DE3831544A1 - Verwendung von organomineralprodukten zur verfestigung und/oder abdichtung von formationen, die erhoehter energiereicher strahlung ausgesetzt sind - Google Patents

Description

Durch den energisch vorangetriebenen Ausbau der Kernenergie in den letzten beiden Jahrzehnten sowie die Verwendung radio­ aktiver Isotope für die verschiedensten technischen, medi­ zinischen und wissenschaftlichen Untersuchungszwecke ergab sich immer häufiger die Situation, daß eine energiereiche Strahlung, insbesondere eine radioaktive Strahlung aussendende Materialien über erhebliche Zeiträume aufbewahrt oder vorüber­ gehend oder endgültig gelagert werden müssen.

Die für diese Aufbewahrungs- und Lagerzwecke ausgewählten baulichen Konstruktionen oder oberirdischen oder unterirdischen Örtlichkeiten müssen dabei aus Sicherheitsgründen eine außer­ ordentlich hohe Langzeitstabilität und/oder Dichtigkeit gegen einen Gas- und Flüssigkeitsaustausch mit der Umgebung auf­ weisen.

Abgesehen von diesen erhöhten Sicherheitsanforderungen ergibt sich jedoch bei dem Versuch einer zusätzlichen Verfestigung und/oder Abdichtung ein zusätzliches Materialproblem aufgrund der Tatsache, daß die von dem Material ausgehende energie­ reiche bzw. radioaktive Strahlung zahlreiche Materialien zer­ stört, die ansonsten zur Verfestigung und/oder Abdichtung geeignet wären. Das gilt insbesondere für die meisten Harze auf organischer Basis.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das Problem der Verfestigung und/oder Abdichtung von Formationen oder Bau­ lichkeiten der angegebenen Art durch Angabe eines für diese Zwecke besonders geeigneten Materials zu lösen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß vor­ geschlagen wird, zur Verfestigung und/oder Abdichtung von geologischen und/oder künstlichen Formationen bzw. Baulich­ keiten, die erhöhter energiereicher Strahlung, insbesondere radioaktiver Strahlung, ausgesetzt sind, Organomineralprodukte zu verwenden.

Organomineralprodukte sind an sich bekannt. Als Organomineral­ produkte werden mehr oder weniger homogene Substanzen be­ zeichnet, die aus einer einzigen Reaktionsmischung erzeugt werden und gleichzeitig organische und anorganische Bestand­ teile enthalten, vorzugsweise in Form ineinandergreifender Netzwerke von organischen Polymerisaten und anorganischen Silikaten.

Derartige Organomineralprodukte sind aus einer Reihe von Veröffentlichungen des Standes der Technik bekannt, wobei insbesondere hingewiesen werden soll auf FR-A-13 62 003, GB-A-11 86 771, DE-A-23 25 090, DE-A-24 60 834, DE-A-34 21 086, US-A-40 42 536, EP-A-00 00 580 und EP-A-00 16 262. Die bevor­ zugten Organomineralprodukte sind jedoch die in der deutschen Patentanmeldung P 38 05 116.8 beschriebenen Organomineral­ produkte. Auf den Inhalt dieser älteren Patentanmeldung, die im Zeitpunkt der Veröffentlichung der vorliegenden Anmeldung veröffentlicht sein wird, wird zur Ergänzung der vorliegenden Offenbarung dabei ausdrücklich Bezug genommen.

Aufgrund des anorganischen Anteils sind generell Organomineral­ produkte der oben beschriebenen Art gegenüber verwandten, nur aus organischem Material bestehenden Harzen vorteilhaft, da sie von energiereicher Strahlung weniger angegriffen werden. Trotzdem wurden nach diesseitiger Kenntnis Organomineralpro­ dukte für die in der vorliegenden Anmeldung beanspruchte Ver­ wendung noch nie vorgeschlagen oder eingesetzt, weshalb der Vorschlag einer Verwendung von Organomineralprodukten für die angegebenen Zwecke gemäß Hauptanspruch in sehr allgemeiner Form beansprucht wird.

Zur Verwendung für den angegebenen Zweck werden jedoch die in der deutschen Patentanmeldung P 38 05 116.8 beschriebenen speziellen Organomineralprodukte aus den nachfolgend noch näher erläuterten Gründen besonders bevorzugt.

