DE3132704C2 - Behälter zur Langzeitlagerung radioaktiver Abfälle - Google Patents

Abstract

Zur Langzeitlagerung von radioaktiven Abfällen, insbesondere von abgebrannten Brennelementen, werden Behälter benötigt, die einen möglichst hohen Schutz gegen Korrosionsschäden und Austritt von Spaltprodukten bei mechanischen Beschädigungen bieten. Dazu ist der Behältergrundkörper mit einer Schutzschicht (2) bedeckt, bestehend aus einem gut haftenden Kunststoff, vorzugsweise Polyurethan, in den ein in Gegenwart von Wasser quellfähiger, ionenaustauschfähiger und adsorptive Eigenschaften aufweisender Füllstoff eingelagert ist.

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Behälter zur Langzeitlagerung von radioaktiven Abfällen, insbesondere von abgebrannten Brennelementen, in geeigneten geologischen Formationen, bestehend aus einem Behältergrundkörper und einer Schutzsckicht aus einem gut haftenden Kunststoff.

Ein derartiger Behälter ist aus der US-PS 39 35 467 bekannt

Es steht zur Debatte, bestrahlte Brennelemente in absehbarer Zeil nicht aufzuarbeiten, auf die in ihnen vorhandenen Brenn- und. Bruts· jffe zunächst zu verzichten und die Brennelemente — nach einer angemessenen Abklingzeit in dafür vorget hene Lagern — gegebenenfalls wieder entnehmbar endzulagern. Die Lagerzeiten können mehrere Generationen bis zu mehreren tausend Jahren betragen, wobei sich das Gefährdungspotential des radioaktiven Inventars in dieser Zeit, den bekannten physikalischen Gesetzen folgend, entsprechend seiner Zusammensetzung außerordentlich stark verringert

Wegen der unbestimmten Lagerdauer werden an derartige, für die Langzeitlagerung geeignete Behälter, die gegenüber bekannten Transport- und Lagerbehälter eine mehrfache Betriebszeit aufweisen müssen, besondere Anforderungen gestellt. Erschwerend kommt hinzu, daß die Behälterlager schwer zugänglich sein müssen und folglich den Überwachungsmöglichkeiten Grenzen gesetzt sind.

Aus der US-PS 39 35 467 sind Behälter zur Langzeitlagerung von radioaktiven Abfällen bekannt, bestehend aus einem Grundbehälter und einem Außenmantel zur Abwehr von mechanischen und korrosiven Angriffen von außen. Der Zwischenraum zwischen Außenmantel und Grundbehälter ist dabei mit einem Polyurethan ausgeschäumt. Es ist weiterhin bekannt, Polyurethane mit Füllstoffen zu versehen. Neben einer großen Zahl anderer Füllstoffe wird im »Kunststoffhandbuch« (Bd. VII, Polyurethane, C. Hanser Verlag, München 1966), Seite 96 und 112, auch Bentonit genannt. Von Bentonit ist weiterhin bekannt (Brockhaus Enzyklopädie, 2. Band, Wiesbaden 1967, Seite 522), daß er eine hohe Plastizität und ein großes Ionenaustauschvermögen besitzt. Außerdem vermag er unter Volumenvermehrung die 5- bis 6fache Menge Wasser aufzunehmen.

Der Erfindung lag deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Behälter zur Langzeitlagerung von radioaktiven Abfällen, insbesondere von abgebrannten Brennelementen, in geeigneten geologischen Formationen zu schaffen, bestehend aus einem Behältergrundkörper und einer Schutzschicht aus einem gut haftenden Kunststoff, wobei diese Schutzschicht für beliebige, möglichst billige Behältergrundkörper geeignet sein, möglichst hohen Korrosionsschutz aufweisen. Schutz gegen mechanische Beschädigungen bieten, sowie das Austreten von Spaltprodukten aus dem Endlagerbehälte - verhindem sollte, ohne daß ein zusätzlicher Außenmantel erforderlich ist

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Schutzschicht auf der äußeren Oberfläche des Behältergrundkörpers aufgebracht ist und daß in den Kunststoff ein in Gegenwart von Wasser quellfähiger, ionenaustauschfähiger und adsorptive Eigenschaften aufweisender Füllstoff eingelagert ist Vorzugsweise verwendet man als Füllstoff Bentonit während als Kunststoffkomponente Polyurethan sich als besonders geeignet erwiesen hat Als Kunststoffkomponente kann man jedoch auch beispielsweise Polytetrafluoräthylen, Polycarbonat Epoxyharze, Phenolformaldehydharze oder Acrylatkautschuk verwenden.

Auf die Außenseite des verschlossenen Endlagerbehälters, der abgebrannte Brennelemente oder auch Einzelstäbe enthält, wird beispielsweise eine 1 —3 cm dicke Schicht aus Polyurethan aufgetragen, wobei das Zweikomponentensystem des Polyurethan in einer Komponente Bentonit als Füllstoff enthält

Nachdem die beiden Komponenten des Polyurethansystems auf der Oberfläche des Endlagerbehälters ausreagiert haben, weist dieser eine gut haftende und dichte Beschichtung, die Bentonit in homogener Verteilung enthält, auf.

Die Beschichtung weist eine überraschende hohe mechanische Beständigkeit gegen Druck und Stoß auf und verhindert so sicher eine Beschädigung des Behältergrundkörpers. Gleichzeitig ist diese Beschichtung aus Polyurethan mit dem in ihm enthaltenen Füllstoff gegen Salzlauge, so wie sie im Störfall in den in Deutschland vorgesehenen Endlagerionnatäoneii vorliegen würde, absolut korrosionsbeständig.

Der in dem Polyurethan als Füllstoff vorzugsweise enthaltene Bentonit bietet einen zusätzlichen Schutz und bildet eine zweite Barriere. Tritt eine Beschädigung der Kunststoffschicht, z. B. ein Riß auf, so wird der Füllstoff freigelegt. Dieser quillt in Gegenwart von Wasser auf das 4—7fache seines Volumens und dichtet so den entstandenen Riß wieder ab.

f-3 Zusätzlich bietet die Schichtsilikatfüllung Schutz vor dem Austreten von Spaltprodukten aus einem beschädigten Endlagerbehälter. Bentonit weist sowohl adsorptive als auch ionenaustauschende Eigenschaften auf. Aus dem Endlagerbehälter austretende Spaltprodukte würden also sowohl durch Adsorption als auch durch Ionenaustausch an den Bentonit gebunden und vom Eintritt in die Biosphäre zurückgehalten werden.

Die Schutzschicht bietet auf diese Weise einen Mehrfachschutz und erhöht die Sicherheit der Endlagerung von abgebrannten Brennelementen wesentlich.

Die Abbildung zeigt schematisch eine beispielhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Behälters. Auf dem Behältergrundkörper (1) ist eine Schutzschicht (2) aufgebracht, bestehend aus einem gut haftenden Kunststoff und einem quellfähigen Füllstoff.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Behälter zur Langzeitlagerung von radioaktiven Abfällen, insbesondere von abgebrannten Brennelementen, in geeigneten geologischen Formationen, bestehend aus einem BehäJtergrundkörper und einer Schutzschicht aus einem gut haftenden Kunststoff, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzschicht (2) auf der äußeren Oberfläche des Behältergrundkörpers (1) aufgebracht ist und daß in den Kunststoff ein in Gegenwart von Wasser quellfähiger, ionenaustauschfähiger und adsorptive Eigenschaften aufweisender Füllstoff eingelagert ist

2. Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff Polyurethan ist

3. Behälter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der eingelagerte Füllstoff Bentonit ist.