlichem Glasauslauf). 5.) Zum völligen Entleeren des Ofens muß ein Bodenaüslauf verfügbar sein.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren der eingangs genannten Art und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens so auszubilden, daß die Nachteile der bisher bekannten Abfülltechniken vermieden sind und das Abfüllen einfacher und sicherer wird-.

Diese Aufgabe wird verfahrensmäßig durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Verfahrensschritte gelöst und vorrichtungsmäßig durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 ο angegebenen Gestaltungsmerkmale.

030063/0546

Die erfindungsgemäße Ausbildung hat gegenüber dem Stand der Technik mehrere Vorteile. Jeder Endlagerbehälter hat sein eigenes Abfüllsystem (Saugrohr). Ein Auswechseln (eines fest am Ofen installierten Systems) erübrigt sich daher. Die Einsatzzeit kann sehr kurz gestaltet werden, so daß sich für das Saugrohr keine Materialprobleme ergeben. Aufgrund der erfindungsgemäßen Lösung werden Sedimente ohne weiteres abgesaugt und können nicht zu Störungen führen. Eine Überfüllung der Endlagerbehälter ist nicht mehr möglich. Eine Füllstandskontrolle während des Abfüllvorganges ist überflüssig. Durch das Einsaugen der Glasschmelze in den geschlossenen Endlagerbehälter entfallen wesentliche Abgasprobleme. Es ist auch nicht mehr notwendig, für den Auslauf zusätzliche Heiz- und/oder Kühlsysteme vorzusehen. Sollte der Auslauf, d.h. der Absaugvorgang versagen, wirkt sich dies nicht nachteilig aus, da dann nichts geschieht. Dies kann z.B. der Fall sein, wenn nicht genügend Unterdruck im Endlagerbehälter herrscht. In solch einem Falle wird einfach der nächste Behälter eingesetzt. Durch die erfindungsgemäße Lösung wird eine wesentlich verbesserte Betriebssicherheit erreicht und die Abfülltechnik wesentlich vereinfacht.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch im Noteinsatz an jedem keramischen Ofen zur Anwendung kommen, z.B. nach Ausfall aller anderer sonst üblichen Ablaßvorrichtungen oder nach einem Aufbau von Sedimenten. Das erfindungsgemäße Verfahren und damit die erfindungsgemäße Vorrichtung können zur völligen Entleerung eines Ofens mit Überlauf eingesetzt werden. Voraus-

030083/054$

-11- 292779-

Setzung ist lediglich, daß eine entsprechende Öffnung im oberen Teil des Ofens vorhanden ist.

Zweckmäßige und vorteilhafte weitere Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung soll nun anhand der beigefügten Zeichnung, in der Ausführungsbeispiele dargestellt sind, näher erläutert werden.

Es zeigt : _

- Fig. 1 schematisch einen Endlagerbehälter mit

Saugrohr,

Fig. 2 eine Detaildarstellung der Ansaugöffnung des Saugröhres mit einem eingesetzten Glasverschlußstopfen,

Fig.- 3 eine erste Aus füh rungs form eines keramischen Schmelzofens mit in die Schmelzkammer ragende Rohr,
Fig. 4 eine Detaildarstellung im Bereich des

Auslaufs des Rohres nach Fig. 3,

Fig. 5 eine zweite Ausführungsform eines keramischen Schmelzofens mit separater Absaugkammer,

Fig. 6 schematisch einen Glasschmelzofen sowie einen auf einer Hebebühne befindlichen Endlagerbehälter vor Beginn des Abfüllvorganges,

-12-

030063/OBA6

Fig. 7 den keramischen Schmelzofen sowie den Endlagerbehälter nach Fig. 6 in Abfüllposition,

Fig. 8 einen flexiblen Verschluß zum Einsatz in der für das Saugrohr vorgesehenen Einführöffnung im Schmelzofen in der Draufsicht,

