DE3018747A1

DE3018747A1 - Verfahren zur einbettung von radioaktiven, tritiumhaltigen metallabfaellen

Info

Publication number: DE3018747A1
Application number: DE19803018747
Authority: DE
Inventors: Herbert Dipl.-Chem. 6450 Hanau Brunner; Josef Ing.(Grad.) Reus; Horst Dipl.-Chem. 6457 Maintal Vietzke; Hans Dipl.-Ing. 6369 Schöneck Wewer
Original assignee: Nukem GmbH
Current assignee: Nukem GmbH
Priority date: 1980-05-16
Filing date: 1980-05-16
Publication date: 1981-12-03
Also published as: FR2482764A1; GB2076581A; GB2076581B; DE3018747C2

Description

301874"?

80 172 KN

-Ζ-

NUKEM GmbH
6450 Hanau 11

Verfahren zur Einbettung von radioaktiven, tritiumhaltigen Metallabfällen.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Einbettung von radioaktiven, tritiumhaltigen Metallabfällen, insbesondere von Tritium enthaltende Brennelement-Hülsen und Feinteile, die zur Endlagerung mit Beton umhüllt werden sollen.

Bei der Wiederaufarbeitung abgebrannter Brennelemente aus Leichtwasserreaktoren fallen radioaktive, tritiumhaltige stückige Festabfälle an, vor allem Brennelement-Hülsen, Federn, Bolzen und sonstige Kleinteile, die so gelagert werden müssen, daß die Umwelt nicht gefährdet wird.

Nach dem bisherigen Stand der Technik wird dies erreicht durch Einbetten der radioaktiven, tritiumhaltigen Festabfälle in Beton und die Endlagerung in einem Salzstock. Da hierbei eine Tritiumwanderung von den Hülsen in den Beton und damit eine mögliche Tritiumfreisetzung nicht ausgeschlossen werden kann, gibt es Vorbehalte gegen diese Verfahrensweise.

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Weitere aus den DE-OSen 26 28 144 und 27 17 389 bekannte Verfahren bestehen darin, daß die Festabfälle in eine Matrix aus Metall eingeschmolzen werden. Die Einbettung erfolgt durch Verfüllen der Hohlräume mit einer Metallschmelze, bestehend aus Aluminium oder vorzugsweise aus niedrig schmelzenden Metallen, wie Blei, Zinn, Zink, Kupfer oder Legierungen.

Es ist vorgeschlagen worden, Brennelement-Hülsen in Glas einzuschmelzen und mit Zusätzen zu einem kompakten Block zu verfestigen.

Alle diese Verfahren weisen aber grorße Nachteile auf, die auf die Anwendung hoher Temperaturen während des Verfestigungsvorganges zurückzuführen sind.

Dadurch werden aus den einzubettenden Materialien flüchtige Radionuklide freigesetzt, insbesondere Tritium und Ruthen, die aus dem Abgas abgetrennt und gesondert beseitigt werden müssen. Außerdem macht die Verwendung hoher Temperaturen den Einsatz aufwendiger Apparaturen und Endlagerbehälter erforderlich, und durch unterschiedliches Schrumpfen von Glas/Metall oder Metall/Metall können sich beim Abkühlen Risse bilden, die die Auslaugbeständigkeit im Störfall vermindern.

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Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zum Einbetten von radioaktiven, tritiumhaltigen Metallabfällen, insbesondere von Brennelement-Hülsen in Beton zur Endlagerung zu finden, die eine Freisetzung von Tritium oder anderen flüchtigen radioaktiven Stoffen zuverlässig verhindert.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Metallabfälle vor dem Einbetten in Beton bei niedrigen Temperaturen in einen tritiumschwerdurchlässigen Metallkörper eingebracht werden. Vorzugsweise werden die Brennelementrohrstücke, Abstandshalterstücke und Innenteile in ein Containment aus Metall geschüttet, das nach gemeinsamer Kaltverformung durch Walzen oder Drücken den Inhalt dicht umschließt. Als Containment können vorteilhafterweise einseitig verschlossene Rund- und Profilrohre aus beliebigem Metall, vorzugsweise Edelstahl oder Aluminium dienen. Als Rohrdurchmesser werden z. B. Nennweiten von 10 - 300 mm bei Wandstärken von 0,5 - 3 mm verwendet. Auch das Einwalzen in U-Profile ist möglich. In Rohrabschnitte mit einer Länge, die dem Zementiergebinde angepaßt sind, werden die tritiumhaltigen Brennelementabschnitte (ca. 5 cm lang vom Schneidprozeß her) hineingeschüttet. Das Rohrende wird anschließend durch Umfalzen so verschlossen, daß

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ein Entweichen der Luft beim anschließenden Auswalzen oder Drücken zu einer Platte möglich ist. Dabei wird das Innenmaterial kompaktiert und plattiert. Beim letzten Walzstich muß das gasoffene Ende dicht verschlossen werden.

