DE3122328C2

DE3122328C2 - Vorrichtung zum Korrosionsschutz eines Behälters zur Langzeitlagerung von radioaktiven Stoffen

Info

Publication number: DE3122328C2
Application number: DE3122328A
Authority: DE
Inventors: Heinrich 6369 Nidderau Quillmann; Hans-Jörg Dipl.-Phys. Dr. 8752 Mömbris Wingender
Original assignee: Deutsche Gesellschaft fuer Wiederaufarbeitung von Kernbrennstoffen mbH; Nukem GmbH
Current assignee: Deutsche Gesellschaft fuer Wiederaufarbeitung von Kernbrennstoffen mbH; Nukem GmbH
Priority date: 1981-06-05
Filing date: 1981-06-05
Publication date: 1985-02-21
Also published as: JPS57211600A; ES512845A0; ES8402110A1; BR8203132A; DE3122328A1; EP0068152A3; CA1166028A; US4472347A; EP0068152A2

Abstract

Es wird ein Behälter zur Langzeitlagerung von radioaktiven Stoffen beschrieben, insbesondere von bestrahlten Brennelementen, in geeigneten geologischen Formationen, der eine intakte Barriere für einen langen Zeitraum auch bei Wasser- und Laugeneinbrüchen gewährleistet. Der Behälter ist mit einem kathodischen Korrosionsschutz versehen, wobei als Gleichstromquelle eine Isotopenbatterie dient. Als Energiequelle wird das radioaktive Lagergut benutzt.

Description

nen Gleichstromquelle, dadurch gekenn- Es war Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine

zeichnet, daß als Gleichstromquelle eine oder to Vorrichtung zum Korrosionsschutz eines Behälters zur

mehrere Isotopenbatterien (3) verwendet werden. Langzeitlagerung von radioaktiven Stoffen, insbesonde-

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- re von bestrahlten Brennelementen, in geeigneten geozeichnet, daß als Energiequelle der Isotopenbatte- logischen Formationen zu schaffen, mit kathodischem nen (3) der gelagerte radioaktive Stoff (2) dient Schutz durch eine mit einer Anode verbundenen

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch 15 Gleichstromquelle, der eine intakte Barriere für einen gekennzeichnet, daß eine Isotopenbatterie (3) mit langen Zeitraum auch im Falle eines Wasser- oder Laueinem oder mehreren Thermoelementen (4, 5) ver- geneinbruchs gewährleistet ohne Wartung und Beaufwsndetwird. sichtigung.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn- Diese Aufgabe wurde erfindungsgemäß dadurch gezeichnet, daß die heiße Lötstelle (4) der Thermoele- 20 löst, daß als Gleichstromquelle eine oder mehrere Isotomente (4, 5) im Innern des Behälters (1), die kalte penbatterien verwendet werden.

Lötstelle(5) im Mantel (6) des Behälters (l)angeord- Der Behälter wird kathodisch gegen Korrosion ge-

^net '^st schützt indem aus dem Behälter und einer Fremdelek-

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch ge- trade wie gemäß der DE-OS 31 03 558 ein elektrochekennzeichnet daß die Anode (7) aus Graphit besteht 25 misches Makroelement gebildet wird, bei dem der Behälter die Kathode darstellt Um eine Zerstörung der

elektronegitiveren Anode durch Korrosion zu verhindern, wird eine Gleichstromquelle verwendet, die den überlagernden Schutzstrom so hält, daß er stets eine

Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zum 30 höhere Spannung als entstehende Mikro- oder Makro-Korrosionsschutz eines Behälters zur Langzeitlagerung elemente besitzt. Dadurch erfolgt eine Spannungskomvon radioaktiven Stoffen, insbesondere von bestrahlten pensation der sich bei Berührung des metallischen BeBrennelementen, in geeigneten geologischen Formatio- hälterwerkstoffs mit der feuchten Umgebung bildenden nen mit kathodischem Schutz durch eine mit einer Ano- Lokalelemente. Als Gleichstromquelle dient erfindungsde verbundenen Gleichstromquelle. 35 gemäß eine oder mehrere Isotopenbatterien, bei denen

Bestrahlte Brennelemente werden gemäß einer be- die elektrische Energie aus der Zerfallsenergie radioak-

kannten Alternative nach einer vorübergehenden Auf- tiver Nuklide erzeugt wird, wobei entweder die Strah-

bewahrung in Wasserbecken entweder sofort oder nach lungswärme direkt umgewandelt oder die radioaktive

einer weiteren Zwischenlagerung aufgearbeitet. Dabei Strahlung nach Umwandlung in sichtbares Licht mit

werden die nuklearen Brenn- und Brutstoffe von den 40 Hilfe von Photoelementen in elektrische Energie umge-

Spaltprodukten getrennt und wieder dem Brennstoff- setzt wird. Vorzugsweise dient als Energiequelle für die

kreislauf zugeführt. Die Spaltprodukte werden nach be- Isotopenbatterien der im Behälter gelagerte radioaktive

kannten Verfahren, meist unter Verwendung großer Stoff.