Fig. 9 schematisch den Verschluß nach Fig. 8 in der Seiteneinsicht beim Einführen des Saugrohres,

Fig. 1o schematisch den flexiblen Verschluß nach Fig. 8 in der Seiteneinsicht beim Herausziehen des Saugrohres,

Fig. 11 schematisch einen Endlagerbehälter mit Saugrohr mit Trennstellen für die Abtrennung und Zerlegung des Saugrohres sowie zwei weitere Darstellungen eines Endlagerbehälters, gefüllt mit Saugrohrteilen,

Fig. 12 schematisch den Kopf des Endlagerbehälters nach Aufschweißen eines Deckels,

Fig. 13 eine andere Ausführungsform eines Endlagerbehälters mit angebrachtem Saugrohr, einmal mit und einmal ohne Evakuierungsstutzen,

Fig. 14 den Endlagerbehälter nach Fig. 13 in einer Position oberhalb eines Schmelzofens vor dem Einführen des Saugrohres des Behälters in die Schmelzkammer,

030063/0546 '¹³~

"¹³V 2927735 ;

Fig. 15 den Endlagerbehälter nach Fig. 13 bzw.14

- in der abgesenkten Saugposition, Fig. 16 einen Endlagerbehälter ähnlich wie in

Fig. 1, einmal mit einem separaten Evakuierungsstutzen und einmal ohne jeglichen Evakuierungsstutzen, und

Fig. 17 den Endlagerbehälter nach Fig. 16 im gefüllten Zustand, versehen mit einem aufgeschweißten Deckel. _:

Die Fig. 1 zeigt einen Endlagerbehälter 2 mit einem U-förmigen Saugrohr 4, das an der Ansaugseite 6 mit einem Glasverschlußstopfen 8 verschlossen ist, dessen Glas bei relativ niedrigen Temperaturen schmilzt. Am in den Endlagerbehälter mündenden Schenkel 1o des Saugrohres 4 ist ein verschließbarer Stutzen 12 zum Anschluß an eine Vakuumpumpe oder ein Fremdvakuum zwecks Evakuierung des Endlagerbehälters angeordnet. Der Stutzen kann auch getrennt vom Saugrohr direkt am Endlagerbehälter angeordnet sein, oder aber ganz entfallen, vgl. Fig.Ϊ3 und 16. Die Evakuierung erfolgt dann vor dem Anbringen eines Glasverschlußstopfens über das Saugrohr. Das Saugrohr kann mit verschiedenen Sollbruchstellen versehen sein, wie in der Fig.11 angedeutet ist. Sinn und Zweck dieser Sollbruchstellen wird im Zusammenhang mit der Beschreibung der Fig. 11 erläutert. Die Fig. 2 zeigt die AnsaugÖffnung 14 des Saugrohres 4 nach Fig.1 mit einem eingesetzten Glasverschlußstopfen 16 im Detail. Der Innenmantel des Saugrohres im Bereich der Ansaugöffnung ist teilweise ausgenommen, so daß eine Ringschulter 18 gebildet wird. Auf diese Schulter ist der Glasverschlußstopfen 16 in Form einer Glasplatte aufgeklebt. Sobald die Ansaugöffnung

O300B3/05AB _₁₄_

in die Glasschmelze im Schmelzofen eintaucht, schmilzt das niedrigschmelzende Glas des Glasverschlußstopfens und gibt damit den Weg frei für die Glasschmelze aus der Schmelzkammer in den Endlagerbehälter.

