DE69017488T2

DE69017488T2 - Körniges Füllmaterial für Module, die nukleare Abfälle enthalten.

Info

Publication number: DE69017488T2
Application number: DE69017488T
Authority: DE
Inventors: Joseph Morris Markowitz; Daniel Clinton Meess; James Bethel Wright
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1989-03-31
Filing date: 1990-03-15
Publication date: 1995-09-28
Anticipated expiration: 2010-03-16
Also published as: ES2071011T3; KR100198834B1; EP0390375A2; KR900015179A; EP0390375A3; CA2013507A1; US4950426A; EP0390375B1; DE69017488D1; JPH02287199A

Description

Technisches Feld der Erfindung

Diese Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf Lagerungsmodule, in welche Behälter mit nuklearem Abfall abgelagert werden, und sie betrifft insbesonders ein körniges Füllmaterial, das benutzt wird, um den Lückenraum zu füllen, der zwischen den Abfallbehältern und den inneren Wänden des Lagerungsmoduls geschaffen wird.

Hintergrund der Erfindung

Systeme zum Abpacken und Ablagern von nuklearen Abfällen sind beim Stand der Technik bekannt. Einige dieser Systeme benutzen Betonlagerungsmodule, die Behälter mit radioaktivem Abfall enthalten und lagern, welcher darin gelagert und stillgelegt wurde. Beispiele solcher Module werden in U.S. Patent Nr. 4681706 gezeigt, das an die Westinghouse Electric Corporation abgetreten ist. Diese Module können in einer Einrichtung für radioaktiven Abfall gelagert werden, nachdem sie mit Abfallbehältern gefüllt wurden. Wenn aber Abfallbehälter in dem Lagerungsmodul abgelagert werden, wird oft ein Lückenraum in dem Modul geschaffen. Dieser Lückenraum ist unerwünscht, da sich in dem Lückenraum Flüssigkeiten sammeln können, die entweder von dem Abfall in den Packungen oder von außerhalb des Lagerungsmoduls stammen, und die Abfallbehälter oder die Wände des Betonmoduls schwächen können. Schließlich können diese Flüssigkeiten einen Weg für die Wanderung von Radionukliden aus dem Modul heraus liefern.
In solchen Lagerungsmodulen des Standes der Technik wurde der zwischen den Abfallbehältern geschaffene Lückenraum bisher mit einem zementartigen Material gefüllt, das sich zu einem kontinuierlichen Feststoff härten würde. Für diesen Zweck wurde typischerweise ein Mörtel benutzt, der aus einem auf Portland
TEXT FEHLT Fallenlassen eines der Module während der Stapelung ergeben. Der zementartige Mörtel, der als zusätzliche Schranke benutzt wird, um die radioaktive Packung in dem Modul stillzulegen, könnte auch einen Riß entwickeln, welcher dann gestatten könnte, daß Wasser und möglicherweise Abfallmaterial durch die Wände der Lagerungsmodule geht. Während ein Betonmodul mit einem zementartigen Mörtel unter den meisten Umständen fähig ist, radioaktive Abfallbehälter eine unbeschränkte Zeitdauer zu lagern, gibt es daher Zustände, die einen Riß ergeben könnten, der zu einem Leckzustand führen könnte. Wenn sich ein solches Leck entwickeln sollte, sollte das Überwachungssystem einer Bedienungsperson an der Endlagerstelle mitteilen, daß sich eine nicht akzeptable Situation entwickelt hat, die behoben werden muß. Die Lagerungsmodule könnten abgedeckt werden und der fehlerhafte Lagerungsmodul, der für das Leck verantwortlich ist, könnte dann von der Lagerstelle zur Reparatur oder zum Ersatz entfernt werden. Der gehärtete Mörtel