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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen abdichtbaren Behälter, insbesondere,
aber nicht ausschließlich,
zum Einschließen
und Lagern von radioaktivem Abfall.
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Sogenannter
mittelschwer radioaktiver Abfall wird allgemein in abgedichteten
Behältern
gelagert, die über
einen Zeitraum von beispielsweise etwa 100 Jahren in Lagergewölben zwischengelagert
werden. Diese gefüllten
und abgedichteten Behälter
sollen in unterirdischen Lagerstätten
endgelagert werden, die ihrerseits mit flüssigem Vergußmaterial
aufgefüllt werden,
um die gefüllten
Behälter
darin einzuschließen.
Alternativ dazu können
die Lagerstätten über einen
weiteren Zeitraum von etwa 50 Jahren unaufgefüllt bleiben, um gewünschtenfalls
eine Entnahme der Behälter
zuzulassen.
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Derzeitige
Behälter
haben im allgemeinen eine rechteckige Kastenform und bestehen aus
Edelstahlblechmaterial mit vertikalen Versteifungsschenkelabschnitten,
die sich in einer Wandmittelposition befinden. Die Ecken des Grundkastens
sind abgerundet, um ein Auftreten von kritischen Situationen zu vermeiden,
die auftreten, wenn vier Kästen
in einer quadratischen Ausrichtung mit aneinanderliegenden Ecken
gestapelt werden. Obwohl dies zwar eine sichere Anordnung ist, verringert
das Vorhandensein der vertikalen Versteifungsschenkel an Wandmittenpositionen
das verfügbare
Abfallaufnahmevermögen des
Behälters.
Ein weiterer Nachteil gegenwärtiger Behälterausführungen
besteht darin, daß sie
mittels die gesamte Dicke durchdringenden Schweißnähten gebaut werden, die aufgrund
der benötigten,
arbeitsintensiven Vorbereitung teuer sind.
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Eine
andere Form eines Behältnisses
zur Lagerung von mittelschwer radioaktivem Abfall ist die Verwendung
von Edelstahltonnen, die mit Abfall gefüllt, mit Vergußmaterial
ausgegossen und abgedichtet werden, und das Zusammenhalten von z.
B. vier Tonnen in einer sogenannten Stellage. Eine solche Stellage
zur Aufnahme von mit Abfall gefüllten
Tonnen ist in der WO95/33268 desselben Inhabers beschrieben. Die
Stellage umfaßt
eine offene, vorgefertigte Blechkonstruktion zum Halten von bis
zu vier Tonnen und weist vier Schenkel an Eckpositionen auf. Die
Schenkel sind in vertikaler Richtung stark und weisen Merkmale auf,
die ein Aufeinanderstapeln einer Vielzahl gefüllter Stellagen in Stapeln
mit einer Höhe
von beispielsweise bis zu neun Stellagen in einem Lager oder einer
Lagerstätte
ohne zusätzliche
Verbindung der Stellagen untereinander ermöglichen. Die Zahl der Stellagen
in einem Stapel hängt von
der Festigkeit der Stellagen ab, und im Prinzip könnten mehr
als neun in einem Stapel vorliegen. Ein solches Lagerungssystem
ist in der WO95/33269, ebenfalls vom selben Inhaber, beschrieben.
Die besondere Bauweise, die in den oben erwähnten Druckschriften gezeigt
ist, macht die gestapelten Stellagen besonders beständig gegen
Kippen, z. B. während
eines seismischen Ereignisses, d.h. die gestapelten Stellagen sind
inhärent
stabiler als bekannte Systeme aus gestapelten Behältern.
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Ein
Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, zur Aufnahme von
mittelschwer radioaktivem Abfall einen abdichtbaren Behälter bereitzustellen, der
in der Herstellung weniger teuer als bekannte abdichtbare Behälter ist.
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Ein
weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen abdichtbaren
Behälter
bereitzustellen, der im Hinblick auf das Stapeln der in WO95/33268
und WO95/33269 beschriebenen Stellagen uneingeschränkt kompatibel
ist, d.h. es kann eine beliebige Kombination von Stellagen und/oder Behältern nebeneinander
und/oder in einem Stapel vorliegen.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird ein abdichtbarer Behälter zur Aufnahme von toxischem Abfall
zur Langzeitlagerung bereitgestellt, der Blechteile, die zur Bildung
eines Hauptfüllvolumens
zusammengeschweißt
sind, vier hohle, vertikal gerichtete Blech-Schenkelabschnitte, die an Eckpositionen am
Behälter
angeordnet sind, und ein getrenntes Deckelteil umfaßt, das
am Behälter
befestigbar ist, um zumindest das Hauptfüllvolumen abzudichten, wobei der
Großteil
der zum Bau des Behälters
genutzten Schweißnahtlänge durch
Kehlschweißungen
gebildet wird.
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Kehlschweißungen sind
Schweißungen,
die durch das Zusammenfügen
von Blech entstehen, wobei der Stoß ein Blech umfaßt, das
z. B. in paralleler oder orthogonaler Beziehung auf einem zweiten Blech
liegt, und wobei zwischen der Kante des ersten Blechs und der Oberfläche des
zweiten Blechs eine Kehlschweißung
aus Schweißmetall
gebildet wird. In diesem Zusammenhang sei auf British Standards
BS 499: Teil 1: 1983, verwiesen, deren Inhalt hier durch Bezugnahme
aufgenommen wird. Herkömmliche Verschweißungen zum
Bau solcher Behälter
setzten die volle Tiefe durchdringende Schweißnähte ein, wobei zwei gegeneinander
anlaufende Blechkanten abgeschliffen werden, um einen eingeschlossenen Winkel
von etwa 90° zu
bilden, der dann mit Schweißmetall
gefüllt
wird. Die Erzeugung solcher Verschweißungen ist aufgrund der erforderlichen
umfangreichen Vorbereitung der Verbindungsstelle vor dem Schweißen sehr
teuer. Es wurde festgestellt, daß die Unversehrtheit von gemäß der vorliegenden Erfindung
gebauten Behältern
für den
beabsichtigten Zweck angemessen und die Lebensdauer solcher Behälter ebenfalls
mit Behältern
nach dem Stand der Technik vergleichbar ist.
