DE3103494A1 - Behaelter zur lagerung radioaktiver stoffe - Google Patents

Description

• Behälter zur Lagerung radioaktiver Stoffe
• Gegenstand der Erfindung ist ein Mehrachichtenbehälter zur Langzeitlagerung von radioaktiven Stoffen, insbesondere von bestrahlten Brennelementen, in geologischen Salzformationen, im wesentlichen aus einem Behältergrundkörper und einem Deckel bestehend.
• Bestrahlte Brennelemente werden nach einer vorübergehenden Aufbewahrung in Wasserbecken entweder sofort oder nach einer weiteren Zwischenlagerung aufgearbeitet. Dabei werden die nuklearen Brenn- und Brutstoffe von den Spaltprodukten getrennt und wieder dem Brennstoffkreislauf zugeführt. Die Spaltprodukte werden nach bekannten Verfahren, meist unter Verwendung großer Mengen Wertstoffe, wie z. B. Blei und Kupfer, konditioniert und in geologischen Formationen wie Salzstöcke praktisch nicht mehr entnehmbar endgelagert.
• Darüberhinaus wird überlegt (Berichte des Kernforschungszentrums Karlsruhe KFK 2535 und 2650), bestrahlte Brennelemente in absehbarer Zeit nicht aufzuarbeiten, auf die in ihnen vorhandenen Brenn- und Brutstoffe zu verzichten und die Brennelemente - nach einer angemessenen Abklingzeit in dafür vorgesehenen Lagern - in Salzformationen endzulagern. Die Lagerzeiten der bestrahlten Brennelemente können also Hunderte von Jahren betragen.
• Wegen der unbestimmten Lagerdauer werden an derartige, für die Langzeit- und Endlagerung geeigriete Behälter besondere Anforderungen gestellt. Erschwerend kommt hinzu, daß die Behälterlager schwer zugänglich sein müssen und folglich Uberwachungsm8glichkeiten Grenzen gesetzt oder sogar auszuschließen sind.
• Es sind teilweise sehr aufwendige Konzepte bekannt, bestrahlte Brennelemente oder radioaktiven Abfall mittels Behältern aus Metall oder Beton in geologische nalzformationen zu lagern.
• Die Verwendung von Beton ist 3edoch problematisch, da Langzeitertahrungen Uber Hunderte oder gegebenenfalls über Tausende von Jahren naturgemäß nicht vorliegen.
• Auch Metallbehälter, z. B. aus Stahl, Gußeisen, speziell Kugelgraphitguß, Blei, Kupfer oder anderen Werkstoffen, weisen Nachteile auf. Diese liegen u.a. teils in den Herstellungskosten, teils auf dem Korrosionsgebiet, vor allem 3edoch in der gehäuften Verwendung zur Neige gehender wertvoller Materialresourcen, z. B. der Buntmetalle und und anderer seltener Materialien, deren Bedeutung vom volkswirtschaftlichen Standpunkt zu wichtig ist, um in eine Art spezieller Mülldeponie eingebracht zu werden.
• Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, einen Mehrschichtenbehälter zur Langzeitlagerung von radioaktiven Stoffen, insbesondere zur Endlagerung von bestrahlten Brennelementen, in geologischen Salzformationen, im wesentlichen aus einem Behältergrundkörper und einem Deckel bestehend, zu schafen, der ein Material enthält, dessen Verhalten über lange Zeiträume gut bekannt ist, der ferner teuren Wertstoff einspart, den gestellten Anforderungen genügt und einfach verarbeitbar ist.
• Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß eine äußere Schicht des Behältergrundkörpers und des Deckels aus Holz besteht.
• Es hat sich überraschend gezeigt, daß Holz hervorragend zur Ausbildung von Korrosionsschutzschichten für Endlagerbehälter in Salzformationen geeignet ist, wenn man dafür Sorge trägt, daß keine durch das radioaktive Inventar verursachte Radiolyse im Holz erfolgt. Das wird sichergestellt, indem lediglich äußere Behälterschichten aus Holz bestehen, während die inneren Schichten des Behältergrundkörpers und gegebenenfalls auch die Einbettmatrix für das radioaktive Inventar Abschirmfunktion gegen die radioaktive Strahlung aufweisen. Für den Behälterdeckel gilt entsprechendes.
• Als Holz sind alle festen Holzarten geeignet, so z. B.
• Eichen- und Buchenholz und alle Hartholzarten. Wesentlich ist eine fehlerfreie Holzqualität. Günstig ist es fallweise, die Holzschicht des Behälters aus einem Baumstamm einsatzartig auszuarbeiten.
• Im Salzstock widersteht das Holz auch einem an sich nicht zu erwartenden Soleangriff und schützt somit die inneren Behälterschichten. Günstig ist auch ein Sandwich-Aufbau im äußeren Behälterbereich, bestehend aus abwechselnden Schichten aus Holz und Metall.
• Besonders günstig ist es, wenn das Holz mit fäulnis- und wasserabweisenden Stoffen behandelt ist, obwohl bereits die salzige Behälterumgebung von sich aus für eine Imprägnierung sorgt. Als fäulnis- und wasserabweisende Stoffe können Kunststoffe, Wachse, auch in Verbindung mit anorganischen Präparaten wie Kupier-und Arsensalze, aber auch Alkalisilikate verwendet werden. Besonders günstig ist die Behandlung des Holzes mit Kupfersulfat.
• In der schematischen Abbildung ist der erfindungsgemäße Behälter beispielhaft näher erläutert. Ein Behältergrundkörper (1) besteht aus mehreren Schichten (1, 2), wobei eine innere Schicht (1) aus einem Metall, z. B. aus korrosionsfestem Stahl oder aus Bronze mit hohem Zinngehalt, besteht, an die sich eine äußere Schicht (3) aus Hartholz anschließt.
• Ein Deckel (4) besteht aus den entsprechenden Schichten (2, 3).
• Im Behälterinneren (5) befindet sich das endzulagernde radioaktive Material, das zusätzlich in einer geeigneten auslaugbeständigen Materialmatrix wie z. B. Glas, eingebettet sein kann. Es liegt im Rahmen der Erfindung, daß der Deckel (4) mit dem Behffiltergrundkdrper (2) dicht verbunden ist. Weiterhin ist der erfindungsgemäße Behälter mit an sich bekannten Vorrichtungen ausgestattet, die zu seiner Hantierung erforderlich sind. Diese dichte Verbindung zwischen dem Deckel (4) und dem Behältergrundkdrper (2) kann beispielsweise mit einem aushärtbaren Kunstharz erfolgen.

Claims (3)

1. PatentansprUche Xehrschichtenbehälter zur Langzeitlagerung von radioaktiven Stoffen, insbesondere von bestrahlten Brennelementen, in geologischen Salzformationen, im wesentlichen aus einem Behältergrundkörper und einem Deckel bestehend, dadurch gekennzeichnet, daß eine äußere Schicht (3) des Behälter grundkörpers (1) und des Deckels (4) aus Holz besteht.
2. 2. Mehrschichtenbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Holz mit fäulnis- und wasserabweisenden Stoffen behandelt ist.
3. 3. Mehrschichtenbehälter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Holz mit Kupfersulfat behandelt ist.