DE68924355T2

DE68924355T2 - Anordnung zur lagerung von umweltschaedlichen abfallstoffen.

Info

Publication number: DE68924355T2
Application number: DE68924355T
Authority: DE
Inventors: Hans Georgii
Original assignee: Hydro Betong AB
Current assignee: Hydro Betong AB
Priority date: 1989-10-09
Filing date: 1989-10-09
Publication date: 1996-05-15
Anticipated expiration: 2009-10-10
Also published as: WO1991005351A1; JP2954626B2; US5327469A; EP0496728A1; DE68924355D1; EP0496728B1; KR0169996B1; JPH05500851A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung zur Speicherung von umweltschädlichem Abfall, insbesondere, jedoch nicht ausschließlich eine Anordnung zur Speicherung von radioaktivem oder chemischemn Abfall.
Die NO -A- 149 499 beschreibt einen Tank zur Unterwasserspeicherung von gasförmigen oder flüssigen Produkten, wie beispielsweise Erdgas oder Petroleum. Dieser Tank, der mindestens teilweise aus Beton bestehen kann, ist mit einer Vielzahl von Ballastkammern zur Aufnahme eines schweren Ballastmateriales versehen. Er dient jedoch nicht zur Langzeitspeicherung von gefährlichem Abfall, wie beispielsweise radioaktivem Abfall, und ist hierfür auch nicht geeignet.
Die erfindungsgemäße Anordnung basiert auf der Offshore- Speicherung von Abfall der vorstehend beschriebenen Art, d.h. der Unterwasserspeicherung in relativ großen Tiefen. Die Erfindung bietet diverse signifikante Vorteile gegenüber früher vorgeschlagenen Verfahren zum Speichern von derartigem Abfall an Land, in Felskavernen und ähnlichen Speichersystemen. Beispielsweise ermöglicht die erfindungsgemäße Offshore-Speicherung die Überwachung von irgendwelchen Lecks, die auftreten können, und die Beseitigung von derartigen Lecks in wesentlich einfacherer Weise, als dies bei den bekannten Systemen der Fall ist. des weiteren ermöglicht die Erfindung die Verwendung von wesentlich größeren und schwereren Speicherbehältern, von denen somit jeder eine große Menge an Abfall aufnehmen und eine größere Sicherheit gegen das Auftreten von Strahlung, beispielsweise von radioaktivem Abfall, bieten kann.
Die erfindungsgemäße Anordnung ist durch die kennzeichnenden Merkmale der Patentansprüche charakterisiert.
Die Erfindung wird nunmehr anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen im einzelnen erläutert. Es zeigen:
Figur 1 in der Seitenansicht, teilweise im Axialschnitt, einen erfindungsgemäß ausgebildeten Betonkörper, der als Sekundärkapsel wirkt;
Figur 2 eine Endansicht, teilweise im Radialschnitt, des in Figur 1 dargestellten Betonkörpers;
Figur 3 schematisch und im Axialschnitt eine primäre Abfallspeicherungskapsel einer geeigneten herkömmlichen Konstruktion, die dazu dient, in einer Sekundärkapsel der in den Figuren 1 und 2 dargestellten Art auf genommen zu werden; und
Figur 4 schematisch eine ringförmige Betoneinheit, die auf dem Meerboden ruhen soll und als Speicherplatz für eine Vielzahl von Sekundärkapseln der Figuren 1 und 2 dient.
Die Figuren 1 und 2 zeigen ein Ausführungsbeispiel des Basiselementes der erfindungsgemäßen Speicheranordnung. Dieses Basiselement umfaßt eine Sekundärkapsel 1, die eine Primärkapsel 2, beispielsweise der in Figur 3 gezeigten Ausführungsform, aufnehmen und abdichten soll. Diese Primärkapsel enthält den umweltschädlichen Abfall,z.B. radioaktiven oder chemischen Abfall, der gespeichert werden soll. Die Primärkapsel 2 kann irgendeine geeignete bekannte Konstruktion besitzen, die es ermöglicht, den Abfall zu handhaben und von seinem Ursprungsort zur Sekundärkapsel 1 zu transportieren, ohne daß von diesem Abfall eine Gefahr für die Umwelt ausgeht.
Die Sekundärkapsel 1 besteht aus einem Betonzylinder, der bei der dargestellten Ausführungsform halbkugelförmige Enden aufweist. Der gezeigte Betonzylinder besitzt einen zentralen Speicherraum 3, der bei der dargestellten Ausführungsform die Form eines mittig angeordneten, axial verlaufenden hohlen Schaftes besitzt, welcher an einem Ende offen ist und in den die Primärkapsel 2 in der schematisch in Figur 1 dargestellten Weise eingesetzt werden kann. Das offene Ende des Schaftes wird verstopft oder entsprechend abgedichtet, beispielsweise mit Beton, nachdem die Primärkapsel in den Schaft eingesetzt worden ist. Ein Vorteil wird erzielt, wenn das offene Ende des Schaftes in einer Weise verstopft wird, gemäß der der Stopfen zu einem späteren Zeitpunkt wieder entfernt werden kann, z.B. durch Einarbeiten einer Sollbruchstelle o.ä. in den Stopfen, um auf diese Weise eine Entfernung der Primärkapsei zu ermöglichen.