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Die
Länge von
Kehlschweißnähten beim
Bau von Behältern
gemäß der vorliegenden
Erfindung sollte mehr als 50% der gesamten Schweißnahtlänge betragen.
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Der
abdichtbare Behälter
zur Aufnahme von toxischem Abfall zur Langzeitlagerung umfaßt vier hohle,
vertikal gerichtete Blech-Schenkelteile, die Hohlräume in sich
aufweisen und an Eckpositionen am Behälter angeordnet sind, wobei
die Hohlräume der
vier hohlen Schenkelteile gegenüber
dem Hauptfüllvolumen
abgedichtet, aber von der Außenseite des
Behälters
her befüllbar
sein können.
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Die
hohlen Schenkelabschnitte sind an den Behälterecken angeordnet. Wenn
vier Behälter
einander benachbart in einer quadratischen Anordnung gestapelt werden,
besteht keine Gefahr des Auftretens einer kritischen Situation,
die dadurch bedingt wäre,
daß sich
zuviel radioaktives Material im Eckbereich nahe beieinander befindet,
da das Volumen der Schenkelteile gegenüber dem Behälter-Hauptvolumen abgedichtet
ist. Eine Anforderung an Behälter zur
Langzeitlagerung von radioaktivem Abfall besteht jedoch darin, daß alle Volumina
mit Vergußmaterial befüllbar sein
müssen,
das beispielsweise in eine Lagerstätte eingefüllt wird, die eine Vielzahl
solcher Behälter
enthält.
Daher können
die Schenkelvolumina von Behältern
gemäß der vorliegenden
Erfindung mit geeigneten Öffnungen
an entsprechenden Stellen versehen sein, dergestalt, daß z. B.
ein ansteigender Pegel von flüssigem
Vergußmaterial
in einer Lagerstätte
die Schenkelvolumina der Behälter
selbst dann füllt,
wenn eine Vielzahl solcher Behälter
aufeinander und/oder mit Stellagen gestapelt werden, wie dies hier
zuvor im Zusammenhang mit dem Stand der Technik beschrieben wurde.
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Alternativ
dazu können
die Schenkelvolumina mit Vergußmaterial
gefüllt
werden, bevor sie in eine Langzeitlagerstätte verbracht werden, um sicherzustellen,
daß die
Schenkelabschnitte vollständig
gefüllt
werden. In einem Behälter,
in dem die Schenkelvolumina vor der Lagerung gefüllt werden sollen, sind die
Schenkel, abgesehen von einer geeigneten Öffnung an ihrem oberen Ende
zu Füllzwecken,
abgedichtet.
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Die
Bauweise der Schenkelabschnitte kann zahlreiche verschiedene Formen
umfassen. Die Schenkelabschnitte können in Form von getrennten, vorgefertigten
Schenkelteilen vorliegen, die am Hauptfüllvolumen angebracht sind,
oder können
einen Teil eines vertikalen Wandteils des Hauptfüllvolumens nutzen, um einen
Teil der Schenkelkonstruktion zu bilden.
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Die
Tatsache, daß sich
die Schenkelteile an den Behälterecken
befinden, ist wichtig, da die hohlen Schenkelteile ohne weiteres
verformbar sein sollen, um Stoßkräfte zu absorbieren,
wenn der Behälter auf
eine harte Oberfläche
fallen gelassen wird. Die Schweißnähte an den Schenkeln und um
die Kanten des Hauptfüllvolumens
des Behälters
herum müssen jedoch
intakt bleiben, was sich im Versuch als zutreffend erwiesen hat.
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Der
abdichtbare Behälter
zur Aufnahme von toxischem Abfall zur Langzeitlagerung umfaßt Blechteile,
die zur Bildung eines Hauptfüllvolumens
zusammengeschweißt
sind, vier hohle, vertikal gerichtete Schenkelabschnitte aus Metallblech,
die Hohlräume
in sich aufweisen und an Eckpositionen am Behälter angeordnet sind, und ein
getrenntes Deckelteil, das am Behälter befestigbar ist, um zumindest
das Hauptfüllvolumen
abzudichten, wobei auch ein horizontal gerichtetes Bodenwandteil
des Hauptfüllvolumens
an einer seiner Innenflächen
mit einem Versteifungsteil versehen sein kann.
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Wenn
Behälter
gemäß der vorliegenden
Erfindung mit anderen, ähnlichen
Behältern
und/oder mit Stellagen, die gefüllte
Tonnen halten, wie dies hier zuvor im Zusammenhang mit dem Stand
der Technik beschrieben wurde, gestapelt werden sollen, ist es notwendig,
daß sich
das horizontale Bodenplattenteil des Behälters nicht unter einen horizontalen Pegel
durchbiegt und auch dann, wenn dieser mit Abfall und Vergußmaterial
gefüllt
ist, zumindest flach bleibt. Damit die Behälter gemäß der vorliegenden Erfindung
und/oder Stellagen nach dem Stand der Technik stabil bleiben, wenn
sie zusammen in Stapeln mit einer Höhe von beispielsweise bis zu
neun gestapelt werden, ist es essentiell, daß der einzige Kontakt mit einem
benachbarten Behälter
oder einer benachbarten Stellage an den Enden der Schenkelteile
vorliegt. Daher ist eine Durchbiegung des Bodenplattenteils nach
unten bis zur Anlage an dem/der darunter befindlichen Behälter oder
Stellage wegen einer drastischen Verringerung der Stabilität des Stapels
und einer an benachbarten Gegenständen verursachten Beschädigung inakzeptabel.
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Während die
Behälter
nach dem Befüllen
mit Abfall und vor dem Befüllen
mit flüssigem
Vergußmaterial,
das anschließend
aushärtet
und sich verfestigt, wodurch es selbsttragend wird, im allgemeinen
auf eine ebene Oberfläche
gestellt werden, kann dies in manchen Fällen nicht möglich sein,
und es ist daher erforderlich, daß der Behälterboden auch dann, wenn er
voll ist, von vorne herein durchbiegungsbeständig ist. Ferner muß bei dieser
Konstruktion die Möglichkeit
zugelassen werden, daß die
Behälter nicht
mit Vergußmaterial
aufgefüllt
und dennoch bis zu ihrer maximalen Lastkapazität gefüllt werden können.
