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Lager- und Transportbehälter
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vorzugsweise für mindestens eine, mit in Glas geschmolzenen radioaktiven
Abfällen gefüllte Kokille
Beschreibunq: Die vorliegende Erfindung
betrifft einen Lager- und Transportbehälter vorzugsweise für mindestens eine, mit
in Glas eingeschmolzenen radioaktiven Abfällen gefüllte Kokille, bestehend aus mehreren,
ineinandergeschachtelten Behälternaus Beton und Stahl und/oder tllei. nach der Pat'nLdnineldung
P 27 26 335.o, die jeweils mit Deckeln verschlossen sind, wobei der die Kokille
enthaltende innere dichte S ahl- oder Gussbehälter in einem topfförmigen Betonabschirmbehälter
angeordnet und in ihm durch eine bis zur Betonbehälteröffnung reichende Gussfüllung
fixiert ist.
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Die Hauptanmeldung bezieht sich auf Lagerbehälter für radioaktive
Abfälle, die hauptsächlich schwache oder niedrige Aktivität aufweisen. Radioaktive
Spaltproduktlösungen, die höhere Aktivitäten aufweisen und die beim Betrieb von
Wiederaufarbeitungsanlagen, werden dem Stand der Technik entsprechend andererseits
in bestimmte Glasarten eingeschmolzen. Dieses Glas befindet sich in einer kokillenähnlichen
Form, die nach dem Füllen durch Aufschrumpfen verschweißt geschlossen wird. Bei
diesen Abfällen handelt es sich um hoch radioaktive Abfälle mit einer sehr hohen
spezifischen Aktivität bis zu lo Ci/l. Anlagen zur Herstellung dieser Kokillen bestehen
bisher nur als Prototypen und Versuchsanlagen. Wegen der hohen Dosisleistung dieser
Behälter müssen sie in Heißen Zellen gehandhabt werden. Teilweise geben diese Abfälle,
insbesondere wenn es sich um relativ frische Spaltprodukte handelt, eine erhebliche
Wärme ab. Andererseits gibt es durchau Spaltproduktlösungen, die bereits
derartig
abgeklungen sind, daß die Wärmeentwicklung in der Größenordnung von lo bis 20 Watt
pro Kokille liegt. Die Lagerung dieser Kokillen ist bisher weitgehendst ungelöst.
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Für die Lösung dieses Problems gibt es bisher mehrere Vorschläge.
Einer dieser Vorschläge sieht die Lagerung der Kokillen im Salz eines Bergwerkes
vor.
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Weitere Vorschläge gehen dahin, die Kokillen in Betor'löcken, die
mit Bohrlöchern versehen sind und belüftet werden, zu lagern. Eine andere Möglichkeit
ist die Lagerung dieser Kokillen in abgeschirmten Räumen unter gleichzeitiger Lüftung
und Kühlung dieser Räume.
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Die technische Durchführbarkeit der bekannten ösungen wurde bisher
nur versuchsweise erprobt. Di<-se Lösungen haben weitgehendst den Nachteil, daß
die Abfälle in einen Transportbehälter gesetzt werden müssen und aus diesem Transportbehälter
dann in die Lager verbracht werden. Eine Ausnahme stellt lediglich die Lösung eines
abgeschirmten Lagers im Anschluß eine Verglasungsanlage dar. Bei der Art der Arbeit
in einer Heißen Verglasungszelle ist damit zu rechnen, daß die Kokillen in diesen
Heißen Zellen stark kontaminiert werden. Um einen einwandfreien Transport und eine
sichere Lagerung . gewährleisten zu können, müßten diese Kokillen außen sorgfältig
ferbedient dekontaminiert werden.
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Aufgabe der vorl iegenden Ereindung ist es nn, die Glaskokillen bereits
am ntthunort in einen sicheren Transportbehälter mit geringer Oberflächendosisleistung
zu
verpacken, der gleichzeitig als Lagerbehälter dienen kann. Die Lagerung dieser Behälter
sollte möglichst in einfachen Gebäuden, die ohne grossen Aufwand an Lüftung und
Kühlung gebaut werden können und nicht Flugzeug absturzsicher oder dergleichen sein
müssen, erfolgen. Der Lagerplatz sollte unabhangig vom Ort der Entstehung der Abfälle
sein. Dies<r Behalter muíS, um ihn wirtschaftlich nutzen zu können, einfach und
billig herstellbar sein und gleichzeitig hohen Festigkeitsansprüchen entsprechen.
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Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt nun die vorliegende Erfindung bei
einem Behälter der eingangs beschriebenen Art vor, daß zwischen die gesamte, mit
einer in der Gussfüllung im Bereich der Betonbehälteröffnung verankerten Quertraverse
mit daran befestigter und aus dem Behälter ragender Trageöse vergossene Behälteranordnung
in eine zusätzliche Betonabschirmung eingebracht ist, die aus einem Boden und Deckel
mit dazwischenliegenden, aufeinandergesetzten, einheitlichen, ringförmigen Betonmodulen
ohne Verkleidung besteht, die ohne besondere Abdichtung gegen Verschieben gesichert,
aufeinandergesetzt sind und daß zwischen der vergossenen Behälterwandung und der
zusätzlichen Abschirmung ein Luftspalt vorhanden ist. Die Erfindung schlägt weiterhin
vor, daß die horizontalen Trennfugen bundartig abgesetzt sind und als Entlüftungsschlitze
ausgebildet sind und daß die Elemente bzw. Betonmodulen mit dem Deckel und dem Bodenteil
durch Mittel wie Zuganker oder dergleichen der Länge nach zusammengehalten sind.