in einem solchen Modul könnte aber die Entfernung von leckenden Abfallpackungen behindern, was erfordert, den gehärteten Mörtel auf zubrechen, und möglicherweise sogar die Wände des Lagerungsmoduls und der Abfallbehälter, nur um an den Abfall zu kommen. Ein anderer Mangel, der der Benutzung von Mörtel zugeschrieben wird, ist die Tendenz, daß einige der leichteren Abfallbehälter nach oben treiben, wenn der schwere Mörtel in den Modul gegossen wird. Wenn dieses stattfindet, wird es für die Bedienungsperson notwendig, den Behälter oder die Behälter nach unten in das Innere des Moduls zurückzuschieben, bevor sich der Mörtel härtet, so daß der Moduldeckel richtig passen wird. Der zusätzliche Schritt, der durch solch ein unerwünschtes Treiben verursacht wird, verlangsamt das Modulpackungsverfahren und erhöht die Strahlungsmenge, der die Bedienungsperson ausgesetzt wird.
Vor der Benutzung von wie oben beschriebenen Lagerungsmodulen waren andere unbefriedigende Verfahren zur dauerhaften Ablagerung von nuklearem Abfall versucht worden. Ein solches Verfahren schloß einfache Umhüllung von nuklearem Abfall in Stahltrommeln mit einem Volumen von 55 Gallonen ein, die zu einer entfernten Vergrabungsstätte transportiert wurden. Ein solches System erwies sich als total unzulänglich, da sich Wasser wegen des "Badewanneneffektes" um die Trommeln sammeln würde, und sie korrodieren und zusammensacken lassen würde, was radioaktive Verunreinigung des Grundwassers, das mit den Trommeln in Kontakt kommt, ergeben könnte. Andere Ablagerungsverfahren bringen mit sich, Trommeln oder Module zur unbeschränkten Lagerung auf den Meeresboden fallenzulassen. Diese Verfahren sind leider daher unvorteilhaft, da die Trommeln oder Module wegen korrodierender Salze und hohen Meeresdrucken Korrosion und Brechung ausgesetzt werden, was Leckage der radioaktiven Abfälle ergeben kann. Eine Abpackungsart für Meeresablagerung von radioaktiven Abfällen wird in U.S. Patent Nr. 4377509 beschrieben, ausgegeben am 22. März 1983 im Namen Haynes et al., in dem eine Betonhülle mit Abfallbehältern vorgesehen ist, wie Stahltrommeln mit einem zwischen den Trommeln und der Hülle abgelagerten Füllstoff. Wenn diese Betonhülle zum Meeresboden fallengelassen wird, tritt Wasser in die Hülle und reagiert mit dem Füllstoff, um ein gehärtetes zementartiges Material zu bilden, das die Abfalltrommeln in der Hülle stillegt, während ein Druckkompensationssystem verhindert, daß die Hülle unter den Meeresdrucken zusammenfällt, während die Packung sinkt. Die Packung ist aber wie in den oben diskutierten Lagerungsmodulen mit einem gehärteten Zementfüllstoff zwischen der Zementhülle und den Abfallbehältern für eine unbeschränkte Zeitdauer gelagert, und ist daher denselben Nachteilen betreffs der Möglichkeit von Rissen und der Schwierigkeit der Rückgewinnung, die einem Zementfüllstoff zugeordnet ist, ausgesetzt.
Es sind andere Lagerungsverfahren zum dauerhaften Lagern von Abfallmaterial in einer unterirdischen Endlagerstelle bekannt, die das Abfallmaterial in einem Feststoff befestigt, indem dem flüssigen Abfall eine Zusammensetzung zugegeben wird, die verursacht, daß sich der flüssige Abfall verfestigt. Diese Verfahren sind gleichermaßen nicht ganz zufriedenstellend, da nicht in Betracht gezogen wird, daß Abfallmaterial in das umgebende Gebiet ausläuft. Beispiele solcher Verfahren werden in U.S. Patenten 3196619, datiert 27. Juli 1965 und 3274784, ausgegeben am 24. September 1966, beschrieben. Zusätzlich liefern solche Verfahren keine Möglichkeit, das Material zurückzugewinnen, wenn ein Problem auftritt.