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Die
Form des Versteifungsteils kann von einer allgemein kreuzförmigen Gestalt
sein, die zwischen einander gegenüberliegenden Wänden oder Ecken
des Behälters
im Hauptfüllvolumen
verläuft. Die
Arme des Versteifungsteils können
eine umgekehrte Kanalform aufweisen und zumindest an die Innenbodenwandfläche des
Behälters
angeschweißt sein.
Die Tiefe des kreuzförmigen
Teils kann minimiert werden, um die Ladekapazität des Behälters im Hinblick auf die Größe des Abfalls,
der darin aufgenommen werden kann, nicht zu sehr zu beeinträchtigen.
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Aufgrund
der in den meisten Fällen
bestehenden Notwendigkeit zu verhindern, daß Volumina des Behälters nicht
mit Vergußmaterial
gefüllt
werden, sind im Versteifungsteil geeignete Öffnungen ausgebildet, um sicherzustellen,
daß alle
Räume mit einem
ansteigenden Pegel von flüssigem
Vergußmaterial
gefüllt
werden, wenn das Abfall-Hauptfüllvolumen
mit Vergußmaterial
ausgegossen wird.
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Da
das Versteifungsteil keiner langfristigen Korrosionseinwirkung unterliegt,
wenn der Behälter ebenso
wie das Äußere des
Behälters
mit Vergußmaterial
gefüllt
wird, kann es aus einem anderen Material als Edelstahl, z. B. aus
einem ferritischen Edelstahl, hergestellt sein. Der Grund dafür ist, daß das Vergußmaterial
dazu neigt, jedwede gebildete Säuren
zu neutralisieren und eine Korrosionseinwirkung zu verhindern. Wenn
der Behälter
nicht mit Vergußmaterial
ausgegossen werden soll, kann es erforderlich sein, alle Bauteile
aus austenitischem Edelstahl zu fertigen.
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Der
abdichtbare Behälter
zur Aufnahme von toxischem Abfall zur Langzeitlagerung umfaßt Blechteile,
die zur Bildung eines Hauptfüllvolumens
zusammengeschweißt
sind, vier hohle, vertikal gerichtete Blech-Schenkelabschnitte,
die Hohlräume
aufweisen und an Eckpositionen am Behälter angeordnet sind, und ein
getrenntes Deckelteil, das am Behälter befestigbar ist, um zumindest
das Hauptfüllvolumen
abzudichten, wobei der Behälter
ferner ein Gitter aufweisen kann, welches das Hauptfüllvolumen abdeckt,
um zu verhindern, daß darin
enthaltener Abfall über
die Oberfläche
des flüssigen
Vergußmaterials
ansteigt, bis sich das Vergußmaterial
verfestigt hat, wobei das Gitter bei Gebrauch unter dem Oberflächenpegel
des verfestigten Vergußmaterials
bleibt.
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Ein
Teil des in dem Behälter
zu lagernden toxischen Abfalls wird eine niedrigere Dichte haben, vielleicht
nur aufgrund des Vorliegens von Hohlräumen, oder weil das Material
an sich ein geringeres spezifisches Gewicht als das flüssige Vergußmaterial hat,
das zum Befüllen
des Behälters
verwendet wird. Unter diesen Umständen ist es wichtig zu verhindern, daß Abfall
im noch flüssigen
Vergußmaterial
aufschwimmt und über
die Oberfläche übersteht
und möglicherweise
das Schließen
des Deckels behindert. Im Falle von radioaktivem Abfall verlangen
die Vorschriften, daß dieser
während
der Lagerung vollständig
in Vergußmaterial
versenkt ist.
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Das
Gitter kann in Form eines Metallsiebes mit einem Versteifungsrahmen
vorliegen, der durch die offene Öffnung
an der Mündung
des Behälters hindurchpaßt und sich
innerhalb des Behälters
in einer Stellung auf einer Höhe
arretiert, die bei Benutzung unter der Endhöhe liegt, bei der festes Vergußmaterial
vorhanden ist, und somit sind der Abfall und das Gitter im festen
Vergußmaterial
versenkt.
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Vorzugsweise
kann das Gitter im Behälter durch
Mittel fixiert sein, die über
Manipulatormittel relativ einfach fernbetätigbar sind.
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Zur
besseren Verständlichkeit
der vorliegenden Erfindung werden nun lediglich zur Veranschaulichung
Beispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
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Es
zeigen:
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1 eine
Draufsicht auf eine erste Ausführungsform
eines abdichtbaren Behälters
gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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2 einen
Schnitt im Aufriß entlang
der Linie 2-2 in 1;
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die 2A und 2B Einzelheiten
möglicher
Kehlschweißanordnungen
zum Zusammenfügen
der vertikalen Wandplatten und der horizontalen Deck- und Bodenplatten
eines Behälters
gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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3 eine
Aufrißansicht
eines Teils des Behälters
in Richtung des Pfeils „3" in 1;
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4 den
oberen Abschnitt eines Schenkels in größerem Detail, wie durch den
Pfeil „4" in 2 angezeigt;
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5 einen
Querschnitt durch ein Schenkelteil entlang der in 2 gezeigten
Linie 5-5;
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6 einen
Querschnitt durch das obere Ende eines Schenkelteils entlang der
in 4 gezeigten Linie 6-6;
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7 den
Bereich, der in 1 mit dem Pfeil „7" gekennzeichnet ist,
in größerem Detail;
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8 einen
Querschnitt durch einen Teil eines Bodenversteifungsglieds entlang
der in 1 gezeigten Linie 8-8;
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9 einen
Querschnitt durch ein Deckelteil für den Behälter aus den 1 bis 8;
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10 den
Abschnitt, der in 9 mit dem Pfeil „10" gekennzeichnet ist,
in größerem Detail;
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die 11A bis 11H alternative
schematische Querschnittsansichten unterschiedlicher Schenkelbauweisen;
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die 12A bis 12I alternative
schematische Konstruktionen zum Zusammenfügen der Platten des Hauptvolumens
mit einem „Standard-" Schenkelteil;
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13 eine
Draufsicht auf einen Behälter gemäß dem vierten
Aspekt der Erfindung mit einem Anti-Flotationsgitter darin;
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14 einen
Teilquerschnitt durch die Mündung
des Behälters
und das Gitter im Aufriß entlang der
Linie 14-14 in 13;
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15 einen ähnlichen
Teilquerschnitt wie 14, allerdings entlang der Linie
15-15 der 13 und zudem mit angebrachtem
Deckel;
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16 eine
Draufsicht auf eine Unterbaugruppe zur Befestigung innerhalb des
Behälters,
um ein Anti-Flotationsgitter zu lokalisieren und abzustützen, und
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17 entlang
der Linie 17-17 der 16 eine Einzelheit zur Befestigung
der Unterbaugruppe aus 16 innerhalb des Behälters.
