RADIOAKTIVEM ABFALL UND/ODER GIFTMÜLL

Die Erfindung betrifft ein Behältersystem zur Zwischen- oder Endlagerung von radioaktivem Abfall und/oder Giftmüll. Zudem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Transport und zur Zwischen- oder Endlagerung von radioaktivem Abfall und/oder Giftmüll.

Die DE 80 06 393 beschreibt einen doppelwandigen Abschirmbehälter für radioaktive Abfälle. Zwischen den Wandungen ist ein befüllbarer Hohlraum, welcher mit

strahlenabsorbierenden Materialien ausgefüllt werden kann. Dabei kann es sich um Wasser, geeignete Lösungen, Beton, Schüttgut und andere strahlenabsorbierende Materialien handeln. Die Doppelwand ist an einem massiven Boden befestigt, welcher ebenfalls als Doppelwand ausgebildet sein kann. Zur Stabilisierung des Behälters werden Abstandshalter zwischen den Wänden eingesetzt. Des Weiteren kann der Zwischenraum durch Wände unterteilt werden, so dass die dabei entstehenden Kammern mit unterschiedlichem Abschirmmaterial befüllt werden können. Im Inneren des Behälters wird das radioaktive Material in einem

verschlossenen Behälter aufbewahrt.

Die EP 0 072 429 offenbart einen Behälter zur Langzeitlagerung radioaktiver Abfälle, welcher aus einem Behältergrundkörper und einer auf der äußeren Oberfläche aufgebrachten Schutzschicht besteht. Die Grundschicht ist vorgesehen, den Behälter vor Korrosion und mechanische Beschädigungen zu schützen, sowie das Austreten von Spaltprodukten zu verhindern.

Es ist problematisch, einen Korrosionsschutz in einem Behälter bereitzustellen, wobei der Behälter zugleich geeignet ist, radioaktive Materialien und/oder Giftmüll aufzubewahren. Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Möglichkeit bereitzustellen, ein Behältersystem zur Zwischen- oder Endlagerung von radioaktivem Abfall und/oder Giftmüll bereitzustellen, das geeignet ist, den radioaktiven Abfall und/oder den Giftmüll zu isolieren bzw. abzuschirmen und gleichzeitig einen geeigneten Korrosionsschutz aufweist und auch die langfristige Bergung bzw. Rückholbarkeit gewährt. Es ist zudem Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Behältersystem bereitzustellen, welches einfach und kostengünstig herzustellen ist und welches problemlos und sicher zur Zwischen- oder Endlagerung von radioaktivem Abfall und/oder Giftmüll mit einem Füllstoff befüllen lässt.

Diese Aufgaben werden dadurch gelöst, dass gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ein Behältersystem zur Zwischen- oder Endlagerung von radioaktivem Abfall und/oder Giftmüll bereitgestellt wird, wobei das Behältersystem einen ersten Behälter und einen zweiten Behälter umfasst, wobei der erste Behälter wenigstens teilweise den zweiten Behälter umgibt, derart, dass beide Behälter wenigstens teilweise ineinander verschachtelt sind, wobei der zweite Behälter ein radioaktives und/oder giftiges Material umfasst und zwischen dem ersten Behälter und dem zweiten Behälter ein Zwischenraum vorgesehen ist, in dem Füllstoff eingegossen und erhärtet werden kann. Dadurch besteht die Möglichkeit der langfristigen Bergung bzw. Rückholbarkeit bei gleichzeitig hohem Korrosionsschutz und Isolation.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst der Füllstoff ein Material aus Harz, insbesondere ein Reaktivharz mit einem Reaktionsmittel, Bernstein oder Kunststoff, das geeignet ist, den zweiten Behälter vor Korrosion zu schützen. Der zweite

Behälter umfasst vorzugsweise wenigstens teilweise Metall, insbesondere Stahl, und an seiner Außenseite ist wenigstens teilweise eine Lackschicht vorgesehen. Der erste Behälter umfasst vorzugsweise wenigstens teilweise Epoxidharz und/oder glasfaserverstärkten Kunststoff. Das Behältersystem dient der Zwischen- oder Endlagerung von radioaktiven Abfällen bzw.

