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Verfahren zur Tieflac,erung von flüssigen oder rieselfähigen radioaktiven
oder giftigen Abfällen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Tieflagerung von
flüssigen oder rieselfähigen radioaktiven oder giftigen Abfällen durch Einbringen
in unterirdische Hohlräume von Salzgestein, die durch Bohrungen mit der Erdoberfläche
verbunden sind.
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Radioaktive Abfälle dieser Art werden in unterirdische Salzkaverken
gelagert, da das Salzgestein vollkommen dicht und für Flüssigkeit undurchlässig
ist. Es ist nun bekannt die radioaktiven Abfälle vor der Einlagerung einzukapseln,d.h.
mit Bindemitteln in Fässer zu geben und diese Fässer dann in die unterirdischen
Salzkavernen einzubringen. Diese Lagermethode ist jedoch unwirtschaftlich, da bei
großen Mengen vorn Abfällen die Kapselung wie die Lagerraumausnutzung und die hohen
Bindemittelanteile kostenintensiv sind.
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Die Erfindung hat nun zur Aufgabe, ein wirtschaftlicheres Verfahren
zur Tieflagerung von flüssigen oder rieselfähigen radioaktiven
oder
giftigen Abfällen anzugeben.
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Zur.Lösung dieser Aufgabe wird gemäß dem Verfahren nach der Erfindung
vorgeschlagen, die Abfälle in transportfähigen Behältern ungekapselt anzuliefern,
sowie mittels Druck- oder Schwerkraft direkt aus dem Behälter in die Füllbohrungen
einzubringen und vor, während oder nach dem Füllvorgang mit Salzgrus in einem Verhältnis
zu mischen, bei welchem das Gut noch schütt- bzw. rieselfähig bleibt. Nach einer
Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann dabei zusätzlich eine die Mischung
aushärtende, die Rieselfähigkeit zunächst nicht: beeinträchtigende Beimengung in.
einem Verhältnis oder einer Zusammensetzung zugemischt werden, bei welcher die Erstarrung
des gemisches erst nach dem Einbringen mit Verzögerung in den Hohlräumen erfolgt.
Diese Beimengung kann aus für Verfestigungszwecke an sich bekanntem Zement, Bitumen
oder in den Eigenschaften ähnlich organischen Substanzen bestehen. Bei einem abgewandelten
Verfahren nach der Erfindung iür schütt- und rieseìfähiges GuL wird in vorteilhafter
Weise dieses Gut durch die Granulierung endloser Fäden eines Beton- oder Bitumenverdampfer-Konzentratgemisches
hergestellt. Darüberhinaus ist es auch möglich, das Gut durch Wirbel oder Sprühtrocknung
zu erzeugen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren kann mit Vorteil in einem Salzbergwerk
mit mehreren untereinander liegenden, nicht mehr befahrenen Abbaukammern eingesetzt
werden, wobei nach einem weiteren Erfindunysgedanken die Abbaukammern vom übrigen
Grubengelände abgetrennt und abgeschirmt sind und sie untereinander durch Öffnungen
mit Fall-und Rutschstrecken verbunden sind.
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Im folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren anhand einiger schematischer
Darstellungen erläutert: Figur 1 zeigt schematisch den Transport und die Lagerung
flüssiger Abfälle Figur 2 einen dazu erforderlichen speziellen Behälter Figur 3
schematisch den Transport und die Lagerung verfestigter, schütt- und rieselfähiger
Abfälle
Figur 4 die Abbaukammern eines für das erfindungsgeruäße
Tieflagerungsverfahren geeigneten Salzbergwerkes.
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Wie bereits eingangs erwähnt besteht der Zweck der Erfindung darin,
einen sicheren Transport und eihe sichere Lagerung ungekapselter radioaktiver Abfälle
unter Wahrung wirtschaftlicher Gesichtspunkte zu ermöglichen. Dabei wird durch ingenieurtechnische
Maßnahmen Sorge getragen, daß an keiner Stelle des Systems Aktivität frei werden
kann. Der Transport und die Lagerung vorwiegend flüssiger Ab fälle kann wie in der
Figur 1 gezeigt durchgeführt werden. Danach werden die Verdampferkonzentrate nicht,
wie bisher, mit Beton oder Bitumen vermischt und in Fässer gefüllt. Sie sind vielmehr
noch pumpfähig und werden in einem speziellen Beh.lter -transportiert. Dieser Behälter
9 ist in der Figur 2 näher dargestellt.
