EP0146778B1 - Behälter zur Endlagerung von radioaktiven Abfällen - Google Patents

Behälter zur Endlagerung von radioaktiven Abfällen Download PDF

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EP0146778B1
EP0146778B1 EP84113941A EP84113941A EP0146778B1 EP 0146778 B1 EP0146778 B1 EP 0146778B1 EP 84113941 A EP84113941 A EP 84113941A EP 84113941 A EP84113941 A EP 84113941A EP 0146778 B1 EP0146778 B1 EP 0146778B1
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EP
European Patent Office
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uranium
weight
container
radioactive waste
nickel
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EP84113941A
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EP0146778A2 (de
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Paul Arntzen
Hans Dipl.-Ing. Pirk
Horst Dr. Dipl.-Chem. Vietzke
Hans Dr. Wingender
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Nukem GmbH
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Nukem GmbH
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    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21F—PROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
    • G21F9/00—Treating radioactively contaminated material; Decontamination arrangements therefor
    • G21F9/28—Treating solids
    • G21F9/34—Disposal of solid waste
    • G21F9/36—Disposal of solid waste by packaging; by baling
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21F—PROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
    • G21F1/00—Shielding characterised by the composition of the materials
    • G21F1/02—Selection of uniform shielding materials
    • G21F1/08—Metals; Alloys; Cermets, i.e. sintered mixtures of ceramics and metals
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21F—PROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
    • G21F5/00—Transportable or portable shielded containers
    • G21F5/005—Containers for solid radioactive wastes, e.g. for ultimate disposal

Definitions

  • the invention relates to a container for the final storage of radioactive waste with uranium as radiation protection material within the container walls.
  • Containers for radioactive material which contain uranium as radiation protection material between an inner and outer shell of the container body, in the shielding lid and on the container bottom, are known for example from DE-A-2 304 665.
  • the uranium castings used for this purpose in the form of depleted material must always be encapsulated in another material, since they are not resistant to oxidation and corrosion.
  • uranium is also anisotropic in its properties and therefore expands to different extents when heated in three dimensions, in contrast to the usual encapsulation materials such as B. steel, there can be warps when filling the container with strong heat-emitting radioactive substances or during the prescribed fire test (30 minutes at 800 ° C), which damage the container.
  • uranium alloys with 5 to 15% by weight of molybdenum and / or 2 to 15% by weight of copper and / or 1 to 5% by weight of zirconium and / or 0.5 to 5 as the radiation protection material %
  • chromium and / or 0.5 to 2% by weight of nickel and / or 0.5 to 1.5% by weight of niobium and / or 0 to 5% by weight of iron the rest uranium, can be used , the total content of the alloying metals 10 to 16 wt .-% and the addition of chromium and / or nickel and / or niobium must be at least 1.5 wt .-%.
  • These alloys have a much higher corrosion resistance than the pure uranium metal and known uranium alloys, so that they can be used directly as container and radiation protection material, with only thin sheets of 1 to 2 mm to retain the alpha and beta radiation emanating from the core and no thick-walled encapsulations or steel jackets are required. In addition, these alloys show practically no anisotropy with regard to different thermal expansion.
  • alloys are radiation-resistant and only show an approximately 10% lower radiation shielding effect than pure uranium.
  • the production of the alloys during melting is without problems, as is the casting of the corresponding shaped bodies.
  • the additions of the alloy metals can be varied in the areas claimed.
  • uranium alloys as radiation protection and container material has the further advantage that depleted uranium, which accumulates in large quantities during the enrichment of uranium-235 and must also be treated as radioactive waste, is simultaneously disposed of without the need for separate containers .
  • depleted uranium which accumulates in large quantities during the enrichment of uranium-235 and must also be treated as radioactive waste, is simultaneously disposed of without the need for separate containers .
  • uranium that has been reprocessed several times from the reprocessing of spent fuel elements which can no longer be used for fuel element production due to the accumulation of non-fissile uranium-236.
  • Alloying copper and zirconium to uranium primarily serves to improve the corrosion properties.
  • the zirconium content should not be higher than 5%, otherwise the melting point of the alloy will be reduced too much. Alloying of iron is also possible, although here too no more than 5% may be added, since otherwise the melting point drops below 900 ° C.
  • molybdenum and zircon eliminate the anisotropy of uranium.
  • the container according to the invention normally consists of a cast body made of uranium alloy, which is surrounded by an approximately 2 mm thick sheet metal jacket, which shields the alpha and beta rays that originate from the uranium or its decay production.
  • the figure shows schematically a cross section through a container.
  • the radiation protection material (1) in the form of a uranium alloy is surrounded on the outside by a thin sheet metal jacket (2).