Atommüll. Vorzugsweise wird die Zwischen- oder Endlagerung von hochradioaktivem Endmüll mit einem speziellen hitzebeständigen Epoxidharz mit einer Hitze- bzw.

Formbeständigkeit von bis zu 120 °C, insbesondere von bis zu 150 °C als Füllstoff gewährleistet.

Als Harz kann erfindungsgemäß beispielsweise ein flüssiges oder verflüssigbares Harz verwendet werden, welches für sich alleine oder in Verbindung mit einem Reaktionsmittel (z.B. Härter oder Beschleuniger) ohne Abspaltung flüchtiger Komponenten durch

Polymerisation oder Polyaddition aushärten (z.B. Duroplast). Beispielsweise kann das Harz ein durch Photoinitiation härtbares Acrylat sein, wenn die Polymerisation radikalisch durch UV- oder sichtbares Licht angeregt wird. Erfindungsgemäß wird unter Harz jedes zähflüssige Material verstanden, welches zumindest teilweise aus polymeren Materialien zusammengesetzt ist. Das Harz kann dabei ein Kunstharz oder ein Naturharz sein.

Als Kunstharz kann beispielsweise ein Phenol-Formaldehydharz (PF-Harz, Bakelit) verwendet werden. In diesem Fall kann die Polymerisation durch Polykondensation von Formaldehyd und Phenol erfolgen.

In einer alternativen Implementierung kann das Harz ein Aminoplast sein, beispielsweise Harnstoff-Formaldehyd (UF-Harz) oder Melamin-Formaldehyd-Harz (MF-Harz). Hier kann die Polymerisation durch Polykondensation von Formaldehyd mit Harnstoff, beispielsweise unter Zugabe von Salzsäure, oder Melamin, erfolgen.

Das Harz kann auch ein Polyester-Harz (UP-Harz), ABS-Harz oder ein Acrylnitril, Butadien oder Styrenharz sein, welche hinsichtlich der Festigkeit, Schlagfestigkeit und

Oberflächenhärte bevorzugt werden.

Vorzugsweise ist das Harz jedoch ein Epoxid-Harz mit einer Hitze- und Formbeständigkeit bis zu einer Temperatur von 120 °C, insbesondere bis zu einer Temperatur von 150 °C. Wenn ein solches Harz als Füllstoff im Zwischenraum (4) zwischen dem ersten Behälter (1) und dem zweiten Behälter (2) eingefüllt ist, dann können auch hochradioaktive Materialien im Behältersystem endgelagert werden, ohne dass dieses aufgrund der durch die Radioaktivität verursachten Hitzeeinwirkung in Mitleidenschaft gezogen wird. Als ein solches Epoxid-Harz kann unter anderem das von dem Unternehmen Lange + Ritter GmbH unter dem

Handelsnamen "L 326" vertriebene Epoxidharz verwendet werden, welches in Kombination mit dem Härter "260 S" aushärten kann.

In einer bevorzugten Implementierung kann das Harz auch ein Vinylesterharz sein, welches bis zu einer Temperatur von 180 °C form- und hitzebeständig ist. Ein solches Harz eignet sich als Füllstoff besonders gut, wenn das Behältersystem zur Zwischen- oder Endlagerung von hochradioaktiven Reaktor-Brennstäben als radioaktivem Abfall verwendet werden soll. Weitere Beispiele für Harze, die erfindungsgemäß als Füllstoffe verwendet werden können, umfassen Harnstoffharz, Alkydharz, Epoxidharz, Melaminharz, Phenolharz, Polyesterharz bzw. ungesättigtes Polyesterharz (UP), Polyurethanharz oder Polyamidharz.

In einer alternativen Implementierung kann als Harz auch ein Naturharz, wie beispielsweise Bernstein, verwendet werden, welches als nachwachsender Rohstoff in (nahezu) unbegrenzten Mengen zur Verfügung steht. Vorzugsweise kann das Harz durch die angenäherte

