DE3018745C2 - Verfahren zum Einbetten von Tritium oder tritiumhaltigen radioaktiven Gasen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einbetten von radioaktiven Stoffen, bei dem die radioaktiven Stoffe in einer Teilchenmasse gebunden werden und diese mit einem Pulver aus für Tritium schwer durchlässigem Metall zu Formkörpern verpreßt wird.

Tritiumhaltige Reststoffe und Abfälle, die in vielen Bereichen der Kerntechnik anfallen, müssen sicher und ohne Kontakt mit der Biosphäre gelagert werden, um eine Gefährdung der Umwelt zu vermeiden. Aus der DE-OS 27 56 700 ist ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des vorliegenden Patentanspruchs 1 bekannt, bei dem hochradioaktiver Abfall in eine Hülle aus einem von radioaktiver Strahlung schwer durchdringbaren Material eingeschlossen wird, in dem der Abfall in einer Teilchenmasse gebunden und diese mit einem Pulver aus fürTritium schwer durchlässigem Metall, wie z. B. Stahl, Kupfer, Molybdän, zu Formkörpern verpreßt wird. Eine sichere Einbettung von tritiumhaltigen Abfällen ist mit diesem Verfahren nicht möglich, da das Tritium hierbei nicht chemisch gebunden wird. Bei dem bekannten Verfahren liegt das Ziel in der Umhüllung der radioaktiven Abfälle, auch wenn dabei für die Teilchenmasse unter anderem z. B. Titan oder Zirkonium, also Metalle mit der Fähigkeit Hydride zu bilden, eingesetzt werden.

Es ist weiterhin bekannt, Tritium oder tritiumhaltige Gase mit hydridbildenden Metallpulvern oder Metallgranulaten unter Bildung von Metalltritid, insbesondere von Zirkoniumtritid umzusetzen, vgl. den Bericht des Kernforschungszentrums Karlsruhe KFK 2535 PWA 49/77 (1977) Seite 1 —44. Eine spätere Einbindung dieser Metalltritide oder sonstiger tritiumhaltiger Metallabfälle in Beton würde keinen sicheren Einfluß des Tritiums gewährleisten, da Tritium den Beton zu durchwandern vermag, besonders dann, wenn höhere Temperaturen herrschen.

Es war daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum sicheren Einbetten von Tritium oder tritiumhaltigen radioaktiven Gasen zu finden, das einen sicheren Einschluß des -Tritiums unter Lagerbedingungen, auch bei höheren Temperaturen gewährleistet und die Verflüchtigung des Tritiums beim Einbetten verhindert

Diese Aufgabe wurde erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei der Einbettung von Tritium oder tritiumhaltigen Gasen, diese durch Bildung von Metalltritid in der aus hydridbildendem Metall bestehenden Teilchenmasse gebunden werden und daß das Verpressen der tritiumhaltigen Teilchenmasse mit dem Metallpulver bei Raumtemperatur erfolgt

Der besondere Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt in der Ausbildung eines Mehrbarrieresystems, das die Tritiumfreisetzung minimiert.

Als Metallpulver wird zum Verpressen vorzugsweise Aluminiumpulver verwendet.

Das tritiumhaltige Gas wird an vorteilhaft geeignete Hydridbildner, wie Titan, Zirkon, Seltene Erden oder abgereichertes Uran, vorzugsweise in stückiger Form, chemisch gebunden. Das gebildete Metallhydrid bzw. Metalltritidpulver wird dann mit dem Pulver aus für Tritium schwer durchlässigem Metall vermischt und nach pulvermetallurgischen Preßverfahren zu Formkörpern verarbeitet, in denen das Tritium allseitig dicht eingebettet ist.
Um eine theoretisch mögliche Freisetzung von

J5 Tritium noch weiter zu reduzieren, werden die so hergestellten Formkörper vorteilhafterweise in eine metallische Hülle, vorzugsweise aus Stahl, eingebracht. Bewährt haben sich hierfür Rohre oder U-Profile, die nach dem Befüllen mit den Formkörpern verschlossen und vorzugsweise durch Kaltverformung, wie Walzen oder Pressen, weiter kompaktiert werden. Diese Produkte können zwischengelagert oder auch in ein Endlagergebinde eingebracht und anschließend mit Beton vergossen werden.

Folgend wird ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens näher erläutert:

Ein tritiumhaltiger Körper aus Titan wird in der Preßmatrize allseitig mit Aluminiumpulver umgeben. Die Matrize wurde vorher mit einer Aluminiumhülse

so ausgekleidet. Daraufhin wurde der Preßling mit einem Druck von 6000 bar verdichtet, anschließend die Aluminiumhülse in einem weiteren Arbeitsschritt dicht verschlossen.

Dieser derart eingeschlossene Titankörper emittiert im Vergleich zu einem weitgehend gleichartigen, nicht umhüllten Stück nur noch vernachlässigbar wenig Tritium. Durch Einschluß der Preßlinge in ein einseitig geschlossenes Edelstahlrohr, das nach dem Füllen verschlossen wird, wird die Emission unmeßbar.

Außer Aluminiumpulver können beispielsweise auch Edelstahl-, Kupfer- oder Molybdänpulver verwendet werden.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Einbetten von radioaktiven Stoffen, bei dem c':e radioaktiven Stoffe in einer Teilchenmasse gebunden werden und diese mit einem Pulver aus für Tritium schwer durchlässigem Metall zu Formkörpern verpreßt wird, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Einbettung von Tritium oder tritiumhaltigen Gasen, diese durch Bildung von Metalltritid in der aus hydridbildendem Metall bestehenden Teilchenmasse gebunden werden und daß das Verpressen der tritiumhaltigen Teilchenmasse mit dem Metallpulver bei Raumtemperatur erfolgt

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Verpressen Aluminiumpulver verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Formkörper in eine metallische Hülle eingebracht werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß für die Hülle Rohre oder U-Profile verwendet werden, die nach dem Einbringen der Formkörper verschlossen werden.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Material für die Hülle Stahl verwendet wird.