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Es
sei nun auf die 1 bis 10 Bezug genommen,
in denen gleiche Merkmale mit gemeinsamen Bezugszeichen bezeichnet
sind. Ein abdichtbarer Behälter
zur Langzeitlagerung von toxischem Abfall, insbesondere von sogenanntem
mittelschwer radioaktivem Abfall, ist allgemein mit 20 bezeichnet. Der
Behälter
umfaßt
vier vertikale äußere Wandplatten 22, 24, 26, 28,
eine horizontale äußere Bodenplatte 30,
eine horizontale Deckplatte 32 mit einer Öffnung 34 darin
zum Zweck des Befüllens
des Behälters
mit (nicht gezeigtem) Abfall, und ein Deckelteil 36 (siehe 9 und 10)
zum Abdichten der Öffnung 34 nach
dem Befüllen
mit Abfall. An jeder Ecke des Behälters ist ein Schenkelteil 40, 42, 44, 46 vorgesehen.
An der Innenfläche
des Bodenplattenteils 30 ist ein allgemein kreuzförmiges Versteifungsteil 50 vorgesehen.
Die Schenkelteile 40 usw. werden durch Vorfertigung aus
einem Metall-Blech, in diesem Fall aus Edelstahl, 54 (siehe 5)
in eine im Querschnitt allgemein dreieckige Form gebracht, wobei
ein Spalt 56 freigelassen wird, der mit einer Verschlußplattendichtung 58 mittels Kehlschweißungen 60, 62 entlang
ihrer gesamten Länge
nahtverschweißt
wird (die übrigen
Schenkel 42, 44, 46 werden in identischer
Weise gebaut). Die vertikalen Seitenplatten 22 bis 28 werden
mit den Schenkelteilen 40 usw. mittels kontinuierlicher
Kehlschweißungen 64, 66 und
intermittierender Heftschweißungen 68, 70 verschweißt (die übrigen Schenkel
haben eine identische Bauweise und werden nicht einzeln beschrieben).
Die unteren Enden der Schenkelteile 40 usw. stehen auf
der unteren Bodenplatte 30 auf und werden um ihren Rand
herum verschweißt 74,
um das Innenvolumen 76 jedes Schenkels gegenüber dem
Hauptfüllvolumen 78 des Behälters 20 abzudichten.
Die horizontale Deckplatte 32 ist an jeder Ecke, an der
sie mit den Schenkelteilen zusammenläuft, mit einem Ausschnitt 80 versehen
(siehe 6). Jedes Schenkelteil 40 usw. hat an seinem
oberen Ende einen Falz 82, so daß ein kurzer Abschnitt 84 verbleibt,
der vertikal über
die Deckplatte 32 hinausläuft (siehe 4).
Der gefalzte Abschnitt ist um seinen Rand herum mit der Unterseite 90 der
Deckplatte 32 verschweißt 88, wodurch wiederum
das Innere 78 des Behälters
gegenüber
dem Inneren 76 jedes Schenkels abgedichtet wird. Mit der Deckplatte 32 ist
an jeder Ecke ein Abstandsteil 94 verschweißt 92,
das in eine Form gebracht ist, die allgemein der eines Teils des
Schenkelquerschnitts entspricht (siehe 4 und 6).
Wenn das obere Ende des Abstandsteils 94 mit der Deckplatte 32 verschweißt ist,
ist es bündig
mit dem oberen Ende des verlängerten
Abschnittes 84 des Schenkels und ermöglicht, daß ein allgemein dreieckiges
Horizontalstapel- und Hebeplattenteil 96 damit verschweißt 98 wird.
Die Stapel- und Hebeplatte 96 weist ein Loch 100 mit
langgestreckter, nicht-kreisförmiger
Gestalt auf, damit (nicht gezeigte) Riegelbolzen einer (ebenfalls
nicht gezeigten) Hebevorrichtung den Behälter sowohl im leeren als auch
im vollen Zustand anheben können.
In der Platte 96 sind auch runde Lokalisierungslöcher 102 vorgesehen,
die mit (nicht gezeigten) Lokalisierungsdübeln einer Anlage zum Befüllen des
Behälters 20 mit
mittelschwer radioaktivem Abfall und Vergußmaterial mit minimaler Leckage
zusammenwirken.
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Die
vertikale Erstreckung des Abschnittes 84, des Abstandshalters 94 und
der Platte 96 reicht aus, damit der Boden 30 eines
zweiten Behälters,
der auf dem ersten Behälter 20 gestapelt
ist, vom Deckelteil 36 beabstandet ist. Die horizontalen
Ränder der
vertikalen Seitenplatten 22 usw. sind an die Kante der
Deckplatte 32 mit einer kontinuierlichen Kehlnaht angeschweißt und,
wie in 2A gezeigt, mit Kehlnähten 91, 93 an
die Bodenplatte 30 angeschweißt, was auch auf die Schweißnähte zwischen
den vertikalen Seitenplatten und der Deckplatte 32 zutrifft. 2A zeigt
ein schematisches Diagramm zweier Kehlschweißungen 91, 93 an
den Innen- und Außenflächen der
Verbindungsstellen. In manchen Fällen kann
eine einzige Schweißnaht
genügen,
aber in Fällen,
in denen eine der Platten relativ dünn ist und sich starke Beanspruchungen
ergeben, können
allgemein zwei Schweißnähte eingesetzt
werden, und zwar jeweils eine an den Innen- und Außenflächen/-kanten. 2B zeigt
eine alternative Form einer Bauweise mit Kehlschweißnaht, wobei
die Deckplatte 32 mittels zweier Schweißnähte 91, 93 an
die Seitenplatte 22 usw. angeschweißt ist, wie auch die Seiten 22 usw. an
die Bodenplatte 30 angeschweißt sind. Jedes Schenkelteil 40 usw.