Letztlich schlägt die vorliegende Erfindung in besonders vorteilhafter Weise vor,
daß die Betonmodulen
bzw. Elemente der zusätzlichen ISotonal)-schirmung
als einheitliche Teile untereinander auswechselbar ausgebildet sind, daß zusätzlich
im Boden oder im Deckel eine abgewinkelt verlaufende Entlüftungsöffnung vorhanden
ist und daß die Gussfüllung aus einer gut wärmeleitenden Gussmasse, wie z.B.
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Lagermetall auf der Basis von Kupfer-, Zinnlegierungen oder dergleichen,
besteht.
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Neu ist dabei die Lagerung von Glaskokillen in einer Kombination von
Stahl und Betonbehältern, wobie der Bcstonbehälter zweischalig ausgeführt wird.
Dabei wird der Inncnbehü1t:er, der (lUS einer Stahl- und ein(r Betonhülle besteht,
als dichter Lager- und Transportbehälter ausgebildet. Die zweite Schale aus Beton
ist lediglich eine Abschirmung, die der zeitweiligen oder dauernden übertägigen
Zwischenlagerung dient. Die Benutzung von Transportflaschen oder dergleichen ist
nicht mehr notwendig. Ein Dekontaminieren der Glaskokillen kann ebenfalls entfallen.
Die benutzen Behälter sowohl aus Stahl als auch aus Beton können in beliebiger Qualität
auf konventionelle Weise hergestellt werden und sind daher wirtschaftlich zu fertigen.
Die Lagerung in mehrschaligen Behältern aus Stahl und Beton vermeidet das Erstellen
von aufwendigen Lagergebäuden. Für einen evtl. Abtransport der Behälter in ein späteres
Endlager müssen keine besonderen Behälter beschafft werden. Der Innenbehälter ist
zugleich Lager- und Transportbehälter. Die entstehende Wärme wird entweder auf geeignete
Weise aus dem Beton abgeleitet, wobei dies durch gut leitende metallische Vergussmassen
oder durch Lüftungsschlitze in den Abschirmungen erreicht werden kann.
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Die Erfindung stellt somit eine wesentlich wirtschaftlichere und einfach
zu handhabende Alternative zu den bisher bekannten und geplanten Lösungen für die
Lagerung von verglasten Spaltprodukten dar und löst die eingangs gestellte Aufgabe
in optimaler Weise. Die ol)en skizzierten Behälter sind einfach mit konventionellen
Mitteln zu fertigen. Das Ausschleusen der Abfälle auf den Heißen Zellen wird wesentlich
vereinfacht und ganze Arbeitsschritte werden eingespart. Die Innen-Behälter für
die Aufnahme der Glaskokillen werden standardisiert und können später als Transportbehälter
zu einem evtl. Endlager dienen.
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Weitere Einzelheiten werden im folgenden anhand der Figur näher erläutert,
die einen Längsschnitt durch den neuen Behälter schematisch zeigen: Die Kokillen
1 enthalten radioaktive tipaltproduktlosunn, die in Glas eingeLichmolzen sind. Sie
sind hermetisch verschlossen und können an ihrer Oberfliichc in clewL;sesul Umfang
kontarniniert sein. Urn das Kontaminationsniveau der Kokillen zu senken, werden
diese zuerst fernbedient in den Innenbehälter aus Stahl oder aus Sphäroguss verbracht.
Das Einbringen der Kokillen 1 in diesen Behälter 2 kann über eine Art Doppeldeckel
fernbedient erfolgen, so daß er außen nur geringfügig kontaminiert ist. Dieser Stahlbehälter
2 wird dann durch einm Deckel 3 verschlossen, der mit einer Dichtung 4 versehen
ist, die bereits durch den stopfenartigen Dekkel 3 weitgehendst gegen die Strahlung
der Kokillen 1 geschützt ist. Dieser Behälter 2, der sehr grob bearbeitet sein kann
und daher einfach herzustellen ist,
wird nun in einen topfförmigen
Betonabschirmbehälter 9, der ent-weder all'; Noriiii od<r aus Barylberton fertigt
ist, eingebracht. Nach dern Einbrin<jen ist die Kokille 1 bereits durch den Stahl
2 und durch den Betonbehälter 5 abgeschirmt, so daß die Dosisleistung an der Außenwand
des Behälters 5 erheblich gemindert ist.