Die Fig. 3 zeigt einen keramischen Schmelzofen 2o, der zweiwandig ausgeführt ist mit einer äußeren Wand 22 zur thermischen Isolation und einer inneren Keramikwand 24. Die Keramikwand umschließt eine Schmelzkammer 26, in der sich die Glasschmelze 28 befindet. Der Schmelzofen 2o ist allseitig geschlossen ausgebildet. Lediglich in den oberen Ofenteil führen ein Abgasrohr 3o und eine Einführöffnung 32 für das Saugrohr des Endlagerbehälters. Von der Einführöffnung 32 führt ein Rohr 34 nach unten und ragt in die Glasschmelze 28. Im Rohr 34 ist ein flexibler Verschluß 36 angeordnet, der näher später mit Bezug auf die Fig. 8 bis 1o beschrieben werden soll. Vom Rohr 34 führt ein Zweigrohr 3 8 zum Abgasrohr 3o. Dies ist näher in der Fig. 4 dargestellt, in der aus Gründen der Vereinfachung und Klarheit die gleichen Bezugszeichen wie in der Fig. 3 für gleiche Bauteile verwendet worden sind, so daß hinsichtlich der Beschreibung auf die Beschreibung der Fig. 3 verwiesen werden kann.

Die Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Schmelzofens 4o. Der Schmelzofen 4o weist auch hier eine äußere Wand 42 zur thermischen Isolation sowie eine innere Keramikwand auf. Zusätzlich zu einer Schmelzkammer 46 mit der Glasschmelze 48 ist noch eine separate Absaugkammer 5o vorge-

-15-

030083/0546

sehen, die am Schmelzkammerboden über eine in einer Trennwand 52 vorgesehenen^ Verbindung 54 mit der Schmelzkammer : verbunden ist. In die Absaugkammer 5o führt von einer -Einführöffnung 56 ein Rohr 58, das wie bei der Ausführungsform nach Fig. 4 mit einem flexiblen Verschluß 6o versehen ist. Strichpunktiert ist bereits ein Endlagerbehälter 62 mit Saugrohr 64 in der Abfüllposition eingezeichnet. Aus der Schmelzkammer 46 ist ein Abgasrohr 66 nach außen geführt.

Es soll jetzt Bezug genommen werden auf die Fig. 6 und 7, in denen für gleiche Bauteile aus Gründen der Vereinfachung und klaren Darstellung die gleichen Bezugsziffern verwendet sind. Die Fig. 6 und 7 zeigen schematisch einen Schmelzofen mit einer äußeren Wand 7o zur thermischen Isolation und einer ; inneren Keramikwand 72 sowie einer Schmelzkammer 74 mit Glasschmelze 76. Von einer Einführöffnung 78 führt ein Rohr 8o in die Schmelzkammer.

Auf einer Hebebühne 82 befindet sich ein Endlagerbehälter 84 mit einem Saugrohr 86.

In der Fig. 6 ist der Endlagerbehälter auf der Hebebühne in einer oberen Position dargestellt, bereit zum Absenken des Saugrohres über die Einführöffnung 78 in die Schmelzkammer

Die Fig. 7 zeigt den Endlagerbehälter 84 in der abgesenkten Saugposition (Abfüllposition). In dem dargestellten Stadium hat die Glasschmelze 76 in der Sehmelzkammer 74 das Niveau &8 und die über das Saugrohr 86 in den Endlagerbehälter abgefüllte Glasschmelze ein Niveau 9ο erreicht. Die relative Lage der Niveaus 88 und 9o zueinander hängt ab von der Größe

030053/0546 -16-

des Unterdrucks im Endlagerbehälter 84 sowie von der relativen Lage des Behälters und des Ofens zueinander.

Es soll jetzt Bezug genommen werden auf die Fig. 8 bis 1o. Gleiche Bauteile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Diese Figuren zeigen einen flexiblen Verschluß 92 der Einführöffnung des Schmelzofens oder des von der Einführöffnung in die Schmelzkammer führenden Rohres. Mit der Bezugsziffer ist die Einführöffnungswandung bzw. die Rohrwandung bezeichnet. Der flexible Verschluß hat die Forn eines lamellenartigen Blendenverschlusses. Beim Einführen des Saugrohres legt sich der Verschluß an die Wandung des Saugrohres 9 6 an und wird dabei ein v/enig nach unten gedruckt, wie dies in der Fig. dargestellt ist.