ist an seinen Seiten sowie an seinem oberen und unteren Ende jeweils
mit Öffnungen 110, 112, 114 versehen,
um zu ermöglichen,
daß ein
ansteigender Pegel von flüssigem
Vergußmaterial
beim Eingießen
in eine Lagerstätte,
die eine Vielzahl der Behälter 20 enthält, die
Schenkel-Innenvolumina 76 ausfüllt, ohne Lufträume zu hinterlassen.
Die Öffnung 114 am
unteren Ende jedes Schenkels entspricht der Öffnung 100 am oberen
Ende jedes Schenkels, wenn zwei oder mehr Behälter zusammen gestapelt sind.
Damit ist das innere Hauptfüllvolumen 78 von
den Innenvolumina 76 der Schenkel getrennt, die während der
Langzeitlagerung bei Bedarf mit Vergußmaterial aufgefüllt werden
können. Die
vertikalen Seitenwandplatten 22 usw. sind mit Versteifungsrippen 120 versehen,
um eine Durchbiegung der Seiten beim Befüllen mit Abfall zu verhindern.
Der Boden 30 ist an seiner Innenfläche mit einem allgemein kreuzförmigen Versteifungsteil 50 versehen.
Das Versteifungsteil 50 ist aus Metallblechpreßlingen
gebildet und hat vier Arme 124, die jeweils einen umgekehrten
Kanalquerschnitt aufweisen und sich von einer Ecke des Behälters zur
anderen erstrecken. Die Unterkante 126 des Versteifungsteils ist
so an die Innenfläche
der Bodenplatte 30 angeschweißt 128, daß Öffnungen 130 in
Intervallen entlang der Kante verbleiben. Die obere Fläche des
Teils 50 weist Öffnungen 132 auf.
Die kombinierte Wirkung der Öffnungen 130 und 132 besteht
darin zu ermöglichen,
daß ein
ansteigender Pegel von flüssigem Vergußmaterial
innerhalb des Volumens 78 des Behälters 20 den Raum 134 zwischen
dem Versteifungsteil 50 und der Bodenplatte 30 vollständig ausfüllt. Die Öffnung 34 der
Deckplatte 32 weist eine geformte, nach oben weisende Lippe 140 auf,
die von einem mit ihr verschweißten 144, 146 Verstärkungsring 146 umgeben
ist (siehe 4). Der Ring 142 ist mit
Gewindebolzen-Löchern 148 zur
Aufnahme von Bolzen 150 zur Befestigung des damit zusammenwirkenden
Deckelteils 36 (siehe 9) am Ring 142 versehen,
um den Behälter 20 nach
dem Befüllen
mit Abfall und Vergußmaterial
abzudichten. Das Deckelteil 36 ist ein Metallblechpreßling, der
so geformt ist, daß er
mit dem Ring 142 zusammenwirkt, indem er einen nach unten
weisenden Flansch 160 aufweist (siehe 10),
der um die Außenfläche 162 des Rings 142 herum
sitzt. Das Innenvolumen des Deckels 36 ist mit Mineralwolle 166 gefüllt, um
dessen Restvolumen zu verringern und damit eine Ansammlung von Wasserstoff
zu verhindern oder zu minimieren, und ein Dichtungsring 168 ist
zum Abdichten gegenüber
der oberen Fläche 170 des
Ringteils 142 an der Innenfläche befestigt. Der Deckel 36 kann
in seiner Mitte auch einen (nicht gezeigten) Filter aufweisen, um
die Freisetzung von Wasserstoff aus dem Inhalt im Inneren des Behälters zu
kontrollieren. Solche Filter sind üblich und werden bei anderen
Arten von Behältern
verwendet, die zur Langzeitlagerung von radioaktivem Abfall vorgesehen
sind.
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Das
Bodenteil 30 kann mit einer konkaven Form, d.h., von der
Seite gesehen, einwärts
gekrümmt,
ausgebildet sein, um es zusätzlich
gegen ein Durchbiegen der Bodenplatte im mit Abfall oder mit Abfall
und Vergußmaterial
gefüllten
Zustand abzusichern.
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Somit
ist aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich, daß der Behälter nach
der vorliegenden Erfindung ein Hauptfüllvolumen 78 bereitstellt,
das vom Volumen 76 jedes der Schenkelteile 40 usw.
getrennt, gegenüber
diesem abgedichtet und von diesem verschieden ist. Bei Gebrauch
werden die Behälter
nach der vorliegenden Erfindung und die Stellagen nach dem Stand
der Technik in Lagergewölben
und in Lagerstätten
nahe beieinander, eventuell mit einem die vertikalen Wandflächen benachbarter
Behälter
voneinander trennenden Abstand von nur etwa 125 bis 130 mm, angeordnet.
Wenn dann vier Behälter
in einer quadratischen Anordnung gestapelt sind, nähert sich
damit kein radioaktiver Abfall der Schweißstelle beliebiger vier Behälter, was
jegliches Problem einer Kritikalität beseitigt.
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Bei
manchen Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung, bei denen es erwünscht ist, das Schenkelvolumen
zusammen mit dem Hauptinnenvolumen zu füllen, da z. B. der Abfall schwach
aktiv und das entstehende Kritikalitätsrisiko entsprechend gering
ist, kann die in den 1 bis 10 gezeigte Bauweise
modifiziert werden. Beispielsweise kann an Stelle einer durchgängigen Verschlußplatte 58, wie
sie in 5 gezeigt ist, eine Reihe von kurzen Verschlußplatten,
die Zwischenräume
zwischen einander freilassen, eingesetzt werden. Wenn dies der Fall
ist, kann das obere Ende der Schenkel so modifiziert werden, daß auf den
Falz 82 und den Ausschnitt 80 verzichtet wird,
wobei sich die Deckplatte 32 über die gesamte Fläche des
Behälters
erstreckt. Gleichermaßen
wird auf die Öffnungen 110, 112 und 114 verzichtet,
damit das Volumen 78 abgedichtet werden kann.
