DE8102695U1 - Transport- und lagerbehaelter fuer radioaktive abfaelle - Google Patents

Description

NUKEM GmbH 6450 Hanau 11

Transport- und Lagerbehälter für radioaktive Abfälle

Gegenstand der Neuerung ist ein Transport- und Lagerbehälter zur Langzeitlagerung von radioaktiven Abfällen, insbesondere von abgebrannten Brennelementen, in geeigneten geologischen Formationen, bestehend aus einem Außenbehälter und einem Innenbehälter.

Bestrahlte, abgebrannte Brennelemente werden nach einer vorübergehenden Aufbewahrung in Wasserbecken entweder -sofort oder nach einer begrenzten weiteren Zwischenlagerung aufgearbeitet. Dabei werden die nuklearen Brenn- und Brutstoffe von den Spaltprodukten abgetrennt und wieder dem Brennstoffkreislauf zugeführt· Die Spaltprodukte werden nach bekanten Verfahren, meist unter Verwendung großer Mengen Wertstoffe, wie zum Beispiel Blei und Kupfer, konditioniert und in geeigneten geologischen Formationen praktisch nicht mehr entnehmbar endgelagert. 35

Darüberhinaus wird überlegt (Berichte des Kernforschungszentrums Karleruhe KPK 2535 und 2650), die bestrahlten Brennelemente in absehbarer Zeit nicht aufzuarbeiten, auf die in ihnen vorhandenen Brenn- und Brutstoffe zunächst zu verzichten und die Brennelemente - nach einer angemessenen Abklingzeit in dafür vorgesehenen Lagern - gegebenenfalls wieder entnehmbar endzulagern. Die Lagerzeiten können mehrere Generationen bis zu mehreren tausend Jahren, betragen, wobei sich das GefMhrdungspotential des radioaktiven Inventars in diese* Zeit,¹" den bekannten physikalischen Gesetzen folgend, entsprechend seiner Zusammensetzung außerordentlich stark verringert.

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

Es sind teilweise sehr aufwendige Konzepte bekannt, die bestrahlten Brennelementen mittels Behältern aus Metall oder Beton in Salz, Sand oder in Felskavernen zu lagern.

Als Verpackung für radioaktive Stoffe und bestrahlte Brennelemente werden Behälter aus legierten und unlegierten Stählen, aus Kupfer sowie aus Korund vor-

geschlagen. Die Behälter aus Stahl sind entweder nicht gentlgend korrosionsbeständig oder wie solche aus Kupfer sehr teuer. Behälter aus Korund sind grundsäztlich geeignet, jedoch fehlen die für die Herstellung notwendigen Erfahrungen· Darüber hinaus müßten die Brennelemente zur Verpackung in die aus herstellungsbedingten Gründen kleinen Korundbehälter zerlegt werden, was mit einem erheblichen Aufwand verbunden ist.

Solche Behälter erfüllen die Bedingungen der Langzeitlagerung, wie dichter Einschluß bei auftretenden Drucken und Temperaturen, sowie Korrosion gegen Salzlaugen, nur zum Teil, oder sie müssen sehr dickwandig ausgebildet werden. Außerdem eignen sie sich meist nicht gleichzeitig auch als Transportbehälter, sodaß unter erheblichem Aufwand eine Umladung der Abfälle vom Transportbehälter in den Endlagerbehälter erfolgen muß.

Behälter, die zum Transport und zur Lagerung radioaktiver Abfälle dienen, bestehen normalerweise aus einem Außenbehälter und einem Innenbehälter. Beide Behälterteile sind im allgemeinen aus Metall. Die Einhaltung der langen Lagerzeiten erfordern teure Materialien, da sie als Korrosionsbarrieren eingebaut werden müssen.

Es war deshalb Aufgabe der vorliegenden Neuerung, einen Transport- und Lagerbehälter zur Langzeitlagerung radioaktiver Abfälle, insbesondere abge-

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brannter Brennelemente,in geeigneten geologischen Formationen zu schaffen, bei dem die radioaktiven Abfälle in einem Innenbehälter korrosionssicher und druckbeständig so eingebracht werden können, daß der Außenbehälter aus billigem, minderwertigem Material hergestellt werden kann. Falls sich dieser Außenbehälter im ungünstigem Falle nach einer bestimmten Zeit im Salz oder in Salzlauge aufgelöst hat, muß der Innenbehälter einem Druck von 300 bar bei 200 ° C und Salzlauge bis zum Ablauf der vorgesehenen Lagerzeit widerstehen können.