Summenformel CioHi ₆ 0+(H ₂ S) beschrieben werden. Für Bernstein ist die Haltbarkeit auch über längere Zeiträume, beispielsweise über mehr als 1 Mio. Jahre, wissenschaftlich nachgewiesen. Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der zweite Behälter durch wenigstens einen Abstandshalter im Verhältnis zum ersten Behälter fixierbar. Dadurch ist gewährleistet, dass sich ein Zwischenraum bildet. Vorzugsweise umfasst der Abstandshalter das gleiche Material wie der Füllstoff in dem Zwischenraum. Somit werden ein maximaler Korrosionsschutz und eine maximale Verbindung zwischen Füllstoff und Abstandshalter erreicht. Bei Verwendung eines Abstandshalters kann bei Einfüllung des Füllstoffes die Entstehung von Lufteinschüssen an der unteren Seite des zweiten Behälters effizient verhindert werden. Insgesamt wird hierdurch die gleichmäßige und homogene Auffüllung mit dem Füllstoff ermöglicht.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung umgibt der erste Behälter den zweiten Behälter vollständig und der Abstand zwischen dem zweiten Behälter und dem ersten Behälter beträgt allumläufig etwa 1 cm. Vorzugsweise ist eine Bodenplatte und/oder eine Deckelplatte des ersten Behälters entfernbar. Zum Schutz des inneren zweiten Behälters vor Korrosion aufgrund eindringender Feuchtigkeit, Sauerstoff und/oder Salz ist im

Zwischenraum zwischen beiden Behältern vorzugsweise ein wie oben beschriebener Füllstoff eingegossen und erhärtet. Gemäß weiteren bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung weist das Behältersystem einen Deckel und wenigstens zwei Behälter mit Gewindeführung auf. Somit wird der Deckelverschluss optimiert, was insbesondere bei der Endlagerung von hochradioaktivem Müll für eine hohe Isolation und damit Sicherheit sorgt. Vorzugsweise ist das Behältersystem als Tonne ausgestaltet und dabei ist in dem Deckel sowie dem oberen Tonnenteil ein Gewinde gefräst. Ist eine Gewindeführung in dem Deckel dem oberen

Tonnenteil vorgesehen, so kann Harz in diese Gewindeführung gepresst werden, was zusätzlich zur Abdichtung des Behältersystems beiträgt. Zusätzlich hat die Deckelinnenseite oben eine konkave Form, so dass beim Verschließen der Tonne Harz zwischen der

Tonnenaußenwand und der Deckelinnenwand gepresst wird. Auch ist es bevorzugt, wenn die Gewindeführung vertikale Unterbrechungen aufweist, so dass eine bessere Harzverteilung im Gewindegang ermöglicht wird. In diesem Fall wird der Deckel nach dem Schließen fest fixiert, so dass ein Wiederöffnen des Behältersystems erschwert oder verunmöglicht wird.

Vorzugsweise weist die erste Behälter (1) des Behältersystems abgerundete Kanten auf, so dass bei der Lagerung des Behältersystems im Endlager möglichen Änderungen der äußeren Druckverhältnisse im Lagerstock besser entgegengewirkt werden kann. Das Behältersystem kann auch durch die Gelegestärken an unterschiedliche Lagerstätten, wie beispielsweise Granit-, Tonschicht- und Salzstocklagerstätten, angepasst werden.

Vorzugsweise umfasst der erste Behälter (1) des Behältersystems ein bis zu 120 °C hitze- und formbeständiges Material, insbesondere Epoxidharz mit einer Hitze- und Formbeständigkeit bis zu einer Temperatur von mindestens 150 °C oder Vinylesterharz mit einer Hitze- und Formbeständigkeit bis zu einer Temperatur von mindestens 180 °C, oder besteht im

Wesentlichen aus einem solchen Material. Wenn der erster Behälter (1) des Behältersystems ein solches Material umfasst oder im Wesentlichen aus einem solchen Material besteht, dann eignet sich das Behälter System insbesondere zur Zwischen- oder Endlagerung von