Es besteht deutlich Bedarf nach einem Verpackungs- und Lagerungssystem und einem Modul, das den Lückenraum beseitigt, der aber gestattet, daß die Abfallbehälter leicht zurückgewonnen werden, wenn ein Problem auftreten sollte, oder eine neue Technologie entwickelt werden sollte. Ein solcher Modul sollte idealerweise eine rißfeste Schranke einschliessen, die die Strömung von flüssigem Abfall chemisch und physikalisch einhalten kann, um die Wanderung von radioaktioven Nukliden in die umgebende Erde zu verhindern. Schließlich wäre es wünschenswert, daß der Einbau der Schranke, die die Lücken entfernt, kein unerwünschtes Treiben der Abfallbehälter in dem Modul während des Packungsbetriebes verursachen würde.
Die Erfindung ist im weitesten Sinne ein körniges Füllmaterial zur Benutzung in einem Lagerungsmodul, um eine nukleare Abfallpackung in dem Modul im wesentlichen stillzulegen, indem eine Lücke zwischen der Packung und dem Modul gefüllt wird, wobei die körnige Füllung Sandfüllstoff einer Menge umfasst, die in dem Bereich von 20% bis 80% liegt, Bentonitton in einer Menge zwischen 10% und 40% und Bleicherde, um organische Flüssigkeiten zu absorbieren. Der körnige oder teilchenförmige Füllstoff liefert einfache Rückgewinnungsmöglichkeit der Abfallpackungen von einem Lagerungsmodul und besetzt den zwischen der Abfallpackung und dem Modul geschaffenen Lückenraum, um als Schranke zu wirken, die Flüssigkeiten chemisch und physikalisch einhalten kann. Die körnige Füllung legt nicht nur die Abfallpackung in dem Modul still, sondern sie liefert auch Stillegung der Abfälle selbst in dem Fall, daß die Abfallpackungen beschädigt werden. Die körnige Füllung legt radioaktive oder gefährliche Abfälle still und hält sie zurück, welche von Mineralsäuren oder Salzlösungen getragen werden können, organischen Lösungsmitteln und konzentrierten Basen, und sie verursacht kein unerwünschtes Treiben der Abfallbehälter in dem Modul, wenn sie darin eingebaut wird.
Die körnige Fülung schließt als Grundfüllmaterial Sand in einer Menge von 20% bis 80% ein, ein Bentonittonmaterial, das ein Vielfaches seines eigenen Wasservolumens absorbieren kann, und Nuklide in Lösung einer Menge zwischen 10% und 40% absorbieren kann, und von 10% bis 40% Bleicherde, das ein festes absorbierendes Material ist, das eine Affinität für organische Lösungsmittel hat, um das Bentonit zu ergänzen. Das körnige Füllmaterial kann auch ein säureneutralisierendes Material aus einem teilchenförmigen Feststoff bis zu 25% einschliessen. Ein solches Material, das erwogen wird, ist gebrannter Kalk, der die Säureneutralisierung durch Andern der Mineralsäuren von der Flüssigkeitsleckage in Calciumsalze vorsehen wird, und Wasser absorbieren wird, was verursacht, daß der gebrannte Kalk in gelöschten Kalk umgewandelt wird, der immer noch in einer säureneutralisierenden Eigenschaft wirken wird. Andererseits kann gelöschter Kalk einfach als säureneutralisierendes Material zugegeben werden, was Wärmeabgabe beseitigen würde, die der Reaktion von gebranntem Kalk mit Wasser eigen ist. Die körnige Füllung kann auch ein als "Getter" bekanntes Material enthalten, um Radionuklide zu absorbieren, um zu verhindern, daß die Radionuklide von den Abfällen wandern.