Die Fig. 11 zeigt einen Endlagerbehälter 98 mit einem Saugrohr 1oo, das mit Sollbruchstellen 1 o2 verseilen ist. Nach Abtrennung und Zerlegung des Saugrohres in die Bruchstücke 1o4 werden diese in einen leeren Behälter eingefüllt, wie dies in den v/eiteren Darstellungen in der Fig. 11 gezeigt ist.

Die Fig. 12 zeigt den oberen Teil einer- Behälters 1o6 nach Abtrennung des Saugrchres und Aufschvzeißen eines Deckels 1o8.

Es soll nun Bezug genommen werden auf öle Fig. 13 bis 15, in denen eine andere Ausführungsfcrn» eines Endlagerbehälters mit angebrachtem Saugrohr dargestellt ist sowie dessen Einsatz in Verbindung mit einem Schmelzofen,

-17-

030083/0546 OFUQi_NAL

Die Fig. 13 zeigt einen Endlagerbehälter 11o, in dessen Boden ein Saugrohr 114 und ein Evakuierungsstutzen 116 angeordnet sind. Die Säugöffnung 118 des Saugrohrs 114 ist mit einem Glasstopfen 12o verschließbar. Der Evakuierungsstutzen 116 kann gegebenenfalls entfallen, wie dies bei der anderen in der Fig. 13 gezeigten Ausführungsform dargestellt ist. Die Evakuierung erfolgt dann vor Anbringung des Glasverschlußstopfens über das Saugrohr 114.

Die Fig. 14 und 15 zeigen den Endlagerbehälter nach Fig. 13 im Einsatz an einem Schmelzofen 122. Aus Vereihfachungsgründen sind in den Fig. 14 und 15 gleiche Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Der Schmelzofen 122 besteht wiederum aus einer äußeren Wand 124 zur thermischen Isolation und einer inneren Keramikwand 126. Im Inneren des Schmelzofens befindet sich eine Schmelzkimmer 128, die über eine Einführöffnung 13o zugänglich ist. In der Schmelzkammer 128 befindet sich die Glasschmelze 132. Ein Endlagerbehälter 134 befindet sich mit Hilfe einer Aufhängevorrichtung 136 mit seinem Saugrohr 138 oberhalb der Einführöffnung 13ö des Schmelzofens 122.

In der Fig. 15 ist der Endlagerbehälter 134 soweit abgesenkt, daß sein Saugrohr 138 in die Glasschmelze 132 eintaucht. Die Fig. 15 zeigt den Endlagerbehälter im aufgefüllten Zustand. Ein Teil 14o der Glasschmelze 132 ist durch den im Endlagerbehälter erzeugten Unterdruck eingesaugt worden. Der Einsatz des Endlagerbehälters 134 ist nicht auf die in der Fig. 15 gezeigte Ofenform beschränkt. Der Endlagerbehälter ist selbstverständlich auch bei anderen Ofenformen, beispielsweise bei den in

030063/0546

-18-

den Fig. 3 und 5 gezeigten öfen 2o und 4q einsetzbar.

Die Fig. 16 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Endlagerbehälters 142 mit einem U-förmigen Saugrohr 144, dessen Saugöffnung 146 mit Hilfe eines Glasstopfens 148 verschlossen ist. Der Endlagerbehälter 142 ist mit einem separaten verschließbaren Evakuierungsstutzen 15o versehen. Das Saugrohr und der Evakuierungsstutzen münden in die Oberseite des Behälters 142. Der Evakuierungsstutzen 15o kann auch gänzlich entfallen, wie in der zweiten Ausführungsform gemäß Fig. 16 dargestellt ist. Die Evakuierung erfolgt dann vor dem Anbringen des Glasverschlußstopfens über das U-förmige Saugrohr.