Die Sekundärkapsel 1 soll permanent unter Wasser getaucht sein und ist hierzu mit einer Vielzahl von inneren Ballastkammern 4 versehen, die in Umfangsrichtung um den Betonzylinder herum verteilt sind. Diese Kammern können auf unterschiedliche Niveaus mit Wasser gefüllt werden. Das Gesamtvolumen der Kammern ist so groß, daß die Sekundärkapsel 1 zusammen mit einer eingesetzten Primärkapsel 2 im Wasser schwimmen und hierin in unterschiedliche Lagen gebracht werden kann, d.h. mit der sich vertikal oder horizontal erstreckenden Längsachse des Betonzylinders. Da es möglich ist, das "Effektivgewicht" der Sekundärkapsel 1 sowie deren Lage im Wasser zu steuern, kann die Sekundärkapsel 1 sehr groß und schwer ausgebildet sein, ohne es unmöglich zu machen, die Kapsel im Wasser zu handhaben und zu bewegen, wobei eine derartige Handhabung und Bewegung der Kapsel einen notwendigen Faktor darstellt. Aufgrund ihrer großen Abmessungen und ihres großen Gewichtes kann die Sekundärkapsel 1 eine große Abfallmenge aufnehmen. Sie ist ferner mechanisch fest und höchst unempfindlich gegenüber äußeren Einflüssen. Des weiteren verringert die Sekundärkapsel jedwede Strahlung, die von radioaktivem Abfall ausgehen kann, der sich beispielsweise in der Primärkapsel befindet, auf signifikante Weise. Eine Sekundärkapsel der in den Figuren 1 und 2 gezeigten Art kann beispielsweise eine Axiallänge von 40 m und einen Durchmesser von 16 m und eine Verdrängung von etwa 10.000 Tonnen besitzen. Natürlich kann die Sekundärkapsel auch größere oder kleinere Abmessungen als vorstehend angegeben besitzen.
Wenn die Sekundärkapsel 1 zur Speicherung von Abfall bestimmt ist, der Wärme abgibt, kann die Kapsel in vorteilhafter Weise mit inneren Kühlkanälen 5 versehen sein, die sich axial im Betonzylinder erstrecken, wobei die KanalÖffnungen in die Außenfläche des Zylinders münden, wie dies bei der in den Figuren 1 und 2 dargestellten Ausführungsform der Fall ist. Diese Kühlkanäle 5 sind vorzugsweise so nahe wie möglich am Speicherraum 3 und somit der Primärkapsel 2 angeordnet. Wenn die Sekundärkapsel 1 unter Wasser gespeichert wird, wobei sich die Kapselachse im wesentlichen vertikal erstreckt, findet eine automatische Zirkulation des Wassers in den Kanälen 5 in Richtung der gezeigten Pfeile statt, was auf die Erhitzung des in den Kanälen vorhandenen Wassers durch die vom Abfall in der Primärkapsel 2 abgegebene Wärme zurückzuführen ist. Auf diese Weise wird die Kapsel gekühlt.
Die Sekundärkapsel 1 kann im Wasser auf diverse unterschiedliche Weisen transportiert werden, beispielsweise von einem Hafen zu ihrer endgültigen Lagerstelle. Das natürlichste Transportverfahren besteht darin, Schleppschiffe einer mehr oder weniger herkömmlichen Ausführungsform einzusetzen. Ein weiteres mögliches Verfahren betrifft die Verwendung von Spezialschiffen, die möglicherweise tauchfähig und direkt mit der Sekundärkapsel 1 gekoppelt sind. Ein weiteres mögliches Transportverfahren betrifft die Ausrüstung der Sekundärkapsel 1 mit einer lösbaren Einheit, die die Pumpen und die Steuervorrichtung, die zum Verändern und Regulieren des Wasservolumens in den Ballastkammern 4 erforderlich sind, und ferner Energieerzeugungsvorrichtungen, beispielsweise in der Form von Wasserstrahlantriebsmotoren, zur Bewegung der Sekundärkapsel im Wasser umfaßt.
Die erfindungsgemäß ausgebildete Sekundärkapsel kann in einem Trockendock oder einer entsprechenden Einrichtung hergestellt werden, obwohl die Kapsel auch vorteilhaft direkt im Wasser gefertigt werden kann, und zwar gemäß dem in der US-A-3 249 664 beschriebenen Herstellungsprinzip.