Die vorliegende Erfindung schließt die Vorsehung eines Lagerungsmoduls ein, um nukleares Abfallmaterial zu lagern, das einen inneren Hohlraum hat, der von Seitenwänden und einem Boden definiert ist, die integral aus Beton gebildet sind, und einem Deckel, der den inneren Hohlraum entfernbar abschließt, worin wenigstens ein Abfallbehälter in dem inneren Hohlraum vorgesehen ist, und ein körniges Füllmaterial ist vorgesehen, um eine Lücke, die zwischen dem Abfallbehälter und dem Modul definiert ist, wenigstens teilweise zu füllen, wobei das körnige Füllmaterial durch 20% bis 80% eines Sandfüllststoffs gekennzeichnet ist, einen wasserabsorbierenden Ton zwischen 10% und 40%, und einem absorbierenden Material für organische Flüssigkeit einer Menge von 10% bis 40%. Das körnige Füllmaterial würde daher wenigstens Sand, einen wasserabsorbierenden Ton und ein absorbierendes Material für organische Flüssigkeit umfassen. Der wasserabsorbierende Ton kann Bentonit sein, und das Absorbens für organische Flüssigkeit kann Bleicherde sein. Wie schon angedeutet ist, können günstigerweise auch ein Säureneutralisator und ein Gettermaterial eingeschlossen werden.
Schließlich bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren, um wenigstens einen Abfallbehälter durch Anordnung des Abfallbehälters in einem inneren Hohlraum eines Lagerungsmoduls zu lagern, wobei das Lagerungsmodul aus mit Beton verstärkten Seitenwänden, einem Boden, und einem entfernbaren Deckel besteht; um die Lücke, die um den Abfallbehälter in dem inneren Hohlraum geschaffen ist, mit dem körnigen Füllmaterial zu füllen, um den Abfallbehälter im wesentlichen stillzulegen; um das körnige Füllmaterial in dem Modul um den Abfallbehälter zu packen; um den inneren Hohlraum abzuschliessen, indem der Betondeckel entfernbar an dem Lagerungsmodul befestigt wird, und um den Lagerungsmodul, der das körnige Füllmaterial und den Abfallbehälter an einer Endlagerstelle enthält, zu lagern. Das körnige Füllmaterial wird zusätzlich durch Zusammenmischen von Sand, Bentonitton und Bleicherde wie oben hergestellt, und kann ein Säureneutralisierungsmittel und einen Getter als auch andere Bestandteile einschliessen.
Das oben erwähnte Verfahren zum Lagern befasst sich damit, entweder einen oder eine Vielzahl von Abfallbehälter in dem Lagerungsmodul anzuordnen, die Stahltrommeln oder Kästen niedriger Radioaktivität sein können.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Figur 1 ist ein perspektiver Ausschnitt eines gepackten Lagerungsmoduls, der Trommeln in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung einschließt.
Figur 2 ist ein perspektiver Ausschnitt eines anderen gepackten Moduls mit Kästen niedriger Radioaktivität in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung.
Figur 3 ist ein perspektiver Ausschnitt eines gepackten Moduls mit einem Behälter hoher Integrität in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung.
Figur 4 ist noch ein anderer perspektiver Ausschnitt eines Moduls, der in Übereinstimmung mit der Erfindung mit einer Auskleidung gepackt ist.

