NO325825B1 - Fremgangsmate for tilvirkning av en beholder av stopt materiale, samt en slik beholder i form av avfallsbeholder for lagring av miljofarlige stoffer. - Google Patents

Abstract

Beholder for lagring av miljøfarlige stoffer, særlig for varig deponering av atomavfall. Beholderen er støpt av et mineralholdig materiale, særlig betongmateriale. Beholderen har en innsnevret åpning 12 som er innrettet for innsetting av et pluggformet lukkeorgan 34. Beholderens er tilvirket i ett integrert element uten materialoverganger eller skjøter. Den har groper eller knaster 16 i innerveggen.

Description

Framgangsmåte for tilvirkning av en beholder av støpt materiale, samt en slik beholder i form av en avfallsbeholder for lagring av miljøfarlige stoffer.

Oppfinnelsen gjelder en framgangsmåte som angitt i innledningen til patentkrav 1,

for tilvirkning av en beholder av støpt materiale, særlig en beholder for miljøfarlige stoffer som skal oppbevares over lang tid under særlig sikre forhold, upåvirket av klimatiske og andre påvirkninger. Den omfatter også en beholder som angitt i innledningen til patentkrav 5, i form av en avfallsbeholder for lagring av miljøfarlige stoffer.

Bakgrunn

Det er behov for en beholder med særlig robuste egenskaper, som er egnet til langvarig oppbevaring av miljøfarlig avfall, for eksempel atomavfall. Slike beholdere kan tilvirkes av forskjellige støpemasser, for eksempel av betong med eller uten tilslagsstoff. Støpingen av slike beholdere, som både må være ekstremt tette og ekstremt mekanisk solide, stiller krav til støpeform og støpeprosess, som det har vært vanskelig å fylle.

Ved kjente beholdere av betong har det, på grunn av den indre støpeforma, vært nødvendig å tilvirke beholderne i to eller flere deler som er blitt sammenføyd etter herding. Slike sammensatte støpte beholdere har ikke vært tilfredsstillende for opptak av atomavfall, hovedsakelig på grunn av usikkerhet med hensyn til levetid.

Ved beholdere hvor hoveddelen har vært støpt i ett stykke, har det vært nødvendig å lage en forholdsvis stor fylleåpning, for å kunne ta ut de indre formdelene. Monteringen av det nødvendige store lokket har skapt tilsvarende levetidsproblemer.

Det er til nå ikke kjent industrielle framgangsmåter for tilvirkning av slike beholdere, som har vært tilfredsstillende.

Fra belgisk patentskrift 699460 (Van Hove, 1967) er det kjent å bruke en oppblåst "pølse" eller "ballong" som kjerne for støping av et hult legeme. For støping med et støpemateriale med høy vekt, som betong eller liknende, vil en slik kjerneform ikke ha tilstrekkelig stabilitet.

Fra EP-patentskrift 0040579 (Arbed, 1981) er det kjent å belegge ei oppblåst ballongaktig form med et betongsjikt for å skape en flaskeformet beholder. Dette har ikke gitt grunnlag for å skape en avfallsbeholder med de styrke- og levetidsegenskaper som kreves for det foreliggende formålet.

Fra fransk patentskrift 2.631.278 (Leviel 1989) er det kjent å fylle mellomrommet mellom to oppblåste sekkformete strukturer med en granulært materiale for å skape en beholder med vilkårlig form. Heller ikke denne framgangsmåten tillater tilvirking av en solid avfallsbeholder.

Fra US-patentskrift 2.517.902 (Luebkeman, 1950) er det kjent å lage indre støpeformer for støping av hulrom ved hjelp av en granulær masse som blir presset til riktig form i en fleksibel sekk under høyt trykk og som etter herding av tilført støpemasse kan oppløses og helles ut av det ferdige støpeobjekt. En slik støpeform kan ikke benyttes for beholdere med kapasitet i den størrelsesorden det er tale om ved oppfinnelsen, fra 100 til 1000 dm3

Fra britisk patentskrift 1589871 (Conder Group 1981) er det kjent å støpe en betongtank i et hull i bakken med ei indre støpeform satt ned i form av en trykksatt gummisekk. Denne løsningen krever at det støpes en sokkel som den indre forma kan støtte seg mot og det kreves forholdsregler for å hindre at den luftfylte gummisekken flyter opp i den flytende støpemassen. Det er tvilsomt om styrkeegenskapene for sterkt trykksetting kan kombineres med den tynne veggtykkelsen som kreves for å hente den indre forma ut gjennom en trang åpning.