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Description

  • Die Erfindung betrifft einen Behälter zur Endlagerung von radioaktiven Abfällen mit Uran als Strahlenschutzmaterial innerhalb der Behälterwandungen.
  • Behälter für radioaktives Material, die als Strahlenschutzmaterial Uran zwischen einem inneren und äußeren Mantel des Behälterkörpers, im Abschirmdeckel und auf dem Behälterboden enthalten, sind beispielsweise aus der DE-A-2 304 665 bekannt. Die hierfür verwendeten Urangußkörper in Form von abgereichertem Material müssen stets in einen anderen Werkstoff eingekapselt werden, da sie nicht oxidations- und korrosionsbeständig sind.
  • Da Uran außerdem in seinen Eigenschaften anisotrop ist und sich daher bei Erwärmung in den drei Dimensionen verschieden stark ausdehnt, im Gegensatz zu den üblichen Kapselungsmaterialien, wie z. B. Stahl, kann es bei Füllung des Behälters mit stark wärmeabgebenden radioaktiven Stoffen oder beim vorgeschriebenen Feuertest (30 Minuten bei 800°C) zu Verwerfungen kommen, die den Behälter beschädigen.
  • Es war daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Behälter zur Endlagerung von radioaktiven Abfällen mit Uran als Strahlenschutzmaterial innerhalb der Behälterwandungen zu schaffen, bei dem Verwerfungen bei erhöhten Temperaturen ausgeschlossen sind und der weniger korrosionsanfällig ist.
  • Diese Aufgabe wurde erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als Strahlenschutzmaterial Uranlegierungen mit 5 bis 15 Gew.-% Molybdän und/oder 2 bis 15 Gew.-% Kupfer und/oder 1 bis 5 Gew.-% Zirkon und/oder 0,5 bis 5 Gew.-% Chrom und/oder 0,5 bis 2 Gew.-% Nickel und/oder 0,5 bis 1,5 Gew.-% Niob und/oder 0 bis 5 Gew.-% Eisen, Rest Uran, eingesetzt werden, wobei der Gesamtgehalt der Beilegierungsmetalle 10 bis 16 Gew.-% und der Zusatz an Chrom und/oder Nickel und/oder Niob mindestens 1,5 Gew.-% betragen muß.
  • Diese Legierungen weisen gegenüber dem reinen Uranmetall und bekannten Uranlegierungen eine wesentlich höhere Korrosionsbeständigkeit auf, so daß man sie direkt als Behälter- und Strahlenschutzmaterial verwenden kann, wobei nur dünne Bleche von 1 bis 2 mm zur Rückhaltung der vom Kern ausgehenden Alpha- und Beta-Strahlungen und keine dickwandigen Abkapselungen oder Stahlmäntel mehr benötigt werden. Außerdem zeigen diese Legierungen praktisch keine Anisotropie in bezug auf unterschiedliche Wärmeausdehnung auf.
  • Folgende Legierungen haben sich als besonders vorteilhaft erwiesen:
    • a) 89 % Uran, 8 % Molybdän, 1 % Zirkon, 1 % Chrom und 1 % Nickel
    • b) 88,5 % Uran, 5 % Molybdän, 5 % Zirkon, 1,5 % Niob
    • c) 88,5 % Uran, 4 % Kupfer, 5 % Zirkon, 1 % Chrom, 1,5 % Niob
    • d) 85 % Uran, 5 % Kupfer, 4 % Zirkon, 5 % Chrom, 1 % Nickel.
  • Diese Legierungen sind strahlenbeständig und zeigen nur eine um ca. 10 % niedrigere Strahlenabschirmwirkung als reines Uran. Die Herstellung der Legierungen beim Schmelzen ist ohne Probleme, wie auch das Gießen der entsprechenden Formkörper. Je nach Anforderung an die Korrosionsbeständigkeit entsprechend den unterschiedlichen geologischen Formationen der Endlager kann man die Zusätze der Legierungsmetalle in den beanspruchten Bereichen variieren.
  • Die Verwendung von Uranlegierungen als Strahlenschutz- und Behältermaterial hat den weiteren Vorteil, daß abgereichertes Uran, das in großen Mengen bei der Anreicherung von Uran-235 anfällt und ebenfalls als radioaktiver Abfall behandelt werden muß, gleichzeitig endgelagert wird, ohne daß eigene Behälter hierfür notwendig wären. Das gleiche gilt für mehrmals aufgearbeitetes Uran aus der Wiederaufarbeitung abgebrannter Brennelemente, das wegen der Anreicherung von nicht spaltbarem Uran-236 nicht mehr für die Brennelementherstellung verwendet werden kann.
  • Das Zulegieren von Kupfer und Zirkon zu Uran dient vor allem der Verbesserung der Korrosionseigenschaften. Dabei sollte der Zirkongehalt nicht höher als 5 % sein, da sonst der Schmelzpunkt der Legierung zu stark herabgesetzt wird. Das Zulegieren von Eisen ist ebenfalls möglich, wobei auch hier nicht mehr als 5 % zugegeben werden dürfen, da sonst der Schmelzpunkt unter 900° C absinkt.
  • Molybdän und Zirkon beseitigen im Zusammenwirken mit Chrom, Nickel und/oder Niob die Anisotropie des Urans.
  • Der erfindungsgemäße Behälter besteht normalerweise aus einem Gußkörper aus Uranlegierung, der mit einem etwa 2 mm starken Blechmantel umgeben ist, der die Alpha- und Beta-Strahlen abschirmt, die aus dem Uran bzw. dessen Zerfallsproduktion herrühren. Außerdem kann man noch eine zusätzliche Außenhülle verwenden, deren Werkstoff gegen Korrosionseinflüsse, wie z. B. Salzlauge, beständig ist. Hierfür kommen Kupfer-Zinn-Bronzen, Titan und Nickelbasislegierungen in Betracht.
  • Die Abbildung zeigt schematisch einen Querschnitt durch einen Behälter. Das Strahlenschutzmaterial (1) in Form einer Uranlegierung ist außen von einem dünnen Blechmantel (2) umgeben.