Genaue Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform(en)

Wenn man nun auf Figuren 1 bis 4 Bezug nimmt, in denen gleiche Bezugsnummern gleiche Komponenten in allen Figuren bedeuten, dann wird ein Lagerungsmodul 10 wie folgt beschrieben:
Der Lagerungsmodul 10 schließt einen Behälter 12 ein, der aus verstärktem Beton gebildet ist und einen Boden und Seitenwände definiert. Der Behälter 12 ist, wie in allen Figuren dargestellt, durch einen Deckel 14 abgeschlossen, der auf die obersten Ränder des Behälters 12 aufgebracht ist. Der Deckel 14 ist entfernbar an dem Behälter 12 für Zwecke, die weiter unter deutlicher werden, mittels einer aufrecht stehenden Wulst 13 auf dem Behälter 12 und einer parametrischen Vertiefung 15 auf dem Deckel 14 angebracht. Eine solche Verbindung liefert eine feste Anbringung des Deckels 14 auf dem Behälter 12, wobei das Gewicht des Deckels 14 genügend sicherstellt, daß der Deckel 14 nicht herunterfallen wird, während der Deckel 14 mit Hilfe einer Ausrüstung (nicht gezeigte wie einer Winde oder einem Kran entfernt werden kann.
Um ein Stapelungsverhältnis der Lagerungsmodule 10 in benachbarten Säulen zu ermöglichen, werden die Lagerungsmodule 10 als ein hexagonales Prisma gestaltet. Jede der Seiten des Hexagons wird als im wesentlichen flache Seite 16 dargestellt, und zwischen jeden Seiten 16 liegt die Eckseite 18. Wenn die Lagerungsmodule 10 gestapelt sind, grenzen die Seiten 16 von benachbarten Modulen aneinander an, um eine wabenartige Anordnung zu definieren, wenn sie als Draufsicht von oben betrachtet wird. Die Eckseiten 18 stellen kleine Spalten zwischen den aneinander angrenzenden Modulen 10 her, wenn sie in einer Modulanordnung gestapelt werden, worin die kleinen Räume groß genug sind, um Rückgewinnungswerkzeuge (nicht gezeigt) zur Rückgewinnung eines der Module zu empfangen, falls eine solche Rückgewinnung erwünscht sein sollte. Die gebildeten Räume sind aber klein genug, so daß keine bedeutende Bodensenkung stattfinden wird, wenn die Modulanordnung in einer Vergrabungsstätte bedeckt wird.
Um Bewegung der Lagerungsmodule entweder vor ihrer Füllung oder danach zu ermöglichen, wird der Boden von jedem Behälter 12 mit Gabelstaplernuten 22 vorgesehen, von denen eine deutlich in jeder Figur dargestellt ist. Der Modul kann daher wirksam nach Bedarf von einem konventionellen Gabelstapler oder von einem geschützten Gabelstapler (nicht gezeigt), wenn man mit hohen Strahlungsständen arbeitet, gehandhabt werden. In den Wänden des Behälters 12 als auch dem Deckel 14 wird ein verstärkender Maschendraht 24 aus Stahl gebildet, um den Modul 10 zu verstärken. Wie konventionell bekannt, ist der verstärkende Maschendraht 24 in dem Beton vorgesehen, wenn der Behälter 12 und der Deckel 14 gebildet werden.
Die Seitenwände 16 und 18 definieren in dem Behälter 12 einen inneren Raum 20, der vorzugsweise zylindrisch ist. Die Wände des Behälters 12 sind in der bevorzugten Ausführungsform wenigstens 76,20 Millimeter (mm) dick, und der zylindrische innere Raum 20 des Behälters 16 hat einen Durchmesser von wenigstens 1905,00 mm. Im inneren Raum 20 ist wenigstens ein Abfallbehälter 26 vorgesehen. Mehrere Stahltrommelstapel 28 sind in Figur 1 dargestellt, wobei vorzugsweise sieben Stapel von zwei Trommeln pro Stapel vorhanden sind. In Figur 2 ist ein Stapel aus Kästen 30 niedriger Radioaktivität dargestellt, worin mehrere Stapel mit einer Vielzahl von Kästen pro Stapel vorhanden sein können, je nach Größe jedes Kastens 30. Ein Behälter 32 hoher Integrität wird in Figur 3 dargestellt, worin nur ein einzelner Behälter dargestellt ist, um eine relativ große Menge Abfallmaterial zu halten. Es ist selbstverständlich, daß jeder der obengenannten Behälter, ob sie nun Stahltrommeln 26, Kästen 30 niedriger Radioaktivität, oder der Integritätsbehälter 32 sind, nach wohlbekannten Normen in Übereinstimmung mit der darin gehaltenen Abfallsart gestaltet ist. Die Wände des Behälters 32 hoher Integrität sind zum Beispiel mit ausreichender Dicke und dem geeigneten Material zur Lagerung von sehr radioaktiven Abfällen hergestellt. Als zusätzliche Sicherheitsvorkehrung, und wie in Figur 4 dargestellt, kann eine Auskleidung 34 eingeschlossen werden. Andere Abfallbehälter können in der Auskleidung 34 vorgesehen werden, worin die Auskleidung 34 eine zusätzliche Schrankenschicht liefert.