Die endgültige Speicherung der Sekundärkapseln 1, die die Abfall enthaltenden Primärkapseln 2 umschließen, kann in vorteilhafter Weise in einer ringförmigen Betonkonstruktion erfolgen, die auf dem Boden des Meeres lagert und die schematisch in Figur 4 dargestellte Ausführungsform besitzt. Diese ringförmige Betoneinheit umfaßt eine einzige, kohärente starre Einheit und besitzt im Fall der dargestellten Ausführungsform eine äußere zylindrische Wand 7 sowie eine innere zylindrische Wand 8. Zwischen der äußeren und inneren Wand 7, 8 erstreckt sich eine große Zahl von zylindrischen Abteilen 9, die mindestens an ihren oberen Enden, vorzugsweise an beiden Enden, offen und fest miteinander sowie mit der äußeren und inneren Wand 7, 8 des Ringes verbunden sind. Die zylindrischen Abteile 9 sind so dimensioniert, daß jedes Abteil in der Lage ist, eine Sekundärkapsel 1 der vorstehend beschriebenen Art aufzunehmen. Die Speicherung der Sekundärkapseln 1 im Betonring 6 kann mit der Lagerung von Eiern in einem Eierkarton verglichen werden. Der Betonring 6 hält die Sekundärkapseln sicher in Position und schützt die Kapseln gegen äußere Einflüsse. Er weist in seinen zylindrischen Wänden 7 und 8 sowie in den Wänden der zylindrischen Speicherabteile 9 eine große Zahl von Ballastkammern auf, die auf unterschiedliche Niveaus mit Wasser gefüllt werden können und zusammen ein solches Gesamtvolumen besitzen, daß der Betonring 6 als Ganzes in einen Schwimmzustand im Wasser gebracht werden kann, indem die Ballastkammern entleert werden. Somit kann der Betonring 6 an einem Herstellort hergestellt werden, vorteilhafterweise durch das in der US-A-3 249 664 beschriebene Verfahren, und dann zur beabsichtigten Abfallagerungsstelle geschleppt sowie dort ins Meer getaucht werden, beispielsweise bis zu einer stelle, bei der die Wassertiefe einige hundert Meter beträgt.
Natürlich muß eine Betonkonstruktion für die Speicherung einer großen Zahl von Sekundärkapseln 1 auf dem Meer nicht unbedingt eine Ringform entsprechend dem in Figur 4 dargestellten Ring besitzen. Die Betonkonstruktion kann alternativ eine Rechteckform aufweisen, die zylindrische Speicherabteile für Sekundärkapseln 1 über ihre gesamte Fläche aufweist. In solchen Fällen umfaßt die eierkartonähnliche Betonkonstruktion auch Ballastkammern, die mit Wasser auf unterschiedliche Niveaus gefüllt werden können und es ermöglichen, daß die gesamte Betonkonstruktion in einen schwimmfähigen Zustand gebracht werden kann. Natürlich sind auch Betonkonstruktionen mit anderen Ausführungsformen möglich.
Die Primärkapseln, die die Abfall enthaltenden Sekundärkapseln aufnehmen, können ebenfalls auf dem Meerboden innerhalb eines Offshore-Komplexes der in der schwedischen Patentschrift SE-A-447 141 beschriebenen Art gespeichert werden. In diesem Fall sind die Sekundärkapseln vorzugsweise etwas kleiner ausgebildet als die vorstehend beschriebenen Sekundärkapseln, beispielsweise so, daß sie eine Verdrängung von etwa 2.000 Tonnen besitzen.
Ein Vorteil wird erreicht, wenn die Sekundärkapseln mit Hilfe der Ballastkammern derart getrimmt werden, daß sie automatisch eine Position einnehmen, bei der sich die Achse vertikal im Wasser erstreckt. Dies ist vom Kühlaspekt her vorteilhaft, falls sich eine Kapsel unbeabsichtigt oder zufällig auf dem Meeresboden lösen sollte.
Die Erfindung bietet viele signifikante Vorteile. Die Speicherung von umweltschädlichem Abfall, insbesondere radioaktivem Abfall, im tiefen Wasser stellt selbst einen Vorteil dar. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß sehr große Sekundärkapseln verwendet werden können, so daß eine große Menge von Abfallmaterial gespeichert werden kann. Solche Kapseln besitzen ferner eine signifikante mechanische Festigkeit und einen signifikanten Widerstand gegenüber äußeren Einflüssen. Die Kapseln bilden beispielsweise eine höchst wirksame Abschirmung gegenüber radioaktiver Strahlung. Eine Abfallspeicherungsanordnung gemäß der Erfindung kann ohne weiteres in bezug auf das mögliche Lecken von Abfallmaterial oder in bezug auf Strahlung überwacht werden. Wenn ein Leck detektiert worden ist, kann die für das Leck verantwortliche Sekundärkapsel sofort zur Oberfläche geführt werden, um eine genauere Inspektion und entsprechende Abhilfe vorzunehmen. Dieser Abhilfevorgang kann darin bestehen, daß entweder die Sekundärkapsel oder die Primärkapsel ausgetauscht wird, je nachdem, ob das Leck durch einen Fehler in der Sekundärkapsel oder in der Primärkapsel verursacht worden ist, wonach die gewartete Sekundärkapsel zusammen mit der eingesetzten Primärkapsel zu ihrer Speicherstelle auf dem Meeresboden zurückgeführt werden kann.