hochradioaktivem Material, einschließlich hochradioaktiven Brennstäben als radioaktivem Abfall.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der erste Behälter (1) so ausgestaltet, dass er vor einer Zwischen- oder Endlagerung von dem erhärteten Zwischenmaterial gelöst werden kann und zur Herstellung von weiteren Behältersystemen wiederverwendet werden kann. In diesem Fall ist die Zwischen- oder Endlagerung des radioaktiven Abfalls oder Giftmülls besonders kostengünstig möglich. Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe auch durch ein Verfahren zum Transport und zur Zwischen- oder Endlagerung von radioaktivem Abfall und/oder Giftmüll gelöst. Das Verfahren umfasst die Schritte: a) Transportieren von radioaktivem Abfall und/oder Giftmüll in zwei wenigstens teilweise ineinander verschachtelte Behälter, wobei der erste Behälter wenigstens teilweise den zweiten Behälter umgibt und zwischen dem ersten Behälter und dem zweiten Behälter ein Zwischenraum vorgesehen ist, b) Eingießen eines Füllstoffs in den Zwischenraum im Vakuumzustand, und c) Aushärten des Füllstoffs unter Verwendung eines Harzes. Dadurch wird ein sicherer Transport von radioaktivem Abfall und/oder Giftmüll gewährleistet. Der Ausdruck„Aushärten des Füllstoffs unter Verwendung eines Harzes" hat

erfindungsgemäß zweierlei Bedeutung. Zum einen bedeutet es, dass der Füllstoff auch ein Nicht-Harz sein kann, wobei die Verbindung über einen Harz erfolgt. Zum anderen bedeutet es, dass das Aushärten des Füllstoffs unter Bildung eines Harzes erfolgt.

Um spezifische Eigenschaften des Harzes zu verändern (sowohl zur Herstellung des GFK- Behälters als auch zum Verfällen), können zur qualitativen Modifizierung, Füllstoffe und/oder Thixotropiermittel, wie beispielsweise Quarzmehl, Aluminiumhydroxide, Koalin, gemahlene Glasfasern und Basaltfasern, sowie amorphe Kieselsäure angewendet bzw.

beigemischt werden.

Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe auch durch die Verwendung eines Behältersystems nach dem ersten Aspekt der Erfindung zur Zwischen- oder

Endlagerung in der Giftmülltonne oder der Atommülltonne gelöst. Vorzugsweise wird C-Glas für die Giftmülltonne verwendet oder ECR-Glas für die Atommülltonne, insbesondere wird kontaminierter Atommüll in einer Tonne aus Epoxidharz in gepresster Form endgelagert, wobei der Deckel der Tonne mit der Tonne an den Flanken mit Harz verklebt und mit Wickellaminat endversiegelt wird.

Vorzugsweise kann vor der Zwischen- oder Endlagerung und nach Erhärten des

Zwischenmaterials der erste Behälter (1) beschädigungsfrei entfernt werden. In diesem Fall wird nur das erhärtete Zwischenmaterial mit eingeschlossenem zweiten Behälter und dem radioaktiven Abfall oder Giftmüll zwischen- bzw. endgelagert, während der erste Behälter zur Herstellung von weiteren Behältersystemen (3) wiederverwertet werden kann.

Die Gift- oder Atommülltonne kann nach Lagerung in einer geeigneten Lagerstätte vorzugsweise auch wieder zur Qualitätskontrolle oder Rückgewinnung geborgen werden. Nachfolgend wird die Erfindung anhand sechs bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnungen weiter im Detail erläutert.

Fig. 1 zeigt ein Behältersystem gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 2 zeigt eine GFK-Tonne gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 3 zeigt eine im Nass- bzw. Heißpressverfahren hergestellte GFK-Tonne gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 4 zeigt schematisch die Vorrichtung zum Befüllen des Behältersystems mit Füllstoff gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 5 zeigt eine GFK-Tonne, bei dem im Wickelverfahren Laminat aufgebracht ist zur Endversiegelung der Tonne gemäß einem fünften bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung; und

Fig. 6 zeigt eine GFK-Tonne beim Befüllen mit Atommüll gemäß einem sechsten

Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Wie in Fig. 1 zu erkennen ist, umfasst das Behältersystem 3 zur Zwischen- oder Endlagerung von radioaktivem Abfall und Giftmüll einen ersten Behälter 1 und einen zweiten Behälter 2 gemäß dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Der erste Behälter 1 umgibt vollständig den zweiten Behälter 2 und der Abstand zwischen dem zweiten Behälter 2 und dem ersten Behälter 1 beträgt allumläufig 1 cm. Beide Behälter 1 , 2 sind somit ineinander verschachtelt. Der zweite Behälter 2 umfasst ein radioaktives Material, das schwach bis mittel radioaktiv ist. Zwischen dem ersten Behälter 1 und dem zweiten Behälter 2 ist ein