Mengen Wertstoffe, wie z. B. Blei und Kupfer, konditio- Zur direkten Umwandlung wird vorteilhafterweise

niert und in geologischen Formationen wie Salzstöcken 45 ein Thermoelement verwendet, dessen heiße Lötstelle

praktisch nicht mehr entnehmbar endgelagert. möglichst zentral im heißesten Bereich det Lagergutes

Nach der anderen bekannten Alternative ist vorgese- angeordnet wird. Die kalte Lötstelle wird entweder innen (atomwirtschaft Oktober 1979, Seite 481 bis 483), nerhalb des Lagerbehälters an die relativ kalte Außenbestrahlte Brennelemente in absehbarer Zeit nicht auf- wand gelegt oder außerhalb des Behälters im das Lagerzuarbeiten, auf die in ihnen vorhandenen Brenn- und 50 gut umgebenden Medium installiert. Bewährt hat sich Brutstoffe zu verzichten und die Brennelemente - nach auch die Anordnung der kalten Lötstelle im gekühlten einer angemessenen Abklingzeit in dafür vorgesehenen Mantel des Behälters. Für das Thermoelement können Lagern - in Salzformationen endzulagern. Die Lager- Drähte aus Eisen/Konstantan, Kupfer/Konstantan, Nikzeiten der bestrahlten Brennelemente können also Hun- kel/Chromnickel, Platin/Platinrhodium, Gold/Silber, derte von Jahren betragen. ₅₅ Goldkobalt/Silbergold oder Blei/Tellur verwendet wer-

Wegen der unbestimmten Lagerdauer werden an der- den. Die Auswahl ist dabei unabhängig von der benötigartige, für die Langzeit- und Endlagerung geeignete Be- ten Thermospannung und der notwendigen Korrosionshälter besondere Anforderungen gestellt. Erschwerend beständigkeit. Der Bereich, in dem die heiße Lötstelle kommt hinzu, daß die Behälterlager schwer zugänglich angeordnet ist, kann zusätzlich isoliert werden, um an sein müssen und folglich Uberwachungsmöglichkeiten 60 dieser Stelle besonders hohe Temperaturen zu haben. Grenzen gesetzt oder sogar auszuschließen sind. damit entsprechend hohe Thermoströme fließen. Zur

Es ist bereits eine Vorrichtung der eingangs genann- Erzeugung besonders hoher Spannungen können meh-

ten Art bekannt (DE-OS 31 03 558), bei der die Behälter rcrc Thermoelemente auch in Reihe geschaltet werden,

zur Langzeitlagerung von radioaktiven Stoffen mit HiI- Bei der indirekten Umwandlung wird sogenannter

fe von Opferanoden gegen Korrosion geschützt wer- 65 Leuchtstoff, in der Regel mit Silber aktiviertes Zinksul-

den, wobei die Anoden im Laufe der Zeit bei Anwesen- fid, auf Photoelemente aufgetragen. Der Leuchtstoff

heu eines Elektrolyten aufgebraucht werden. Bekannt wandelt die radioaktive Strahlung in sichtbares Licht

ist es auch, Gegenstände in aggressiven Medien katho- um, das in einer Photozelle direkt in einen elektrischen

Strom umgesetzt wird. Auch hier ist es möglich, zur Erhöhung der Spannung mehrere Elemente in Reihe zu schalten. Grundsätzlich ist es natürlich auch möglich, andere als die beiden genannten Systeme zur Erzeugung elektrischer Energie aus der Zerfallsenergie der radioaktiven Nuklide zu verwenden. Als Anode kann vorteilhafterweise Graphit eingesetzt werden, das außergewöhnlich korrosionsbeständig ist.

Wesentliche Vorteile der erfindungsgemäSen Vorrichtung sind der geringe Aufwand, die grüße Wirksamkeit und insbesondere der langfristige Schutz, der erst dann zu Ende geht wenn der radioaktive Zerfall und damit die Wärmeerzeugung weitgehend abgeklungen sind. Das heißt, der langfristige Schutz endet erst dann, wenn die Radioaktivität des endgelagerten Materials keine Gefährdung mehr darstellt.

Die Abbildung zeigt schematisch eine beispielhafte Austührungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Im Behälter (1) befindet sich der zu lagernde radioaktive Stoff (2) und eine Isotopenbatterie (3), in diesem Fall mit einem Thermoelement (4, 5), dessen heiße Lötstelle (4) sich im Behälterinnern befindet, im Strahlungsbereich des Lagerguts, während die kalte Lötstelle (5) im Mantel (6) des Behälters angeordnet ist. Das Thermoelement (4, 5) ist elektrisch verbunden mit dem Behältermantel (6) und einer Anode (7), die sich außerhalb des Behälters (1) befindet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims

1 2

disch zu schützen, indem der zu schützende Gegenstand

Patentansprüche: _mit einer Anode und einer Gleichstromquelle verbun-

, ., . , den wird (z. B. Lueger, Lexikon der Technik, 4. Auflage, !.Vorrichtung zum Korrosionsschutz eines Behäl- Band 3(l961),Seite 610-611).

ters zur Langzeitlagerung von radioaktiven Stoffen, 5 Es ist weiterhin bekannt (Isotopenpraxis, 14. Jahrgang

insbesondere von bestrahlten Brennelementen, in (1978), Heft 11, Seite 361 bis 366), Radionuklide in Isoto-

geeigneten geologischen Formationen mit kathodi- penbatterien zur Erzeugung von elektrischer Energie

schem Schutz durch eine mit einer Anode verbünde- einzusetzen.