In der Patentanmeldung P 38 05 116.8 werden Organomineral­ produkte beschrieben, die unter Umsetzung von organischen Polyisocyanaten mit Epoxidharz(en) in Gegenwart von wäßrigen Alkalisilikatlösungen erhalten werden, wobei das Epoxidharz unter den Umsetzungsbedingungen mit dem Polyisocyanat bzw. mit aus diesem intermediär gebildeten Verbindungen unter Bildung von Oxazolidinon-Ringstrukturen enthaltenden orga­ nischen Polymergerüsten reagiert. Die dabei entstandenen Mineralprodukte sind massive, nicht aufgeschäumte Produkte mit einer hervorragenden Klebefähigkeit gegenüber Gestein und anderen mineralischen Substraten. Die an der Umsetzung be­ teiligten Reaktionspartner Polyisocyanat, wäßrige Alkali­ silikatlösung und Epoxidharz werden dabei in einem in der genannten Patentanmeldung genau spezifizierten Stoffmengen­ verhältnis eingesetzt, um die gewünschten Eigenschaften des fertigen Organomineralprodukts zu erhalten. Diese genaueren Angaben sowie weitere Angaben zu den verwendbaren Polyiso­ cyanaten, Epoxidharzen und den jeweiligen Mengen können der genannten älteren Patentanmeldung entnommen werden.

Diese speziellen, für die beanspruchte Verwendung bevorzugten Organomineralprodukte weisen die Vorteile auf, daß sie keine Schaumstruktur aufweisen, die eine gasdichte Abdichtung er­ schwert oder verhindert, und daß erste Untersuchungen gezeigt haben, daß die Organomineralprodukte mit mit Epoxidgruppen verlängerten Kettensegmenten äußerst stabil bei der Einwir­ kung von energiereicher Strahlung sind. Die gute Klebe­ festigkeit auf Gestein bleibt erhalten, und es kommt zu keiner Abgabe von Gasen oder Dämpfen.

Diese Eigenschaften unterscheiden die bevorzugten Organo­ mineralprodukte vorteilhaft von solchen, wie sie gemäß EP-A- 00 16 262 im Kohlebergbau verwendet werden oder wie sie gemäß DE-A-34 21 085 beschrieben sind. In diesen Veröffentlichungen werden Produkte beschrieben, die i. d. R. eine Schaumstruktur aufweisen und bei ihrer Herstellung aus der Reaktionsmischung Wasserdampf sowie Treibmittel (Chlorfluorkohlenwasserstoffe) abgeben, was eine perfekte gasdichte Abdichtung verhindert.

Die in diesen Materialien vorhandenen Polyurethansegmente sind gegenüber einer Einwirkung von energiereicher Strahlung (vermutlich ähnlich wie Polyamide) empfindlich und werden durch eine derartige Strahlung zersetzt. Zumindestens für Zwecke einer Abdichtung und/oder Verfestigung von Langzeit­ lagern sind derartige Materialien daher i. d. R. nicht ge­ eignet.

Die aus dem dreikomponentigen Reaktionssystem gemäß Patent­ anmeldung P 38 05 116.8 erzeugten Organomineralprodukte sind aufgrund ihrer massiven Natur sowie der - soweit bisher be­ kannt - gegenüber energiereicher Strahlung unempfindlichen organischen Bestandteile dagegen für die beschriebenen Zwecke hervorragend geeignet.

Für die beanspruchte Verwendung werden die Organomineralpro­ dukte in Form ihrer Ausgangs-Reaktionsmischungen entweder wie aus den bekannten Anwendungen derartiger Organomineral­ produkte z.B. im Kohlebergbau bekannt, über Bohrlöcher in die zu verfestigenden Formationen injiziert, oder sie werden zum Zwecke der Abdichtung statt dessen oder zusätzlich flächig auf die abzudichtenden Oberflächenbereiche der abzudichtenden Formation aufgetragen, wonach man jeweils die Abreaktion un­ ter Ausbildung der Organomineralprodukte abwartet bzw. ggf. die dafür günstigen Umgebungsbedingungen herstellt.

Claims (4)

1. Verwendung von Organomineralprodukten zur Verfestigung und/oder Abdichtung von geologischen und/oder künstlichen Formationen, die erhöhter energiereicher Strahlung ausgesetzt sind.

2. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Organomineralprodukte durch Umsetzung von organischen Poly­ isocyanaten mit einem oder mehreren Epoxidharzen in Gegenwart von wäßrigen Alkalisilikatlösungen in oder auf der zu ver­ festigenden und/oder abzudichtenden Formation in situ erzeugt werden.

3. Verwendung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die geologischen und/oder künstlichen Formationen unter­ irdische oder überirdische End- oder Zwischenlager für radio­ aktives Material, bauliche Konstruktionen von Kernkraftwerken, Transportbehälter für radioaktives Material oder Abkling­ becken und Wasserbehälter, in denen radioaktives Material aufbewahrt wird, sind.

4. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Abdichtung und/oder Verfestigung durch Injektion eines die Organomineralproduktebildenden Reaktions­ systems über Bohrlöcher oder durch Beschichtung der abzu­ dichtenden Oberflächen mit einem solchen Reaktionssystem vorgenommen werden.