Die Fig. 17 zeigt den oberen Teil des Endlagerbehälters nach Fig. 16 mit einem aufgeschweißten Deckel 152. Dieser Deckel wird nach Beendigung des Abfüllvorganges und Abtrennung des Saugrohres 154 unmittelbar am Endlagerbehälter zur Abdeckung des Saugrohres 154 und des Evakuierungsstutzens aufgeschweißt.

Der Endlagerbehälter nach den Fig. 13, 14 und 15 ist vorzugsweise für eine Saughöhe von max. 2 - 3 m verwendbar in Abhängigkeit von der Dichte der Glasschmelze. Für längere Behälter, beispielsweise langer als 1,2 - 1,5 m, ist eine Endlagerbehälter aus führung mit angebrachtem Saugrohr gemäß Fig. 1, 6, 7 und 16 vorzuziehen. Der Behälter befindet sich dann nach dem Absenken des Saugrohres in die Glasschmelze neben dem Ofen.

O30D63/054S

Zum Befüllen des Endlagerbehälters aus dem keramischen Schmelzofen wird wie folgt verfahren. Die Ansaugöffnung des Saugrohres des Endlagerbehälters wird mit einem Glasstopfen verschlossen, vgl. hierzu die Fig. 1,2, 13 und 16. Der Endlagerbehälter wird dann (außerhalb der heißen Zelle) im kalten Bereich über den Evakuierungsstutzen evakuiert,: und der Evakuieruncfsstutzen wird danach verschlössen. Der Evakuierungsstutzen kann auch ganz entfallen. Die Evakuierung erfolgt dann vor dem Anbringen des Glasverschlußstopfens über das Saugrohr. Der Behälter ist dann einsatzbereit für den Abfüllvorgang und kann in die Zelle eingeschleust werden. Er wird dort so positioniert, daß sich die Ansaugöffnung des Saugrohres über der Einführöffnung des Schmelzofens befindet, vgl. hierzu die Fig. 6 und 14. - _

Dann wird der Endlagerbehälter soweit abgesenkt, daß sich die Ansaugöffnung unmittelbar oberhalb ues Bodens der Schmelzkammer des Schmelzofens befindet (etwa 2 - 3 cm oberhalb des Bodens), vgl. hierzu die Fig. 7 und 15. Durch Vorsehen einer muldenförmigen Vertiefung des Ofenbodens (nicht dargestellt) an der Stelle.an der das Saugrohr eintaucht, kann die Ansaugöffnung unmittelbar auf das Ofenbodenniveau abgesenkt werden.

Nach dem Eintauchen des Saugrohres in die Glasschmelze des Schmelzofens schmilzt der die Ansaugöffnung verschließende Glasstopfen auf. Durch den im Endlagerbehälter erzeugten Unterdruck wird die Glasschmelze aus der Schmelzkammer des Schmelzofens eingesaugt und füllt den Behälter in relativ

03 0 063/0548

-2o-

-2ο-

kurzer Zeit. Bei einem schnellen Ansaugen reicht die latente Wärme des geschmolzenen Glases aus, um ein Erstarren der Glasschmelze im Saugrohr zu verhindern. Gegebenenfalls können auch zusätzliche Heizsysteme eingesetzt werden.

Falls notwendig kann zur Beschleunigung des Absaugvorganges der Endlagerbehälter an ein HiIfsvakuumsystem angeschlossen werden.