Zwischenraum 4 vorgesehen, in dem Füllstoff 5 eingegossen und erhärtet werden kann. Fig. 2 zeigt eine GFK-Tonne gemäß dem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Der Deckel 7 für die GFK-Tonne wird zusammen mit der GFK-Tonne hergestellt. Die Deckelinnenseite hat oben eine konkave Form, die die Funktion aufweist, dass beim Verschließen der Tonne Harz zwischen der Tonnenaußenwand und der Deckelinnenwand gepresst wird. Die Rundungen 8 erhöhen wie bei der Tonne die Druckfestigkeit.

Fig. 3 zeigt eine im Nass- bzw. Heißpressverfahren hergestellte GFK-Tonne 9 gemäß dem dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei die verwendeten Materialien Epoxidharz und Glasfasergewebe sind. Am Boden ist ein von außen verklebter

angeschliffener Abstandshalter 10 aus Harz angebracht. Die Verwendung von Harz sowohl als Abstandshalter als auch als Korrosionsschutz im Zwischenraum zwischen den zwei Behältern zur Zwischen- oder Endlagerung von radioaktiven Abfällen ist eine Idee der vorliegenden Erfindung.

Fig. 4 zeigt ein viertes bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung zum Befüllen des Harzes in den Zwischenraum 4. Fig. 4 zeigt einen Edelstahldeckel 11 zum Vakuum- Verharzen, wobei am Deckel ein befestigter Harzeinfüllstab 12 aus Edelstahl, der in der Länge zum Tonnenboden reicht, angebracht ist. Das zu befüllende Harz 13 und die

Vakuumpumpe 14 sind ebenfalls in Fig. 4 zu sehen. Weiter ist ein Feinstaubfilter 15 bei direkter Einlagerung in die GFK-Tonne zu erkennen.

Fig. 5 zeigt ein fünftes bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei die GFK- Tonne 16 mit einem GFK-Deckel 17 gezeigt ist. Der Zwischenraum ist mit Harz 18 befüllt. Des Weiteren ist ein im Wickelverfahren aufgebrachtes Laminat 19 mit vier bis fünf Lagen zur Endversiegelung von Tonne und Deckel angebracht, wobei auf beiden Seiten im Abstand von etwa 15 cm überlappend das Laminat angebracht ist. Dieser Behälter 20 ist zur Lagerung von Atommüll geeignet. Fig. 6 zeigt eine GFK-Tonne 21 gemäß dem sechsten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Des Weiteren ist in Fig. 6 ein beim Verfällen mit Atommüll eingebautes Leerrohr 22 zu erkennen, das so dimensionierbar ist, dass der Einfüllstab vom Vakuumdeckel passt. Der gelagerte Atommüll 23 ist auch in Fig. 6 zu erkennen. Bei dem äußeren Behälter kann es sich vorzugsweise um einen Abschirmbehälter aus einem die radioaktive Strahlung abschirmenden Material mit einer geringen Oberflächenrauigkeit handeln. Eine Boden- und Deckelplatte des äußeren Behälters lässt sich vorzugsweise entfernen. Zwischen beiden Behältern befindet sich ein Zwischenraum, der während des Transports des radioaktiven Materials leer sein kann. An der Endlagerstätte kann der Zwischenraum mit korrosionsbeständigem Harz, beispielsweise Bernstein, ausgefüllt sein. Nach dem Aushärten des Harzes kann durch das Entfernen der Boden- und Deckelplatte des äußeren Behälters der mit einer Harzschicht ummantelte Innenbehälter mit radioaktivem Abfall aus dem Abschirmungsbehälter entfernt werden. Vorzugsweise kann der

Abschirmungsbehälter zur Kostensenkung für weitere Transporte wiederverwendet werden, während der korrosionsgeschützte Innenbehälter mit radioaktivem Abfall in der

Endlagerstätte eingelagert werden kann. Die spezielle Form des inneren Behälters der zwei ineinander geschachtelten Behälter durch Dimension und Größe ist besonders zur Zwischenoder Endlagerung von radioaktiven Abfällen geeignet, wie sie beispielsweise durch das Absinken von Schwermetallen auf den Behälterboden entstehen.