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In
manchen Fällen
kann es erforderlich sein, die Volumina des Hauptbehälters und
der Schenkel voneinander zu trennen. Jedoch kann es auch erforderlich
sein, die Schenkel vor dem Transport des gefüllten Behälters zu einer Lagerstätte mit
Vergußmaterial
zu füllen.
In diesem Fall kann, wenngleich die Bauweise insgesamt so sein kann,
wie dies unter Bezugnahme auf die 1 bis 10 beschrieben wurde,
auf die unteren Öffnungen 114 und
die Öffnungen 110 in
den vertikalen Flächen
der Schenkel 40 usw. verzichtet werden, damit die Schenkel
flüssiges
Vergußmaterial
zurückhalten
können,
bis es ausgehärtet
(verfestigt) ist.
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Die
obige Ausführungsform
wurde unter Bezugnahme auf einen Behälter beschrieben, der aus vier
Schenkelteilen und im wesentlichen flachen Metallblechen, welche
die seitlichen, unteren und Deckplatten bilden, gefertigt ist. Im
Rahmen der Erfindung sind jedoch auch andere Bauweisen möglich, wie nachfolgend
unter Bezugnahme auf die Schenkel und das Hauptvolumen gezeigt wird.
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Die 11A bis 11H zeigen
schematische horizontale Querschnitte alternativer Schenkelbauweisen
im Rahmen der vorliegenden Erfindung.
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11A zeigt eine Bauweise, bei der die vertikale
Seitenplatte 200 des Hauptvolumens 202 ein geformtes
Blech mit zwei Biegungen 204, 206 ist und durch
den Eckbereich des Behälters
hindurch sowie um diesen herum läuft,
um mindestens zwei vertikale Wände
des Behälters
zu bilden. Der Schenkel 208 ist durch ein Metallblechteil
gebildet, das mit einer rechtwinkligen Biegung 210 geformt
und seinen Kanten entlang kehlgeschweißt 212, 214 ist.
Der übrige
Aufbau kann im wesentlichen wie oben unter Bezugnahme auf die 1 bis 10 beschrieben sein.
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11B zeigt eine ähnliche Bauweise wie 11A, wobei die Behälterseitenplatte 200 jedoch am
Eckbereich die Form einer kontinuierlichen Kurve 220 annimmt.
Die anderen Merkmale dieser Ausführungsform
sind die gleichen wie in 11A.
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11C zeigt eine Ausführungsform, bei der die Behälterseitenwand 230 effektiv
eine kontinuierliche Außenwand 232 bildet,
wobei der Schenkel durch ein inneres Blechteil 234 gebildet
ist, das an die Innenfläche
der Behälterseitenplatte
angeschweißt 236, 238 ist.
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11D ist eine ähnliche
Ansicht wie 11C, wobei jedoch das Teil 240,
welches den inneren Blechschenkel bildet, umgedreht ist.
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11E ist eine vereinfachte Version der in den 11C und 11D gezeigten
Bauweise, bei der eine ebene Platte 250 an die Innenflächen der Behälter-Seitenwandplatte 256 angeschweißt 252, 254 ist.
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11F zeigt eine Bauweise, bei der zwei benachbarte
Seitenwandplatten 260, 262 zusammengeschweißt sind,
um ein einziges Schenkelteil 264 zu bilden. Dabei ist die
erste Platte 262 mit einer stumpfwinkligen Biegung 266 und
die zweite Platte 264 mit einer rechtwinkligen Biegung 268 geformt. Die
beiden Platten sind so verschweißt 270, 272,
daß sie
an der Schweißstelle
der beiden Platten das Schenkelteil 264 bilden. Alle vier
Schenkelteile können
auf diese Weise gebildet sein, d.h. die Platte 260 am entfernten
Ende weist die stumpfwinklige Biegung der Platte 262 auf,
und das entfernte Ende der Platte 262 ist mit der rechtwinkligen
Biegung der Platte 260 versehen usw.
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11G zeigt eine Bauweise, bei der das vertikale
Wand-Seitenplattenteil 280 eine ähnliche Form wie die Wandseitenplatte
der 11A aufweist, wobei das Schenkelteil 282 jedoch
aus einem Blech gebildet ist, das zu einer allgemein dreieckigen Form
gebogen ist, um aufgrund der Abschnitte 284, 286 des
Schenkelteils 282 zusätzliche
Steifigkeit und Festigkeit in vertikaler Richtung vorzusehen.
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11H zeigt eine Bauweise, die teilweise der gemäß 11F entspricht, wobei die Wandseitenplatte 262 mit
einer zusätzlichen
Biegung 290 versehen ist, so daß sie für zusätzliche Festigkeit in vertikaler
Richtung unter einem rechten Winkel mit der Wandplatte 260 zusammenläuft.
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Alle
Ausführungsformen
der 11A bis 11H können mit Öffnungen
in den Schenkelteilen und/oder in der Hauptbehälterwandplatte versehen sein,
die dem Schenkelvolumen gemeinsam ist, um die Volumina des Behälters und
der Schenkel nach Wunsch entweder voneinander zu trennen oder als
durchgängiges
Volumen auszubilden, wie dies unter Bezugnahme auf die 1 bis 10 beschrieben
wurde.
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Die 12A bis 12I zeigen
schematisch verschiedene alternative Bauweisen zum Zusammenfügen eines üblichen
Schenkelteils, wie es in den 1 bis 10 gezeigt
ist, mit vertikalen Seitenplatten-Wandteilen. Bei den Ausführungsformen, die
unter Bezugnahme auf die 12A bis 12H gezeigt sind, ist das Schenkelteil 300 das
gleiche. Das Schenkelteil umfaßt
ein einziges Blech 302, das zu einer im wesentlichen dreieckigen
Form gebogen ist und zwischen benachbarten Kanten 306, 308 einen
Spalt 304 aufweist.