Fra EP-patentsøknad 091 175 (Dulvelaar 1983) er det kjent en vernebeholder med så stort innerrom, at det ved plassering av en avfallsbeholder i vernebeholderen blir igjen et mellomrom på alle sider, hvor det kan innføres en fylling som øker håndteringssikkerheten. Som eksempel på fylling nevnes en masse eller en gass.

Fra UK-patentsøknad 2292332 (Harper 1994) er det kjent en støpeprosess for å tilvirke en pæreformet beholder mellom ei ytterform og ei innerform laget ved å fylle en elastisk sekk med ei fyllmasse.

Tross flere forslag til utforming av indre støpeformer med fleksible sekker, har det ikke vært mulig å finne enn løsning som har vært anvendelig for tilvirking av avfallsbeholdere av en viss størrelse og med strenge krav til egenskapene.

Formål

Hovedformålet med oppfinnelsen er å skape en forbedret framgangsmåte for tilvirkning av en beholder av støpt materiale, særlig en beholder for stoffer som skal oppbevares over lang tid under særlig sikre forhold, upåvirket av klimatiske og andre påvirkninger. Det er særlig viktig å skape grunnlag for langsiktig lagring av farlige stoffer, så som atomavfall.

Det er også viktig å skape en slik beholder som har særlig lang levetid og særlig stor mekanisk styrke og tetthet. Det ønskes en beholder som gjør det mulig å lagre avfall lekkasjesikkert i meget lang tid, fortrinnsvis flere hundre år.

Mer spesifikt er det et viktig formål å skape en framgangsmåte som gir mulighet for å støping i ett stykke og med trang åpning. Beholderen og framgangsmåten må være særlig egnet for støping med betongmasser, med eller uten tilslagsmateriale, og må kunne gi beholdervegger uten skjøter eller overganger med risiko for lekkasje.

Det er videre et formål å skape en beholder som kan lukkes på en sikker og lekkasjefri måte, også med lang holdbarhet på lukkingen.

Oppfinnelsen

Oppfinnelsen framgår av patentkravene, idet patentkrav 1 angir en framgangsmåte for tilvirkning av en beholder av støpt materiale, særlig en beholder for avfall som skal oppbevares over lang tid under særlig sikre forhold, upåvirket av klimatiske og andre påvirkninger. Den omfatter også en beholder som angitt i innledningen til patentkrav 5, i form av en avfallsbeholder for lagring av miljøfarlige stoffer..

En slik beholder virker gunstig bruksmessig og er dessuten tilrettelagt for rasjonell tilvirkning. Den vil være særlig tett og levedyktig dersom den tilvirkes av betong med innhold av mineralet aplitt.

Med framgangsmåten i samsvar med oppfinnelsen blir det mulig å foreta industriell tilvirking av den nye beholderen av betong og liknende støpematerialer, særlig beholdere for bruk som avfallsbeholdere for miljøfarlige materialer og avfall. Framgangsmåten i samsvar med oppfinnelsen gjør det mulig å forsyne åpningen med gjenger integrert i støpematerialet. Dette gjør det mulig å foreta en sikker og varig tetning av beholderen med materialintegrasjon mellom beholderen og lukkeelementet. Dette har ikke vært oppnådd på tilsvarende måte tidligere.

Den foreslåtte anordningen for gjennomføring av denne framgangsmåten gir mulighet for effektiv tilvirkning ved støping i ett stykke, med lave formkostnader.

I de uselvstendige patentkravene er det angitt særlig fordelaktige trekk ved oppfinnelsen. Ytterligere detaljer vil gå fram av den etterfølgende eksempelbeskrivelsen.

Eksempel

Oppfinnelsen er nedenfor beskrevet nærmere under henvisning til tegningene, hvor Fig. 1 viser et perspektivriss av en utførelsesform av en avfallsbeholder i samsvar med oppfinnelsen, hvor indre deler er vist med røntgenriss,

Fig. 2 viser et vertikalsnitt gjennom beholderen i Fig. 1,

Fig. 3 viser et sideriss av ei innerform som kan brukes for å tilvirke avfallsbeholderen i Fig. 1 og 2, mens Fig. 4 viser et vertikalsnitt gjennom ytter- og innerform oppstilt for støping. Figurene 1 og 2 viser et eksempel på en utførelsesform av en støpt avfallsbeholder 11 i samsvar med oppfinnelsen. Avfallsbeholderen 11 har kubisk ytterform med en fylleåpning 12 sentralt i toppflata 13. Avfallsbeholderens 11 indre rom 14 er i eksemplet generelt eggformet med vertikal hovedakse. Fylleåpningen 12 har gjenger 15 i åpningsveggen, for innskruing av en tetteplugg (ikke vist). I tillegg kan avfallsbeholderen 11 ha innstøpt festeorgan for løfteutstyr, som vist i Figur 4, selv om det er mulig håndtere en fylt avfallsbeholder med gaffelløfter eller liknende.