Claims

1. Anordnung zur Speicherung von umweltschädlichem Abfall unter Wasser, insbesondere radioaktivem oder chemischem Abfall, mit mindestens einem im wesentlichen zylindrischen Betonkörper (1), der mit einem zentralen Speicherraum (3) zur Aufnahme und zum Umschließen des Abfalls versehen ist, und einer Vielzahl von Ballastkammern (4), die in der Nachbarschaft der zylindrischen Fläche des Körpers angeordnet sind, um den Umfang des Körpers verteilt sind und auf unterschiedliche Niveaus mit Wasser gefüllt werden können, wobei das Gesamtvolumen der Ballastkammern derart bemessen ist, daß der Körper durch Entleeren der Ballastkammern in einen schwimmfähigen Zustand auf dem Wasser gebracht werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß der Betonkörper (1) mit einer Vielzahl von inneren Kühlkanälen (5) versehen ist, die sich im wesentlichen in einer axialen Richtung im beabstandeten Zustand um den Umfang des Körpers erstrecken, wobei die entsprechenden Enden der Kanäle in die Außenfläche des Betonkörpers münden.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlkanäle (5) zwischen den Ballastkammern (4) und dem Speicherraum (3) angeordnet sind.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicherraum (3) die Form eines hohlen Schaftes besitzt, der an einem Ende offen ist und sich axial und mittig im Betonkörper (1) erstreckt, wobei dieser Schaft eine Abfall enthaltende Kapsel (2) aufnehmen und danach an seinem offenen Ende abgedichtet werden kann.