Claims (1)

  1. Behälter zur Endlagerung von radioaktiven Abfällen mit Uran als Strahlenschutzmaterial innerhalb der Behälterwandungen,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß als Strahlenschutzmaterial Uranlegierungen mit 5 bis 15 Gew.-% Molybdän und/oder 2 bis 15 Gew.-% Kupfer und/oder 1 bis 5 Gew.-% Zirkon und/oder 0,5 bis 5 Gew.-% Chrom und/oder 0,5 bis 2 Gew.-% Nickel und/oder 0,5 bis 1,5 Gew.-% Niob und/oder 0 bis 5 Gew.-% Eisen, Rest Uran, eingesetzt werden, wobei der Gesamtgehalt der Beilegierungsmetalle 10 bis 16 Gew.-% und der Zusatz an Chrom und/oder Nickel und/oder Niob mindestens 1,5 Gew.-% betragen muß.
EP84113941A 1983-12-22 1984-11-17 Behälter zur Endlagerung von radioaktiven Abfällen Expired EP0146778B1 (de)

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Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4825088A (en) * 1987-10-30 1989-04-25 Westinghouse Electric Corp. Lightweight titanium cask assembly for transporting radioactive material
US4914306A (en) * 1988-08-11 1990-04-03 Dufrane Kenneth H Versatile composite radiation shield
DE3928711A1 (de) * 1988-12-31 1990-07-05 Karlheinz Hoesgen Absorptionsmantel zur absorption radioaktiver strahlung und spaltprodukte
US4968482A (en) * 1990-02-23 1990-11-06 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Uranium-titanium-niobium alloy
DE4116022C2 (de) * 1991-05-16 1995-03-23 Isotopentechnik Dr Sauerwein G Abschirmkörper eines Gammagraphie-Geräts
DE4116021C2 (de) * 1991-05-16 1995-03-23 Isotopentechnik Dr Sauerwein G Abschirmsystem eines Gammagraphie-Geräts
DE4143481C2 (de) * 1991-05-16 1995-04-06 Isotopentechnik Dr Sauerwein G Abschirmsystem eines Gammagraphie-Geräts
US5273711A (en) * 1991-10-08 1993-12-28 Nuclear Metals, Inc. High strength and ductile depleted uranium alloy
US5387741A (en) * 1993-07-30 1995-02-07 Shuttle; Anthony J. Method and apparatus for subterranean containment of hazardous waste material
US5832392A (en) * 1996-06-17 1998-11-03 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Depleted uranium as a backfill for nuclear fuel waste package
WO2015075751A1 (en) 2013-11-21 2015-05-28 So.G.I.N. - Societa' Gestione Impianti Nucleari Glass for the containment of radioactive elements and highly toxic and hazardous wastes and procedure of containment by said glass
CN115094351B (zh) * 2022-07-05 2023-01-24 西安交通大学 一种贫铀基吸储氢合金及方法

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR896910A (fr) * 1941-09-22 1945-03-07 Auergesellschaft Ag Récipients à substances radioactives, notamment dispositif d'application de ces substances
US2756489A (en) * 1946-05-03 1956-07-31 Howard E Morris Metal alloy
US3072475A (en) * 1951-03-07 1963-01-08 Richard D Baker Method of making alloys of second rare earth series metals
US2789072A (en) * 1952-12-22 1957-04-16 Jr Donald W White Heat treated uranium alloy and method of preparing same
GB816603A (en) * 1954-07-14 1959-07-15 Atomic Energy Authority Uk Ternary uranium alloy
NL275348A (de) * 1961-03-01
GB984489A (en) * 1963-02-19 1965-02-24 Atomic Energy Authority Uk Uranium alloys
GB984847A (en) * 1963-02-19 1965-03-03 Atomic Energy Authority Uk Uranium alloys
GB1019156A (en) * 1964-12-17 1966-02-02 Atomic Energy Authority Uk Improvements in or relating to nuclear fuel materials
GB983803A (en) * 1964-02-11 1965-02-17 Atomic Energy Authority Uk Improvements in or relating to uranium alloys
GB984846A (en) * 1964-02-11 1965-03-03 Atomic Energy Authority Uk Improvements in or relating to uranium alloys
US3266890A (en) * 1964-03-23 1966-08-16 Greenspan Jacob Structural, high strength uranium alloys
US3545966A (en) * 1968-02-27 1970-12-08 Etude La Realisation De Combus Manufacture of improved nuclear fuels
US3731101A (en) * 1971-04-14 1973-05-01 Nl Industries Inc Shipping container for radioactive material
US3780306A (en) * 1971-05-27 1973-12-18 Nat Lead Co Radioactive shipping container with neutron and gamma absorbers
US3888795A (en) * 1971-07-07 1975-06-10 Atlantic Richfield Co Uh' 3 'cermet
DE2446381A1 (de) * 1974-09-27 1976-04-15 Siemens Ag Strahlenschutzmantel aus uran
GB2118067B (en) * 1982-02-10 1985-06-12 Mitsui Mining & Smelting Co Radioactive waste sealing container

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Publication number Publication date
EP0146778A3 (en) 1985-12-27
DE3346355A1 (de) 1985-07-11
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CA1235002A (en) 1988-04-12
DE3346355C2 (de) 1985-11-07
US4650518A (en) 1987-03-17
DE3469467D1 (en) 1988-03-31
EP0146778A2 (de) 1985-07-03

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