Avfallsbeholderen 11 har i eksemplet et mønster av groper 16 i innerveggen for å øke ved heftet mellom ifylt avfallsmasse og beholdervegg. Som beholdermateriale kan det brukes enhver hensiktsmessig form for støpemasse som herder til nødvendig fasthet og som har en levetid som er tilpasset lagringsbehovet. Videre kan det stilles krav til strålingsskjerming, slagstyrke, diffusjonstetthet og andre kvaliteter.

Sideveis ut fra fylleåpningen 12 er det laget en kanal 17 for lufting under fylling. Kanalen eller luftåpningen 17 er i eksemplet utformet med gjenger, slik at det etter fylling kan settes i en lukkeplugg i samme materiale som avfallsbeholderen ellers. Det vil nedenfor bli forklart hvordan støpeforma tilrettelegges for dannelse av kanalen 17.

Avfallsbeholderens lukkeplugg er betegnet med henvisningstall 34.

I Figur 3 er det vist en indre formdel 18 for tilvirkning av avfallsbeholderen 11 i Figur 1 og 2. Den indre formdelen 18 blir tilvirket på grunnlag av et formlegeme eller "plugg" som er laget med form og overflatestruktur slik en ønsker den indre veggen og tømmeåpningen

12 i avfallsbeholderen 11 skal være.

En slik plugg kan lages av kjent materiale på kjent måte og henges opp slik at den er tilgjengelig fra alle sider. Den blir dekket med en rennbar masse som kan herde til en elastisk substans, for eksempel silikon. Etter herdingen kan så dette dekksjiktet vrenges av pluggen, slik at det dannes en indre formdel eller innerform 18 som vist i Figur 3.

Ved en alternativ utførelsesform kan det lages ei hul matrise i samsvar med beholderens innside, som så kan brukes for rotasjonsstøping med en herdende, elastisk masse. Etter herding kan så denne "sekken" 18 trekkes ut av matrisa og brukes som indre formdel. Den vil da ha ei overflate med knotter eller vorter 19 i et jevnt mønster for dannelse av groper 16 (Figur 2). Alternativt kan innerforma 18 ha groper for dannelse av knaster i den ferdige beholderveggen.

I Figur 4 er det vist et snitt gjennom ei komplett støpeform for støping av en avfallsbeholder 11 i samsvar med oppfinnelsen. Det er anordnet ei kasseformet ytterform 20 med åpning oppover, for ifylling av støpemasse. I ytterforma 20 er det plassert ei innerform 18 som beskrevet ovenfor, slik at det dannes mellomrom til alle sider. Under innerforma 18 er det plassert en støttekloss 21 av samme materiale som avfallsbeholderen skal støpes av og som dermed vil bli tett integrert med det materialet som under støpingen fylles i mellomrommet 22 mellom de to formene 18 og 20.

Innerforma 18 holdes av en ringformet klave 23 som omslutter den øvre enden 24 av innerforma. Klaven 23 er festet til en bærebøyle 24 som strekker seg over formsammenstillingen og som har et løfteøye 25 og to nedragende armer 26 med en gripelabb 27 ved den nedre enden. Gripelabbene 27 er innrettet for føres i løsbart og svingbart inngrep med et par gripebeslag 28 utvendig på ytterforma 20. Gripebeslagene 28 er i eksemplet plassert så nær en horisontal akse gjennom formsammenstillingens tyngde-punkt som mulig, for å kunne vende formsammenstillingen, for eksempel for å tømme innerforma 18 for fyllmateriale etter herding. Bruken av dette fyllmaterialet vil bli beskrevet nedenfor.

Klaven 23 er festet til klaven 23 med to oppragende stenger 29 og 30 med mutter 31 på oversida av klavens 23 åk ved løfteøyet 25.

For å danne luftekanalen 17 blir det i støpeforma satt inn en gummiplugg festet på ei bærestang som igjen holdes av ytterforma 20.

For å holde innerforma 18 utspilt under støpingen, blir den fylt med et rennbart material 32 med tilstrekkelig høy spesifikk vekt.