In dem zylindrischen inneren Raum 20 wird ein Lückenraum 20 zwischen den Abfallbehältern oder Packungen 26 und Seiten des Behälters 12 geschaffen, der nach der vorliegenden Erfindung mit einem teilchenförmigen Füllmaterial 36 gefüllt ist. Dieses körnige Füllmaterial wird um die Abfallbehälter der Packungen 26 gepackt, so daß die Abfallbehälter 26 im wesentlichen in dem Modul 10 stillgelegt werden und die Abfallpackungen 26 sich nicht in dem Modul 10 während des Transportes und der Ablagerung bewegen werden. Das körnige Füllmaterial 36 ist diesbezüglich grundsätzlich einem zementartigen Mörtel ähnlich, der beim Stand benutzt worden ist, um Abfallpackungen in einem Lagerungsmodul stillzulegen. Der körnige Füllstoff der vorliegenden Erfindung liefert aber zusätzliche vorteilhafte Merkmale, die durch Benutzung von härtbarem Material wie Zement nicht erhalten werden konnten. Der körnige Füllstoff 36 besetzt den Lückenraum, um als aktive Schranke zu wirken, die chemischer und physikalischer Wirkung fähig ist, falls irgendeine Flüssigkeit entweder von außen an der Endlagerstelle oder als Ergebnis von Leckage von Abfall von dem darin liegenden Abfallpackung in den Modul eintreten sollte. Die körnige Füllung verbessert weiterhin die Rückgewinnungsmöglichkeit der Abfallpackungen des Moduls irgendwann in der Zukunft, wenn ein Problem wie z.B. Leckage auftreten sollte, oder wenn die Technologie zu einem Punkt fortschreitet, wo der Abfall in einer besseren Weise behandelt werden könnte. Das körnige Füllmaterial 36 wird auch alle Lückenräume um jede darin gelagerte Abfallpackung besetzen, worin die körnige Füllung 36 wie in Figur 1 wirksam zwischen die Säulen der Trommeln 28 als auch das Gebiet zwischen den Trommeln und den Wänden des Behälters 12 ausfüllt. Schließlich wird die körnige Füllung 36 dabei helfen, zu verhindern, daß Bodensenkung um der Vergrabungsstätte stattfindet, wenn die Wände des Behälters brechen sollten. Daher wird die Sicherheit der Abfallpackungen in den Modulen 10 garantiert, während immer noch leichte Rückgewinnungsmöglichkeit eines Abfallbehälters vorgesehen wird, falls dieses erwünscht werden sollte.
Die körnige Füllung besteht aus einer Anzahl von Bestandteilen, die zusammen eine Schranke zur Stillegung von Abfällen und Rückhaltung von Flüssigkeiten, die in das körnige Füllgebiet des Moduls 10 eintreten können, schaffen, um als eine Schranke zu wirken, die chemischer und physikalischer Wirkung fähig ist. Das erste als Grundmittel benutzte Material ist Sand in einer Menge von ungefähr 20% bis 80%, was den größten Teil des Füllstoffes liefert, in den die anderen Bestandteile gemischt werden können. Der körnige Füllstoff wird vorzugsweise ungefähr 50 Volumen% Sand enthalten. Eine andere Hauptkomponente des körnigen Füllstoffs ist ein Bentonitton einer Menge von 10 Volumen% bis 40 Volumen%. Der Bentonitton ist vorzugsweise der Art, der als Wyoming-Bentonit bekannt ist, welcher ein Montmorillonitton ist. Der Wyoming-Bentonit kann Flüssigkeiten absorbieren, und kann tatsächlich das mehrfache seines eigenen Volumens an Wasser absorbieren, was Hauptbestandteil irgendeiner flüssigen Leckage ist. Daher können irgendwelche Flüssigkeiten absorbiert werden, die von einer Abfallpackung 26 oder irgendeinem Element des Abfalls lecken, der in das Wasser auslaufen kann, das von der Umgebung in das Modul 10 kommt. Wyoming-Bentonit kann auch Nuklide in Lösung absorbieren, was wichtig ist, wenn radioaktive Abfälle gelagert werden. Ein anderer Hauptbestandteil der körnigen Füllung 36 ist ein als Bleicherde bekanntes Material in einer Menge von 10 Volumen% bis 40 Volumen%, um organische Flüssigkeiten zu absorbieren. Bleicherde ist ein Kornton, der aus hydrierten Aluminiumsilicaten besteht, die als teilchenförmiges festes absorbierendes Material mit einer Affinität für organische Lösungsmittel vorgesehen werden können, um den Wyoming-Bentonit zu ergänzen.