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Gemäß der Figur 1 werden die zu lagernden Abfälle in dem Behälter
9 mittels des Fah-cz.euges 10 angeliefert. Der Behälter 9 kann direkt an die Einfüllöffnung
11 des Ladeschachtes 12 angeschlossen werden Der Ladr--schacbt 12 führt senkrecllL
in lie für die Lagerung vorgesehene kaverne 2 des Salzstockes 1. Zum Druckausgleich
ist die liaverne 2 durch eine Atmungsbohrung 6 und eine dieser vorgeschalte'-ten
Filteranlage 7 mit der Erdoberfläche verbunden. Im unteren Teil der Kaverne 2 sainmeln
sich die einzulagernden Abfälle 4. Sie können mit einer gesättigten Salzlösung 5
überdeckt sein. In die Ladebohrung 12 mündet seitlich'ein zusätzlicher Schacht 13,
der eine Einfüllöffnung 14 aufweist. Durch diese Einfüllöffnung 14 kann den durch
die Bohrung 12 rieselnden Abfällen Salzgrus aus der Lagerstätte 15 in beliebigem
Umfang zugemischt werden. Falls eine Förderung durch den freien Fall nicht ausreichend
ist, kann an den Transportbehälter 9 eine Druckgasversorgung 8 zur Unterstützung
der Förderung angeschlossen werden. Die in der Kaverne 2 einzulagernden Abfälle
4 können sowohl in flüssigerals auch in fester und rieselfähiger Form vorliegen.
Der Salzstock 1 ist für Flüssigkeiten vollkommen undurchlässig. Um ein Auslaugen
der Kaverne 2 im Salzstock 1 durch das in den flüssigen Abfällen bzw. dem Flüssigwaste
vorhandene Wasser zu verhindern wird über den Schacht 13 Salzgrus in Überschuß zugegeben,
was zur Überführung des Wassers in eine gesättigte Salzlösung führt.
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Der für die Tieflagerung geeignete Behälter 9 besteht nach der Figur
2 aus einem Tank 16 der mit einer Abschirmung 17 umgeben ist und in einem Gestell
bzw. einer Container-Palette 18 fest verankert ist. Der Behälter weist eine Inspektionsöffnung
19 sowie einen abgeschirmten Druckluft- bzw. Abluftanschluß 20 auf. Am Boden des
Behälters befindet sich ein Entleer- bzw. Füllventil 21 mit axial verschieblichem
Doppelflansch, welches ebenfalls mit einem Abschirmdeckel 22 versehen ist und sich
direkt an die Einfüllöffnung des Ladeschachts anschließen läßt.
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Das Gestell 18 entspricht handelsüblichen Binnencontainern und kann
somit sowohl auf Schiene als auc auf Straße den Vorschriften entsprechend sicher
transportiert werden. Darüberhinaus dient es als Stoßabsorber bei auftretenden Unfällen.
Der Tank entspricht in seiner Konstruktion einem Typ B - Behälter gemäß den Vorschriften
für den Transport von radioaktiven Stoffen. Der auswechselbare Innentank 16 kann
über den Doppelflansch des Ventiles 21 kcnt:arlinationsfrei an die Beladeöffnung
an und abgekuppelt werden. Das Ventil 21 kann im Falle eines Unfalles nicht abreissen.
Die Füllung des Tankes 16 erfolgt unter Druckaufgabe über den Druckluftanschluß
20, die Entleerung izann über ein Gaspolster erfolgen. Die ab7eschirinte Druckluft
bzw. Abluftleitung 20 dient im ersten Yall zuln kontrollierten Luftaustritt, im
zweiten fall zum Einleiten des Druckgases.
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In der Figur 3 ist das Prinzip der Lagerung verfestigter schütt-und
rieselfähiger radioaktiver Abfälle dargestellt. Auch hier befindet sich die Kaverne
2 in dem Salzstock 1. Diese Kaverne 2 ist durch einen Schacht 26 mit der Erdoberfläche
verbunden, wobei der Schacht 26 zu einer Mischstation 23 führt und an einem Mischer
24 angeschlossen ist. Der Mischer 24 ist über eine weitere Leitung 27 direkt mit
dem Behälter 9 verbindbar, der in üblicher Weise auf einem Fahrzeug antransportiert
wird. Die Förderung der sich im Behälter 9 befindlichen flüssigen oder mindest rieselfähigen
Abfälle erfolgt in derselbn weise,wie eingangs beschrieben, mittels einer Druckgasversorgung
8. Innerhalb der übertägigen Mischstation 23 werden nun die angelieferten Abfälle
mit Zement und Salzgrus
oder Bitumen in dem Mischer 24 im Durchlauf
vermischt und anschließend über die Leitung 26 in die Kaverne 2 gepumpt, wo der
Brei abbindet und eine feste, erstarrte Halde 25 bildet. Bei dieser Art der Tieflagerung
ist die Aktivität somit gebunden, d.h.