Ved å fylle opp et bunnlag 33 i ytterforma 20, og deretter fylle ytterforma 20 med støpemasse og innerforma 18 parallelt med rennbar fyllmasse 32, vil det oppnås balanse i oppdrift og tyngde for innerforma 18, slik at vektbelastningen på dens oppheng reduseres vesentlig.

Som rennbar fyllmasse 32 kan det brukes forskjellige kvaliteter væskeformet eller granulert materiale som kan helles inn og ut av innerforma 18.

Etter herdingen av støpematerialet i avfallsbeholderen 11, kan innerforma 18 tømmes for fyllmasse 32, for eksempel ved at hele formstrukturen svinges rundt om en aksel (ikke vist) til en tømmestilling, eller ved utsuging. Deretter kan den elastiske innerforma 18 trekkes ut av avfallsbeholderen 11 og gjøres klar for støping av en ny avfallsbeholder.

Som støpemasse kan det brukes hensiktsmessige betongkvaliteter med eller uten tilslagsstoff. Det kan for eksempel brukes mangan tetraoksid (MnS04) som er støvpartikler fra smelteverk og som kan være sfæriske. Det er særlig fordelaktig dersom betongen tilsettes aplitt. Dette øker styrke, tetthet og levetid.

Som armering kan det brukes karbonfibre som kan være fordelt i støpemassen når den fylles på i formbar tilstand. Det kan også brukes andre former for armering der dette er forenelig med kravene til styrke og levetid.

Beholderens ytterform kan avvike fra den viste kubiske, idet den kan ha andre parallellepipediske former, sylindrisk, flaskeformet eller ballongformet.

Beholderen i samsvar med oppfinnelsen kan brukes for flere formål hvor det skal lagres og/eller transporteres krevende materiale, enten i forbindelse med en produksjonsprosess, for eksempel kjemiske aggressive stoffer, eller tilsvarende avfallsstoffer.

Beholderen i samsvar med oppfinnelsen kan også være skallformet, med en omsluttende dekkdel av et annet materiell, slik at beholderen blir tilrettelagt for håndtering og stabling ved lagring.

Claims (8)

1. Framgangsmåte for tilvirkning av en beholder (11) av støpt materiale, særlig av en avfallsbeholder for forurensende materiale, så som atomavfall, med et hulrom (14) som er tilgjengelig gjennom en innsnevret fyllåpning (12), hvor det som indre støpeform brukes en sekk (18) av et bøyelig materiale som holdes utspent i ei ytterform (20) under ifylling og herding av støpemassen og som etter herdingen fortrinnsvis tømmes for sitt innhold og trekkes ut av hulrommet i den ferdige beholderen, karakterisert ved at den sekkformete innerforma (18) parallelt med ifyllingen av støpemasse i ytterforma (20) tilføres et rennbart materiale med en spesifikk vekt som er noe mindre enn støpemassens spesifikke vekt.

2. Framgangsmåte i samsvar med patentkrav 1, karakterisert ved at tømmingen av innerforma (18) skjer ved utsuging.

3. Framgangsmåte i samsvar med et av patentkravene 1 til 10 karakterisert ved at det som rennbart materiale brukes et granulat, særlig mangantetraoksid.

4. Framgangsmåte i samsvar med et av patentkravene 1 til 3, karakterisert ved at det som innerform brukes en sekk (20) som blir tilvirket ved belegging av en formplugg med en herdende, elastisk substans, særlig silikongummi.

5. Beholder for lagring av miljøfarlige stoffer, særlig for deponering av atomavfall, hvor i det minste beholderens (11) indre rom (14) er støpt av et mineralholdig materiale, særlig betongmateriale, og hvor beholderen har en innsnevret fyllåpning (12) som er innrettet for innsetting av et pluggformet lukkeorgan (34), karakterisert ved at i det minste beholderens (11) indre vegg er tilvirket i ett integrert element uten materialoverganger eller skjøter og at støpematerialet i det minste for den indre veggdelen er tilsatt aplitt.

6. Beholder i samsvar med patentkrav 5, karakterisert ved at det indre rommet (14) er generelt kuleformet, særlig eggformet eller dråpeformet, med vertikal hovedakse.

7. Beholder i samsvar med et av patentkravene 5 - 6, karakterisert ved at åpnings-området (12) har gjenger (15) for innskruing av et motsvarende lukkeorgan (34).

8. Beholder i samsvar med et av patentkravene 5 - 7, karakterisert ved at det indre rommets vegg har vaffelmønster eller et mønster av groper (16), for å øke overflatearealet.