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Mit einfacheren Mitteln wird nun der Betonbehälter 5 durch eine Traverse
6, die gleichzeitig zum Anhängen des Behälters dient, verschlossen. Diese Traverse
6 verhindert außerdem, daß der Stahlbehälter aus der Betonabschirmung, z.B. beim
Umstürzen der Abschirmung, herausfallen kann. Der Zwischenraum 8 zwischen Stahlbehalter
und Betonbehälter wird nun mit einer geeignuten Vergussmasse aufgefüllt. Die Traverse
6 einerseits über i.m Betonbehälter 5 verankerte Zugstäbe 7 mit diesem fest verbunden
andererseits aber auch im oberen Bereich 9 über dem Stahlbehälter 2, d.h. im Öffnungsbereich
des Betonbehälters 9 in diesem direkt in die Vergussfüllung eingegossen. An der
Quertraverse 6 ist oben eine Trageöse 1o befestigt, die über die Vergussfüllung
des oberen Teiles 9 aus dem Betonbehälter 5 herausragt. Bei Kokillen 1 mit geringer
Wärmeabgabe genügt es, die Zwischenschicht 8 aus einer Art Mörtel herzustellen.
Bei Kokillen 1 mit höherer Wärmeleistung bietet es sich an, die Zwischenschicht
aus einer Art Lagermetall herzustellen. Diese Lagermetalle, die im Prinzip Legicrungen
aus Kupfer, Zinn und ähnlichem darstellen, haben den Vorteil einer grossen Wärmeleifähigkeit.
Auf diese Weise kann die entstehende Wärme von dem Beton des Behälters 5 abgeleitet
und über den metallischen Stopfen im oberen Bereich dann an seine Deckfläche gebracht
werden. Das
nun entstandene Gebilde stellt eine dichte und dauerhafte
Umhüllung der Glaskokille 1 dar. Die Behälteranordnung kann in abgeschirmten Räumen
gelagert werden, ohne daß eine besondere Belüftung notwendig ist. Ein geringfügiger
Druckaufbau in der Kokille 1 wird durch den dickwandigen Stahlbehälter 2 leicht
aufgefangen.
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Sollte darüber hinaus eine längere Lagerung in einfachen übertägigen
Gebäuden geplant sein und damit die Dosisleistung so herabgesetzt werden, daß eine
jederzeitiqe Kontrolle des Behälters möglich ist, so wird der Innenbehälter 5 mit
den Kokillen 1 in einen zweiten Betonbehälter 11 eingesetzt, dessen Abschirmstärke
je nach Dosisleistung des Innenbehälters 5 variiert werden kann. Dieser Außenbetonbehälter
11 dient jetzt nur noch Abschirmzwecken. Der Behälter kann daher mit Zuluftkanälen
12 versehen werden. Zwischen dem Innenbehälter 5 und dem Außenbehälter 11 wird ein
entsprechender Luftspalt 13 gelassen. Der Außenbehälter 11 wird damit einem Betondeckel
14 und einem Betonboden 17 verschlossen, der jedoch an den Seiten Entlüftungsschlitze
15 aufweist. Diese Entlüftungs- und Belüftungsschlitze 15 besitzen Abwinkelungen
18,so daß sich keine Schwächung der Abschirmwirkung ergibt.
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Die bundartig abgewinkelten Y'tlüfunqsschl itze 15 bi 1-den Trennfugen
einzelner, ringförmiger Betonmodulen bzw.
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Elemente 16, die in der Höhe aufeinandergesetzt und durch die Abwinkelungen
18 zentriert bzw. gegen Verschieben gesichert werden. Ihre Dicke und Höhe ist je
nach Bedarfsfall variierbar, wobei zweckmäßigerweise
von einer
einheitlichen Größe zur Herstellungsvereinfachung ausgegangen wird. Auf die Elemente
ist der Betondeckel 14 gesetzt, der Boden wird mit dem Beton bodenteil 17 verschlossen.
Die Elemente 16 mit Boden 17 und Deckel 14 werden mittcls axial durch die Flemente
gesteckte Zuganker 19 zusammengehalten, welche am Boden 17 und Deckel 14 mittels
Schrauben 20 verspannt sind. Der Innenbehälter 5 befindet sich nun in einem einfach
zu erstellenden Außenbehälter 11, der neben der Abschirmung ein zusätzliches an
Sicherheit, z.B. gegenüber Flugzeugabstürzen bietet. Die im Innenbehälter 5 entstehende
Wärme wird durch natürlichen Luftzug dem Behältersystem entzogen. Eine übermäßige
Erwärmung des Innenbehälters wird damit vermieden. Auf diese Weise können Standardinnenbehälter
benutzt werden, die in jc nach crforderJi.cher Abschirmung zu variierende Außenbehältcr
11 cingesetztwerden. Die zur Innenbehälter @ können aus den Außenbe haltern 11 jederzeit
wieder herausgenonlluen und die Außenbehälter 11 wieder benutzt werden. Diese Anordnung
hat zur Folge, daß die Innenbehälter 8 ökonomisch in konventioneller Weise erstellt
werden können.
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Die Außenbehälter 11 können aus relativ billigem Material hergestellet
und den erforderlichen Abschirmungen angepaßt werden.