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bei der Endlagerung liegt der sogenannte Waste in fester Form vor.
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die Durch/Zugabe von Salzgrus zum Zement kann eine Verringerung der
Verfestigungskosten erzielt werden.
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Dieses, in der Figur 3 geschilderte Verfahren der Tieflagerung kann
mit Vorteil insbesondere dann angewendet werden, wenn der Flüssigtransport als noch
nicht ausreichend gesichert erscheint. Bei dem rieselfähigen Gut ist an verfestigte
Abfälle gedacit, die in einem bestinuiiten Verhältnis mit Beton oder Bitumen fixiert
werden. Bei der Weiterverarbeitung kann diese breiförmige Substanz in einen festen
kernlosen Zustand ubergeführt werden, wobei maximale Korngrößen nicht überschritten
werden. Um diesen Zustand zu erreichen, wird nach der Erfindung die Granulierung
endloser Fäden vorgeschlagen, jedoch kann der gewunsehte Effekt auch durch Wirbel-
oder Sprühtrocknung erreicht werden. Zum Transport dieses rieselfähigen Gutes kann
derselbe Behälter verwendet werden, wie er in der Figur 2 dargestellt ist.
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Das vorgeschlagene Verfahren benötigt nur eine Kaverne, die nur durch
eine die Füllöffnung mit der Erdoberfläche verbunden ist und keinerlei zusätzliche
Einbauten aufweist. Das Verfahren ist daher sehr kostensparend.
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In der Figur 4 ist-ein Salzbergwerk schematisch aufgezeichnet, das
sich besonders günstig für diese vorgeschlagenen Verfahren der Tieflagerung eignet.
Bei diesem Salzbergwerk befinden sich in dem Salzstock 1 mehrere, übereinanderliegende
Abbaukammern 28, die nicht mehr befahren sind. Die Kammern stehen in Verbindung
mit einem Schacht 29. Dieser frühere Befahrungsschacht 29 wird nun von den Kammern
mittels der Trennwände 30 abgetrennt und abgeschirmt. Die einzelnen Kammern 28 werden
nun durch Rutschen 31 bzw. Schächte 32 untereinander verbunden, so daß durch eine
von der obersten Kammer nach Übertage führende Beffillöffnung 33 mittels einer Befüllstation
34 eine riesige Endlagerungsstätte direkt vom Transportfahrzeug aus
gefüllt
werden kann. Für die einzulagernden Abfälle gilt bei dieser Lagerstätte das bereits
eingangs Gesagte, d.h. in besonders günstiger Form können Abfälle in fester und
granulierter, d.h.
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rieselfähiger Form eingebracht werden.
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Eine Verbesserung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens hinsichtlich
seiner Sicherheit kann darüberhinaus noch dadurch erzielt werden, daß die Abfälle
bzw. der hochaktive "Waste" während des Transportes vorübergehend erstarrt zur Tieflagerungsstätte
gebracht wird. Unter "vorübergehend erstarrt" ist ein Zustand zu verstehen, bei
dem der "Waste" ab einer bestimmtes Temperatur pumpf3-hig ist und so he- und entladen
werden kann, während er zum Transport durch Kühlung ausreichend unter diesem Erstarrungs-
bzw. Gefrierpunkt gehalten wird. Das wiederverflüssigenkann durch Beendigung der
Kühlung oder durch zusätzliche Erwärmung erfolgen. Diese Art des Transportes ist
besonders wirtschaftlich bei hochaktiven Abfällen, da die Transportkosten durch
die verbesserten Sicherheitsbedingungen Während des Transportes verringert werden.
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Mit der Erfindung wird ein Tieflagerungsverfahren für radioaktive
Abfälle vorgeschlagen, das im Gegensatz zu der herkömmlichen Art der Tieflagerung
erheblich wirtschaftlicher ist. Unter der Voraussetzung eines durch ingenieurtechnische
Maßnahmeen sichergestellten Transportes von flüssigen Abfällen kann die Wirtschaftlichkeit
noch verbessert werden. Die eigentliche Tieflagerung der radioaktiven Abfälle kann
durch die Beimischung von Salzgrus ebenfalls in vorteilhafter Weise ungekapselt
durchgeführt werden. Die Gefahr des Auslaugen der Salzkaverne bzw. der Diffussion
in den Salzstock kann durch die Salzgruszugabe weitgehendst ausgeschaltet werden.