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12A zeigt eine Bauweise, bei der die Seitenwandplatten 310, 312 mit
stumpfen Winkeln 314, 316 gebogen, sowie an der
Außenseite
nahtgeschweißt 318, 320 und
an der Innenseite heftgeschweißt,
d.h. intermittierend geschweißt, 322, 324 sind.
Eine über
dem Spalt 304 nahtgeschweißte Verbindungsplatte 326 wird
eingesetzt, um das Schenkelvolumen abzudichten.
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12B zeigt eine Bauweise, die der in den 1 bis 10 gezeigten
entspricht, wobei die Seitenplatten 330, 332 jedoch
Biegungen 334, 336 aufweisen und mit Dichtungsnahtschweißungen 338, 340 und
Heftschweißungen 342, 344 an
die Außenseite
des Schenkelteils 300 angeschweißt sind. Auch hier wird wieder
eine getrennte Verbindungsplatte 326 verwendet.
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12C zeigt eine Bauweise, bei der eine kontinuierliche
vertikale Wandplatte 350 verwendet wird, die selbst den
Spalt 304 überbrückt, so
daß auf eine
separate Verbindungsplatte über
dem Spalt 304 verzichtet werden kann. Es sind Dichtungsnahtschweißungen 352, 354 vorgesehen.
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12D zeigt eine Bauweise, die 12C entspricht, wobei jedoch zwei Seitenwandplattenteile 360, 362 eingesetzt
werden, die aber Kanten 364, 366 aufweisen, welche
zum Spalt 304 versetzt verlaufen, um das Erfordernis einer
getrennten Verbindungsplatte zu vermeiden. Bei 368, 370 und 372, 374 sind
Dichtungsschweißnähte vorgesehen.
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12E zeigt eine Bauweise mit einer einzigen kontinuierlichen
Außenwandplatte 380,
die alle vier Schenkelteile 300 umgibt und bei 382 eine
einzige Seitenwand-Verschlußschweißung aufweist. Dichtungsnahtschweißungen sind
bei 384, 386 vorgesehen, um das Schenkelteil 300 an
der Wandplatte 380 zu befestigen. Erneut wird eine getrennte
Verbindungsplatte 326 über
dem Spalt 304 eingesetzt.
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Alternativ
dazu kann die Ausführungsform gemäß 12E, die entweder zwei oder vier Wandplatten verwendet,
eingesetzt werden.
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12F zeigt eine Bauweise, die im wesentlichen der
unter Bezugnahme auf die 1 bis 10 beschriebenen
entspricht, welche ebene Wandplatten verwendet.
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12G stellt eine Bauweise dar, bei der die Endabschnitte
von Platten 390, 392 so geformt sind, daß Kanten 394, 396 mit
den Ecken des Schenkelteils 300 im wesentlichen rechtwinklig
zusammenlaufen, so daß zwei
durchgängige
Dichtungsnahtschweißungen 398, 400 und 402, 404 an
jeder Fläche
der Platten 390, 392 gebildet werden können. Wiederum
wird eine getrennte Verbindungsplatte 326 zum Abdecken
des Spaltes 304 eingesetzt.
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12H zeigt eine Bauweise, bei der die Endkanten
der Wandplatten 410, 412 mit flachen Lippen 414, 416 ausgebildet
sind, so daß durchgängige Dichtungsnahtschweißungen 422, 424 und 426, 428 gebildet
werden können.
Eine getrennte Verbindungsplatte 326 ist zum Abdecken des
Spaltes 304 vorgesehen.
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12I stellt eine Bauweise dar, bei der sich das
Schenkelteil 300 insofern leicht unterscheidet, als versetzte
Wände 440, 442 vorgesehen
sind. Die versetzten Wände
gestatten es, die Seitenwandplatten 444, 446 im
wesentlichen bündig
mit der Außenfläche des
Schenkels zu befestigen. An der Außenseite sind durchgängige Dichtungsnahtschweißungen 448, 450 und
an der Innenseite Heftschweißungen 452, 454 vorgesehen.
Eine getrennte Verbindungsplatte 326 wird zum Abdecken
des Spaltes 304 verwendet.
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13 zeigt
eine Draufsicht auf einen Behälter 20 nach
einem oder mehreren Aspekten der vorliegenden Erfindung, die unter
Bezugnahme auf die 1 bis 10 beschrieben
sind, und ferner mit einem Anti-Flotationsgitter 500. Das
Gitter 500 hat eine solche Größe und Form, daß es in
die Behältermündungsöffnung 34 eingeführt werden
kann, während es
in einer horizontalen Lage gehalten wird. Das Gitter arbeitet mit
einer Stützstruktur 502 zusammen, die
im Behälter
unterhalb des Niveaus der Deckplatte 32 befestigt und mittels
nockenbetätigter
Schießbolzen 506 lagefixiert
ist, die mit Aufnahmelöchern 508 an
der Stützstruktur 502 in
Eingriff treten. Wenn das Behältervolumen 78 mit
Abfall (nicht gezeigt) und der verbleibende Freiraum mit flüssigem Vergußmaterial gefüllt ist,
kann der Abfall daher nicht aufschwimmen und über das untere Niveau 510 des
Gitters steigen, wenn dieses im Behälter positioniert ist. Der
Raum 512 oberhalb des Gitters wird schließlich mit
sauberem Vergußmaterial
(nicht gezeigt) gefüllt,
um im Behälter
unter dem Deckel 36 eine saubere Kappe zu bilden. Die Stützstruktur 502 umfaßt ein Halsteil 516, dessen äußere Form
allgemein der Öffnung 34 des Behälters entspricht,
wobei das Halsteil einen Abschnitt 514 mit einer glockenförmig aufgeweiteten Mündung aufweist.