Die körnige Füllung 36 kann auch einen teilchenförmigen Feststoff zur Säureneutralisierung in einer Menge von ungefähr 0% bis 25% enthalten. Ein solcher teilchenförmiger Feststoff ist vorzugsweise gebrannter Kalk, CaO. Der gebrannte Kalk wird Säureneutralisierung vorsehen, um Mineralsäuren, die von Flüssigkeitsleckage befreit werden, wirksam in Calciumsalze zu ketten. Weiterhin wird der gebrannte Kalk auch Wasser absorbieren, wobei der gebrannte Kalk in gelöschten Kalk, CA(OH)&sub2;, umgewandelt wird. Der gelöschte Kalk wird dann immer noch die säureneutralisierende Fähigkeit für die granulare Füllung beibehalten. Gelöschter Kalk, CA(OH)&sub2;, kann andererseits der ursprüngliche säureneutralisierende Bestandteil sein, gemischt mit der körnigen Füllung, worin der gelöschte Kalk als wirksames Säureneutralisierungsmittel wirken wird, während die Wärmeabgabe, die der Reaktion von gebranntem Kalk, CaO, mit Wasser eigen ist, beseitigt würde. Die wasserabsorbierende Qualität würde aber gleichermaßen entfernt werden.
Die körnige Füllung kann zusätzlich auch ein als Getter bekanntes Material in einer Menge von ungefähr 0% bis 25% enthalten. Dieses Gettermaterial absorbiert Radionuklide durch Einfang der Radionuklide auf einer äußeren Oberfläche der Harzkügelchen. Daher können Radionuklide daran gehindert werden, von dem Abfall zu wandern. Der Getter wird ausgewählt, um das absorbierende Fassungsvermögen des Bentonits zu ergänzen, das schon der Abfallabsorption von Nukliden in Lösung fähig ist. Der Getter wird vorzugsweise von irgendeinem der Minerale der Zeolitgruppe von Mineralien ausgewählt, wie Analcim, Chabazit, Natrolit und Stilbit.
Für jedes der Bestandteilsmaterialien und des Grundsandes der körnigen Füllung 36 wird vorgezogen, daß die Materialien ähnliche Feinheit relativ zueinander haben. Dieses ermöglicht die Mischung der Bestandteile als auch die Füllung des Leerraums in einem Lagerungsmodul 10 und der Packung der körnigen Füllung um die Abfallbehälter. Wenn die körnige Füllung gepackt wird, dann wird erwogen, die körnige Füllung einfach fest in den Modul 10 zu klopfen, oder zusätzlich einen Rüttelapparat zu benutzen.
Daher kann deutlich gesehen werden, wie die körnige Füllung 36 die Rückgewinnungsmöglichkeit in dem Fall verbessern kann, daß eine Abfallpackung von Modul 10 entfernt werden muß, im Gegensatz zu einem zementartigen Material oder Mörtel. Die körnige Füllung kann tatsächlich einen größeren Schutz als Mörtel oder Zement liefern, falls die körnige Füllung dichter ist, während sie in dem Modul 10 gepackt ist. Weiterhin würde die Flüssigkeit notwendigerweise in das ganze Volumen der körnigen Füllung lecken, wenn ein Leckweg für Radionuklide zur Wanderung geschaffen wird, wobei die körnigen Bestandteile verhindern würden, daß irgendwelche Radionuklide wandern. Wenn Beton mit einem Zementmörtel rissig werden sollten, dann würde ein Leckweg für Radionuklide geschaffen, um zur umgebenden Umgebung zu wandern, dessen Verhinderung eines der Hauptziele ist, das von der vorliegenden Erfindung erreicht wird. Der Lagerungsmodul 10 kann benutzt werden, um irgendeine Anzahl anderer Arten von gefährlichen Abfällen und Abfällen verschiedenen Grades der Radioaktivität von einer Kernkraftanlage zu halten, obwohl dieses nicht in einer der Figuren gezeigt ist. Die Behälter für die Abfälle wurden besonders in Übereinstimmung mit dem darin gelagerten Abfallprodukt gestaltet. Die körnige Füllung 36 kann vorteilhafterweise gepackt werden, um irgendeine Behältergestalt zu umgeben, und um als wirksame Schranke im physikalischen als auch im chemischen Sinn zu wirken, um Leckage von Abfallelementen wie Radionuklide von den Abfallpackungen zu verhindern. Andere körnige Materialbestandteile könnten der körnigen Füllung auch in einem geeignetem Anteil zugegeben werden, wenn es notwendig wäre, einem spezifischen Element entgegenzuwirken, oder es zu absorbieren, das für obiges betreffs nuklearen Abfalls nicht vorgesehen ist.