Nach Beendigung des Abfüllvorganges wird das Saugrohr insbesondere bei der Ausführungsform gemäß Fig. 13 bis 15 durch gezielte Kühlung abgekühlt, so daß die im Saugrohr befindliche Glasschmelze erstarrt und einen Glaspfropfen bildet, der ein Ausfließen der Glasschmelze aus dem Behälter beim Anheben des Behälters in jedem Fall verhindert. Normalerweise reicht schon die natürliche Abkühlung nach Beendigung des Abfüllvorganges zur Ausbildung des Glasverschlußpfropfens aus. Danach wird der Behälter angehoben/ langsam abgekühlt und in eine spezielle Zerlegungszelle gebracht. In dieser Zerlegungszelle wird das Saugrohr abgetrennt, was durch Vorsehen von Sollbruchstellen, vgl. Fig. 11, erleichtert werden kann, und entfernt. Das Trennen des Saugrohres kann mechanisch oder durch Brennen erfolgen. Das Saugrohr wird relativ dünnwandig ausgeführt und kann aus Normalstahl bestehen.

Nach Abtrennen des Saugrohres wird auf dem Endlagerbehälter ein Deckel aufgebracht, der mit dem Behälter vorzugsweise verschweißt wird, vgl. hierzu die Fig. 12 und 17.

Die Saugrohrstücke können in einen leeren Endlagerbehälter gefüllt werden, wie in der Fig. 11 dargestellt ist.

O300B3/0546

-21-

Ein einziger Endlagerbehälter reicht aus für die Aufnahme; der Saugrohre einer Vielzahl von Behältern. Nach dem Füllen des Behälters mit den Saugrohrstücken kann dieser mit einer Matrix verfüllt werden, beispielsweise mit Zement, Blei, Glas usw.

Die vorstehend beschriebene Absaugmethode kann zur völligen Entleerung des Schmelzofens vor dessen Stillegung benutzt werden.

Wird zum Abfüllen der Glasschmelze ein Endlagerbehälter in der Ausführungsform gemäß Fig. 13 bis 15 verwendet, erfolgt die Förderung bzw. das Absaugen von unten nach oben gegen die Schwerkraft, wodurch hinsichtlich der Länge der : Endlagerbehälter. Grenzen gesetzt sind. Je nach Dichte der Glasschmelze beträgt die Saughöhe in diesem Fall max. 2-3 m.

Werden Endlagerbehälter in der Ausführungsform nach den Fig. 1,6, 7 und 15 verwendet, kann der Endlagerbehälter während des Absaugens neben dem Schmelzofen angeordnet sein, wodurch für den Abfüllvorgang zusätzlich zum Unterdruck noch die Schwerkraft zur Förderung der Glasschmelze ausgenutzt wird. Die Endlagerbehälter können in diesem Falle wesentlich langer ausgeführt sein.

Vorstehend ist stets davon ausgegangen worden, daß das Saugrohr fest mit dem Endlagerbehälter verbunden ist. Selbstverständlich kann de:s Saugrohr auch im Schmelzofen fest installiert sein und oben aus dem Ofen herausragen».Es ist dann lediglich notwendig _s geeignete Kupplungsmittel zur Änkupplung

■ . '" . 83006 3/0546. " ^: " - ~²²~ .■

ORIGINAL INSPECTED

des Endlagerbehälters an das Saugrohr vorzusehen. Außerdem ist dann eine Fremdbeheizung des Saugrohres notwendig.

Ferner ist bei der vorstehenden Beschreibung der Erfindung davon ausgegangen worden, den Endlagerbehälter vor dem Eintauchen des Saugrohres in die Schmelzkammer bzw. vordem Anschluß des Endlagerbehälters an das Saugrohr zu evakuieren. Es ist auch möglich, den Behälter vor dem Evakuieren an das Saugrohr anzuschließen bzw. das Saugrohr des Behälters in die Glasschmelze abzusenken und erst danach den Behälter zu evakuieren und so den Absaugvorgang einzuleiten.

Die in der Zeichnung dargestellte Schmelzofenkonstruktion ist optimal gegen unbeabsichtigtes Auslaufen gesichert. Es gibt vom Boden her bis über den Spiegel der Glasschmelze keine öffnungen und Durchbrüche nach außen. Der Schmelzofen ist gegen Leerlaufen sicherheitsmäßig optimal ausgelegt. Eventuelle Manipulationen an der Einführöffnung erfolgen von oben und oberhalb des Spiegels der Glasschmelze.