Der Abschnitt 514 mit der glockenförmig aufgeweiteten Mündung soll
das Heranführen
der Gitterstruktur 500 an ihre Position unterstützen und
auch zur Führung
und Lokalisierung einer (nicht gezeigten) Behälter-Füllvorrichtung dienen. Das Halsteil 516 ist
unterhalb der Behälteröffnung 34 mit
Eckblechen 520 befestigt, die an die Unterseite der Deckplatte 32 und
an das Halsteil 516 angeschweißt sind. Die Eckbleche 520 sind
an regelmäßigen Positionen
um den Innenumfang des Behälters
angeordnet und an ihrer äußeren Unterkante über eine
Schiene 522 verbunden, die an sie angeschweißt ist und
um alle Eckbleche 520 herum verläuft, um sie zu Versteifungszwecken
miteinander zu verbinden. Das Halsteil 516 ist mit dem
Aufnahmeloch 508 an jeder Eckposition zum Eingriff mit Schießbolzen 506 versehen,
die beweglich am nachfolgend beschriebenen Gitter 500 gehaltert
sind. Das Anti-Flotationsgitter 500 umfaßt einen äußeren Rand 530 mit
rechtwinkligem Querschnitt, an dessen Unterseite ein Sieb 532 angebracht
ist, um zu verhindern, daß im
(nicht gezeigten) Vergußmaterial schwimmender
Abfall aufsteigt. Der Rand 530 ist mit allgemein radial
ausgerichteten Versteifungsstäben 534 versehen,
die auch geeignete Mittel zum Anbringen des Siebes 532,
wie z. B. mittels Drähten 536, bereitstellen.
In der Mitte des Gitters 500 befindet sich ein tellerförmiges Teil 540 mit
einem rohrförmigen
Teil 542, das in seiner Mitte einen unteren Flansch 544 aufweist,
wobei das rohrförmige
Teil 542 und der Flansch 544 über ein Lager 546 im
tellerförmigen
Teil 540 verdrehbar montiert sind. Löcher 550 im Gitterrand 530 und
Löcher 552 im
tellerförmigen Teil 540 dienen
zur Führung
der Schießbolzen 506, die
mittels Federn 556 elastisch zu einer zurückgezogenen
Position hin vorgespannt sind. Das rohrförmige Teil 542 weist
Nockenabschnitte 560 auf, die so an seiner Außenseite
befestigt sind, daß deren
Drehung im Uhrzeigersinn die Schießbolzen 506 nach außen drückt, so
daß sie
in Eingriff mit den Aufnahmelöchern 508 treten
und das Gitter 500 im Halsteil 516 lagefixieren.
Die Nockenabschnitte 560 sind auch mit Drehanschlägen 562 versehen,
um die maximale Größe der Verdrehung
des rohrförmigen
Teils 542 zu begrenzen. Der äußere Rand 530 ist
mit abgewinkelten Schenkelstücken 564 versehen,
die mit dem Abschnitt 514 mit glockenförmig aufgeweiteter Mündung des
Halsteils 516 so zusammenwirken, daß das Gitter auf der Stützstruktur 502 aufliegen
und von dieser gestützt
werden kann, bevor die Schießbolzen 506 in
Eingriff gebracht werden. Das Sieb 570 wird an der Schiene 522 und
an der unterseitigen Kante der Eckbleche 520 sowie an der
Unterkante der Versteifungsrippen 120 befestigt, die so
an die Behälterwände 22, 24, 26 28
angeschweißt
sind, daß schwimmender
Abfall nicht über
den unteren Pegel der Schiene 522 aufsteigen kann.
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Bei
Gebrauch wird der Behälter 20 mit
(nicht gezeigtem) Abfall gefüllt
und das Gitter 500 in Position gebracht und fixiert. Flüssiges Vergußmaterial wird
durch das Sieb 532 bis zur Höhe des letzteren eingegossen.
Sobald dieses Vergußmaterial
sich zumindest teilweise verfestigt hat, wird weiteres Vergußmaterial
eingegossen, um den Hohlraum 512 über dem Sieb 532 und 570 zu
füllen,
wobei der Deckel 36 schließlich, wie unter Bezugnahme
auf vorhergehende Ausführungsformen
beschrieben, lagefixiert wird.
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Der
unter Bezugnahme auf die obigen Ausführungsformen beschriebene Behälter ist
mit einer möglichst
glatten Außenfläche und
insbesondere ohne Senken, die z. B. ein Ablaufen von Wasser verhindern
würden,
hergestellt. Dies unterstützt
die Sprühdekontamination
der Außenflächen und
ergibt auch eine Oberfläche,
die für
Wattebauschtests zur Untersuchung auf Kontamination geeignet ist.
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Bei
allen obigen Ausführungsformen
ist davon auszugehen, daß die
Schweißungen,
sofern nichts anderes angegeben ist, Kehlschweißungen sind. Die Begriffe „Nahtschweißung", „Dichtungsschweißung", „Dichtungsnahtschweißung", „kontinuierliche
Nahtschweißung" usw. sind dabei
aus praktischen Gründen
gleichbedeutend mit dem Begriff „Kehlschweißung".
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Bei
den oben beschriebenen Ausführungsformen
können
die verschiedenen Merkmale nach Bedarf zwischen den Ausführungsformen
ausgetauscht werden.
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Bei
allen Ausführungsformen
ist der Behälter zur
Langzeitlagerung von sogenanntem mittelschwer radioaktivem Abfall
geeignet. Der Abfall wird durch verfestigtes Gußmaterial, das beim Befüllen des
Behälters
im wesentlichen ein sehr flüssiges
Wasser- und Zementgemisch ist, welches mit chemischen Mitteln aushärtet, dauerhaft
in dem Behälter
gehalten, und man läßt den Großteil des
Wassers verdampfen, bevor der Deckel in seiner Lage fixiert wird.
Wegen der Beschaffenheit des Abfalls, der im Behälter aufbewahrt werden soll,
werden das Befüllen
des Behälters
mit Abfall und Vergußmaterial,
das Anordnen und Lagefixieren des Anti-Flotationsgitters und das Aufsetzen
und Abdichten des Deckels in seiner Position mit Handhabungs- und
Manipulationsgerät
ferngesteuert durchgeführt,
um menschlichen Kontakt damit zu verhindern.