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Enden des Betonkörpers (1) im wesentlichen halbkugelförmig ausgebildet sind.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Betonkörper (1) mit einer Wasserstrahlantriebseinheit zur Bewegung des Körpers im Wasser versehen ist.

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Betonkörper (1) mit Pumpeinrichtungen zum Verändern des Wasservolumens in den Ballastkammern (4) versehen ist.

7. Anordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserstrahlantriebseinheit und/oder die Pumpeinrichtungen eine Einheit umfassen, die lösbar am Betonkörper (1) befestigt werden kann.

8. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie des weiteren eine starre, einstückige und kohärente Betonkonstruktion (6) aufweist, die einen wesentlich größeren Querschnittsbereich als ihre Höhe besitzt und dazu dient, auf dem Wasser zu ruhen, sowie eine große Zahl von benachbarten zylindrischen Speicherräumen (9) umfaßt, die mindestens an ihren oberen Enden offen und jeweils so ausgebildet sind, daß sie einen Betonkörper (1) der vorstehend beschriebenen Art aufnehmen, und daß die Wände der Betonkonstruktion (6) eine Vielzahl von Ballastkammern enthalten, die auf unterschiedliche Niveaus mit Wasser gefüllt werden können und zusammen ein solches Gesamtvolumen besitzen, daß die Betonkonstruktion (6) durch Entleeren der Ballastkammern in einen im Wasser schwimmfähigen Zustand gebracht werden kann.

9. Anordnung zur Speicherung von umweltschädlichem Abfall unter Wasser, insbesondere radioaktivem oder chemischem Abfall, mit mindestens einem im wesentlichen zylindrischen Betonkörper (1), der mit einem zentralen Speicherraum (3) zur Aufnahme und zum Umschließen von Abfall versehen ist, und einer Vielzahl von Ballastkammern (4), die in der Nachbarschaft der zylindrischen Fläche des Körpers angeordnet sind, um dessen Umfang verteilt sind und auf unterschiedliche Niveaus mit Wasser gefüllt werden können, wobei das Gesamtvolumen der Ballastkammern derart bemessen ist, daß der Körper durch Entleeren der Ballastkammern in einen schwimmfähigen Zustand im Wasser gebracht werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung des weiteren eine starre, einstückige und kohärente Betonkonstruktion (6) aufweist, die einen wesentlich größeren Querschnittsbereich als ihre Höhe besitzt, die dazu dient, auf dem Wasser zu ruhen, und die eine große Zahl von benachbarten zylindrischen Speicherräumen (9) aufweist, die zumindest an ihren oberen Enden offen und jeweils so ausgebildet sind, daß sie einen Betonkörper (1) der vorstehend beschriebenen Art aufnehmen, und daß die Wände der Betonkonstruktion (6) eine Vielzahl von Ballastkammern enthalten, die auf unterschiedliche Niveaus mit Wasser gefüllt werden können und zusammen ein solches Gesamtvolumen besitzen, daß die Betonkonstruktion (6) durch Entleeren der Ballastkammern in einen im Wasser schwimmfähigen Zustand gebracht werden kann.

10. Anordnung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Betonkonstruktion (6) eine ringförmige Gestalt besitzt.

11. Anordnung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Betonkonstruktion die Form einer polygonalen Platte besitzt, die die Speicherräume enthält.