Abschließend soll noch ein Beispiel angegeben werden : Eingesetzt wurde ein Endlagerbehälter mit einer Länge von 12o cm und einem Innendurchmesser von 11 cm. Als Material für diesen Behälter wurde Edelstahl 3o4 L gewählt. Der Behälter war mit einem Saugrohr versehen und entsprach insgesamt der Ausfuhrungsform nach Fig. 13. Das Saugrohrende wurde durch Eintauchen in flüssiges Glas mit einem Glasstopfen verschlossen. Nach Erkalten des Stopfens wurde der Endlagerbehälter mit einer ölpumpe evakuiert und ein Endvakuum von weniger als 5 mbar eingestellt.

030063/054S

Danach wurde der Behälter mit dem Saugrohrende nach unten über einem mit Borosilikatglasschmelze gefüllten keramischen Ofen soweit abgesenkt," daß das Saugrohr ca, 28 cm in di* Schmelze eintaucht«. Die - Gesamttief e des Glassciimelzenbadtes betrug etw* 3o ei.

Nach etwa zwei Minuten war der Glass topf en am Satugrohrende (Ansaugöffnung) aufgeschmolzen, und =die Schmelze wurde eingesaugt. .Nach ca. acht Minuten Saugzeit war der Befüllvorgang beendet. Der Endlagerbehälter war bis zu einer Höhe von ca. loo cm mit Glasschmelze gefüllt, was einem Befüllungsgrad von etwa 83 % entspricht.

Danach wurde der Behälter wieder angehoben und langsam abgekühlt*

0300 8-37 OB46

Claims

/ Verfahren zur Abfüllung einer Glasschmelze mit hochradioaktivem Abfall aus einem keramischen Schmelzofen in Endlagerbehälter, dadurch gekennzeichnet, daß der Endlagerbehälter (2, 62, 84, 98, 11ο, 134, 142) evakuiert und die Glasschmelze (28, 48, 76, 132) über ein Saugrohr (4, 64, 86, 114, 138, 144) aus dem keramischen Schmelzofen (2o, 4o, 68, 122) in den Endlagerbehälter mittels des eingestellten Unterdruckes gesaugt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Endlagerbehälter vor der Befüllung evakuiert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Endlagerbehälter erst beim Befüllvorgang evakuiert wird.

4. Verfahren nac-i Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Endlagerbahälter an ein Fremdvakuum angelegt wird.

Dr.K./H.

030083/0546

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an den evakuierten Endlagerbehälter während des Befüllvorganges zusätzlich eine Vakuumpumpe oder ein Fremdvakuum angelegt wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Saugrohr und/oder der Endlagerbehälter beim Befüllvorgang ggfs. zusätzlich beheizbar ist.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Saugrohr (4, 64, 86, 114, 138, 144) an seinem in die Glasschmelze (28, 48, 76, 132) eintauchenden Ende (6, 118, 146) vor oder nach dem Evakuieren mit einem Glasstopfen (8, 12o, 148) verschlossen wird, dessen Erweichungstemperatur so gewählt ist, daß der Glasstopfen beim Eintauchen in die Glasschmelze aufschmilzt.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß durch natürliches oder erzwungenes Abkühlen des oberen Teiles des Saugrohres nach Beendigung des Befüllvorganges ein Glasverschlußpfropfen im Saugrohr gebildet wird.

9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Glasstopfen durch Eintauchen des Saugrohrendes (Ansaugöffnung) in flüssiges Glas und durch nachfolgendes Abkühlen hergestellt wird.