Claims

1. Lagerungsmodul (10) zur Lagerung von nuklearem Abfallmaterial mit einem inneren Hohlraum (20), der durch Seitenwände (16) und einen Boden definiert ist, integral aus Zement gebildet, und einem Deckel (14), der den inneren Hohlraum (20) entfernbar abschließt, wobei wenigstens ein Abfallbehälter (26) in dem inneren Hohlraum (20) vorgesehen ist, und ein körniges Füllmaterial (36) vorgesehen ist, um wenigstens teilweise eine zwischen dem Abfallbehälter (26) und dem Modul (10) definierte Lücke zu füllen, wobei das körnige Füllmaterial (36) durch von 20% bis 80% eines Sandfüllstoffs gekennzeichnet ist, einen wasserabsorbierenden Ton von 10% bis 40%, und ein organisches flüssigkeitsabsorbierendes Material.

2. Lagerungsmodul (10) nach Anspruch 1, weiterhin gekennzeichnet durch ein säureneutralisierendes Material in einer Menge bis zu 25%.

3. Lagerungsmodul (10) nach Anspruch 2, in dem das säureneutralisierende Material gebrannten Kalk einschließt, um Säuren zu neutralisieren und Wasser zu absorbieren.

4. Lagerungsmodul (10) nach Anspruch 2, in dem das säureneutralisierende Material gelöschten Kalk einschließt.

5. Lagerungsmodul (10) nach Anspruch 1 oder 2, weiterhin gekennzeichnet durch ein Gettermaterial, das Radionuklide in einer Menge bis zu 25% absorbiert.

6. Lagerungsmodul (10) nach Anspruch 5, in dem das Gettermaterial ein Zeolitmineral ist.

7. Lagerungsmodul (10) nach Anspruch 1, in dem der wasserabsorbierende Ton aus Bentonit besteht.

8. Lagerungsmodul (10) nach Anspruch 1, in dem das organische flüssigkeitsabsorbierende Material Bleicherde ist.

9. Lagerungsmodul (10) nach Anspruch 7, weiterhin gekennzeichnet durch ein säureneutralisierendes Material einer Menge bis zu 25%, das wenigstens gebrannten Kalk oder gelöschten Kalk umfasst, und ein Gettermaterial, das Radionuklide einer Menge bis zu 25% absorbiert, das ein Zeolitmineral umfasst.

10. Verfahren zur Lagerung wenigstens eines Abfallbehälters (26) mit darin gelagertem nuklearem Abfallmaterial, wobei das Verfahren durch die folgenden Schritte gekennzeichnet ist:

der Abfallbehälter (26) wird in einen inneren Hohlraum (20) eines Lagerungsmoduls (10) gebracht, wobei der innere Hohlraum (20) von Seitenwänden (16) und einem Boden definiert ist, die aus Zement des Lagerungsmoduls (10) gebildet sind, und eine Lücke wird zwischen dem Abfallbehälter (26) und dem Modul (10) geschaffen,

die Lücke wird wenigstens teilweise mit einem körnigen Füllmaterial (36) gefüllt, das aus einer Mischung aus Sand, wasserabsorbierendem Ton und einem Material zum Absorbieren organischer Flüssigkeiten besteht, um den Abfallbehälter (26) mit dem Modul (10) im wesentlichen stillzulegen;

das körnige Füllmaterial (36) wird um den Abfallbehälter gepackt;

der innere Hohlraum (20) wird abgeschlossen, indem ein Betondeckel (14) entfernbar an dem Lagerungsmodul (10) befestigt wird; und der Lagerungsmodul (10) wird mit dem Abfallbehälter (26) und dem körnigen Füllmaterial (36) an einer Abfallendlagerstelle gelagert.

11. Verfahren nach Anspruch 10, in dem der Schritt des Füllens der Lücke mit dem körnigen Füllmaterial (36), durch den Schritt gekennzeichnet ist, 20 Volumen% bis 80 Volumen% Sand als Grundmittel mit anderen Bestandteilen zusammenzumischen, die Bentonitton von 10 % bis 40% und Fullererde von 10% bis 40% einschließen.

12. Verfahren nach Anspruch 10, in dem der Schritt des Füllens der Lücke mit dem körnigen Füllmaterial (36) weiterhin durch den Schritt gekennzeichnet ist, ein Säureneutralisierungsmittel als einen anderen Bestandteil zu mischen, der wenigstens eines der Gruppe von gebranntem Kalk und gelöschtem Kalk umfasst.

13. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, in dem der Schritt des Füllens der Lücke mit dem körnigen Füllmaterial (36) weiterhin durch den Schritt gekennzeichnet ist, einen Getter von Radionukliden als einen anderen Bestandteil zu mischen, der ein Zeolitmineral umfasst.

14. Verfahren nach Anspruch 101 in dem der Schritt des Füllens der Lücke mit dem körnigen Füllmaterial (36) durch Anordnen einer Vielzahl von Abfallbehältern (26) in den inneren Hohlraum (20) gekennzeichnet ist, und das körnige Füllmaterial (36) in die Lücke um die Vielzahl von Abfallbehältern (36) gefüllt wird, um im wsesentlichen alle Abfallbehälter (26) stillzulegen.

15. Verfahren nach Anspruch 10, in dem der Schritt des Füllens der Lücke mit einem körnigem Füllmaterial (36) durch praktisch vollständiges Füllen der Lücke mit dem körnigen Füllmaterial (36) gekennzeichnet ist, so daß, wenn der Deckel (14) den inneren Hohlraum (20) abschließt, der Lagerungsmodul (10) im wesentlichen ganz voll ist.