Diese Aufgabe wurde neuerungsgemäß dadurch gelöst, daß der Innenbehälter aus einem monolithischen Graphitblock besteht, in dem die radioaktiven Abfälle eingebettet sind. Dieser monolithische Graphitblock ist leicht nach bekannten Verfahren herstellbar und kann durch Korrosion nicht angegriffen werden. In ihn können die radioaktiven Abfälle eingebettet werdon.

Es hat sich gezeigt, daß man Graphitpulver mit Schwefel als Bindemittel bis ca. 120 ° C zu Blöcken verpressen kann, bei denen nahezu die theoretische Dichte erreicht wird. Gibt man zu der Mischung noch Metallpulver, wie zum Beispiel Ni, Mn, Fe, Zn, Pb und Sn, die bei etwas höherer Temperatur mit dem Schwefel unlösliche Sulfide bilden, so erweicht der Graphitblock auch bei höheren Temperaturen nicht. Da bei der Herstellung keine höheren Temperaturen erforderlich sind, lassen sich abgebrannte Brennstäbe oder Brennelemente

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■ c in Büchsen in einen solchen Graphitblock einbetten. Ein solcher monolithischer Graphitblock, eventuell noch mit einer Stahlbüchse ummantelt, dient dann als Innenbehälter für einen Transportbehälter bekannter Bauart. Wird dieser Transportbehälter mit dem enthaltenen Graphitblock in tiefen geologischen Schichten, zum Beispiel in Steinsalz endgelagert, dann kann der äußere Metallmantel, der zum Beispiel aus billigem Eisenguß besteht, durch Korrosion zerstört werden, weil der innere Graphitblock korrosionsbeständig ist und den vollen Gebi'rgsdruck aufzunehmen vermag. Es besteht aber auch die Moglich-.... ' ''■' keit, den Graphitblock als Innenbehälter dem Außen- ^|V; behälter zu entnehmen und direkt endzulagern.

Die Abbildung zeigt schematisch einen neuerungs-

mäßen Transport-und Lagerbehälter in beispielhafter Ausführungsform.

Der Behälter besteht aus einen Außenbehälter (1), beispielsweise aus Gußeisen, und einem monolithischen Graphitblock (2) als Innenbehälter, in den die radioaktiven Abfälle, die sich vorzugsweise in Büchsen (3) befinden, eingebettet sind. Die Abfälle können vorteilhafterweise als Brennelemente offen oder in Büchsen befindlich in den Graphitblock eingepreßt werden.Es ist jedoch auch möglich, sie in Bohrungen oder sonstige Hohlräume des Graphitblocks einzubringen. Der Äußenbehälter (1) wird mit einem Deckel (4) verschlossen. Als Material für Außenbehälter und Deckel sind alle dafür bekannten Werkstoffe verwendbar.

In manchen Fällen ist es vorteilhaft, den monolithischen Graphitblock metallisch zu beschichten,'um eventuell noch vorhandene Poren zu verschliessen oder den Wärmeübergang auf den Außenbehälter zu verbessern, z.B. galvanisch oder stromlos.

Claims (3)

-Ιο Bl 02 695.1 81 110 KN Transport- und Lagerbehälter für radioaktive Abfälle / 5 Schutzansprüche: 10

1. Transport- und Lagerbehälter zur Langzeitlagerung von radioaktiven Abfällen, insbesondere von abgebrannten Brennelementen, in geeigneten geologischen Formationen, bestehend aus einem Außenbehälter und einem Innenbehäl- !5 ter,

dadurch gekennzeichnet.

daß der Innenbehälter (2) aus einem monolithischen Gra-

phitblocK besteht.

2. Transport- und Lagerbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Graphitblock (2) metallisch beschichtet ist.

'■'

3. Transport- und Lagerbehälter nach Anspruch 1 und 2,

ί dadurch gekennzeichnet,

] daß der Oraphitblock (2) Metallsulfide als Bindemittel

> enthält.

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