-3-

030063/0546

2927785

Vo. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Endlagerbehälter (2, 62, 84, 98, 11o, 134, 142) ein Saugrohr (4, 64, 86, loo,- 114, 138, 144) aufweist, das über eine im Schmelzofen (2o, 4o, 68, T22) ausgebildete Einführöffnung (32, 56, 78, t3o) in die Glasschmelze (28, 48, 76, 132) ein-

g.gf s . zusätzlich ■'_-""

führbar ist, sowie^einen Evakuierungsstutzen (12, 116, 15o) zum Anschluß an eine Vakuumpumpe oder ein Fremdvakuum.

11. Vorrichtung nach Anspruch 1o, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelzofen zur Schaffung einer Absaugzone mit einem in die Glasschmelze eintauchenden Rohr (34, 58, 8o, 131) ausgestattet ist, das unterhalb der Einführöffnung (32, 56, 78, 13o) angeordnet ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr über ein Verbindungsrohr (38) mit dem Abgasrohr (3o) des Schmelzofens verbunden ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1o bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelzofen (4o) mit einer separaten Absaugkammer (5o) versehen ist, die mit der Schmelzkammer

(46) , vorzugsweise im Bodenbereich, verbunden ist.

14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Saugrohr (1p, 64, 86, 1oo, 144) U-förmig ausgebildet ist.

030063/0540 >⁴-

15. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Saugrohr fest im Schmelzofen angebracht ist und daß der Endlagerbehälter an das Saugrohr anschließbar ist.

16. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Endlagerbehälter (134) beim Befüllvorgang über dem Schmelzofen (122) oder höher als der Schmelzofen angeordnet ist.

17. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Endlagerbehälter (84) beim Befüllvorgang neben dem Schmelzofen (68) oder tiefer als der Schmelzofen angeordnet ist.

18. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einführöffnung (32_f 56, 78, 94, 13o) oder das Rohr (34, 58, 8o, 94, 131) mit einem nachgiebigen Verschluß (36, 6o, 92) ausgestattet ist.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschluß die Form einer in Schließrichtung vorgespannten Lamellen-Ringblende hat.

20. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Evakuierungsstutzen (12) am Saugrohr (1o) angebracht ist.

030063/0548

21. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Evakuierungsstutzen (116, 15o) am Endlagerbehälter (11o, 142) angeordnet ist.

22. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Saugrohr (1o, 64, 86, 114, 138, 144, 1oo) wenigstens mit einer Solltrennstelle bzw. Sollbruchstelle (1o2) versehen ist.

23. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Saugrohr (1o, 64, 86, 1oo_# 114, 138, 144) des Endlagerbehälters an dem freien zum Einführen in die Glasschmelze vorgesehenen Ende (Ansaugöffnung) mit einem Glasstopfen (8, 12o, 148) verschlossen ist.

24. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß der Glasstopfen (8) eine Glasplatte (16) ist, die auf eine im Saugrohrende (14) ausgebildete Ringschulter (18) aufgeklebt ist.

25. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasplatte stumpf auf die Ansaugöffnung des Saugrohres aufgeklebt ist.

26. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche," dadurch gekennzeichnet, daß das Saugrohr aus einem dünnwandigen Stahlrohr besteht.

030063/OB4S

27. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelzofen an der Unterseite und an den Seitenwänden bis über den Glasschmelzspiegel hinaus geschlossen ausgebildet ist.

28. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Endlagerbehälter (2, 62, 84, 98, 11o, 134, 142, 1o6) mit einem Deckel (1o8, 152) verschließbar ist, beispielsweise durch Aufschweißen dieses Deckels.

29. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1o bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß der Endlagerbehälter (2, 62, 84, 98, 11o, 134, 142) als einzigen Stutzen das Saugrohr (4, 64, 86, 114, 138, 144) aufweist, und daß die Evakuierung über dieses Saugrohr erfolgt, wobei der Glasverschlußstopfen (8, 12o, 148) zum Veischließen des Saugrohres im Anschluß an die Evakuierung unter Vakuum angebracht oder gebildet wird.

030062/0545