Bei Verwendung von U-Profilen werden mehrere Brennelement-Hülsen nebeneinander in die Matrix eingerüttelt und durch Einpressen kompaktiert. Dieser Vorgang kann mehrfach wiederholt werden. Anschließend wird das Containment durch Einpressen oder Einwalzen eines Deckels dicht verschlossen. Das kompaktierte Produkt liegt als Flachmaterial vor und kann durch Auswjalzen beispielsweise zu einer Schnecke in eine zur Kompaktlagerung geeignete Form überfuhrt werden. Alternativ besteht die Möglichkeit, das Flachmaterial senkrecht in die Beton-Fässer einzustellen. Nach Befüllung des Fasses wird das Produkt durch übergießen mit Flüssigbeton zu einem kompakten Block verfestigt.

Gegenüber der Zementierung unkonditionierter Hülsenabschnitte besitzt dieses Verfahren den Vorteil einer zusätzlichen Barriere. Durch das Containment wird eine Wechselwirkung zwischen Hüllrohrmaterial und Beton verhindert, die Tritiumfreisetzung reduziert und die Auslaugbeständigkeit im Störfall erhöht.

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Außer Edelstahl und Aluminium können als tritiumschwerdurchlässige Metalle z. B. auch Aluminium-Legierungen verwendet werden. Das Einpressen findet gewöhnlich bei Raumtemperatur statt.

Folgende Beispiele sollen das erfindungsgemäße Verfahren •näher erläutern.

Beispiel; 1

In mehrere 650 mm lange, einseitig verschlossene Edelstahlrohre mit einer Wandstärke von 0,5 - 2 mm und einem Innendurchmesser von 50 - 300 mm werden unkompaktierte Hülsen eingefüllt. Die Rohrenden werden mit einem Deckel verschlossen oder plattgedrückt und lose gefalzt. Nun wird jedes Rohr in ca. 5 Stichen zusammengepreßt und zur Platte ausgewalzt. So entstehen Platten von 100 - 450 mm Breite und 700 mm Länge. Sie werden mittels eines Abstandhalters so in ein Faß gestellt, daß die breiten Platten in der Mitte stehen und die schmalen Platten nach außen kommen. Der verbleibende Hohlraum im Faß wird anschließend mit Flüssigmörtel oder Flüssigbeton verfüllt. Der Inhalt an Hülsen pro Faß ist dabei größer als an unkompaktierten Hülsen, und der Tritiuminhalt der Hülsen ist durch die Stahlbarriere gegen eine Diffusion in den Zement hinreichend geschützt.

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Beispiel; 2

Ein 700 mm langes Rohr aus Aluminium der Nennweite 100 mm mit einer Wandstärke von 1 mm wird mit unkompaktierten und kompaktierten Brennelementabschnitten gefüllt. Je 50 mm an den Rohrenden bleiben frei von Abschnitten. Das eine Ende wird vor dem Füllen plattgedrückt und umgefalzt, das andere Ende wird nach dem Füllen ebenso verschlossen. In einer hydraulischen Tischpresse wird dann das gefüllte und geschlossene Rohr langsam zusammengedrückt, wozu 3-6 t/cm² erforderlich sind. Es entsteht dabei ebenfalls eine Platte, in der die Brennelementstababschnitte vom Rohr völlig umhüllt sind.

13.05.80

^K1/Han 130049/0039

Claims

80 172 KN NUKEM GmbH 6450 Hanau 11 Patentansprüche

1. Verfahren zur Einbettung von radioaktiven, tritiumhaltigen Metallabfällen, insbesondere von Brennelementhülsen, in Beton zur Endlagerung, dadurch gekennzeichnet, daß Metallabfälle vor dem Einbetten in Beton in einen tritiumschwerdurchlässigen Metallkörper eingebracht werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallabfälle in ein tritiumschwerdurchlässiges Metall eingewalzt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallabfälle in Rund- oder Profilrohre eingefüllt und durch Walzen kompaktiert und allseitig umschlossen werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß als tritiumschwerdurchlässige Materialien Edelstahl, Aluminium oder Aluminium-Legierungen verwendet werden.

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