Übergangslager für hochradioaktiven Abfall

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein Übergangslager für hochradioaktiven Abfall. Das Übergangslager weist Behälter zur Aufnahme des Abfalls und ein Kühlsystem zum Abführen der bei der Lagerung des Abfalls entstehenden Wärme auf. Zum Kühlsystem gehören sowohl eine Kühlluftführung, als auch ein Kühlmittelkreislauf für ein Kühlmedium, das im Kreislauf zwischen im Lagerraum erzeugte Wärme abführenden Kühlmittelleitungen und einer außerhalb des Lagerraums angeordneten Wärmesenke geführt ist.

[0002] Übergangslager dienen zur Aufbewahrung aufbereiteten hochradioaktiven Abfalls bis zu dessen Wiederverwendung oder bis zum Einbringen in ein Endlager. Solche Abfälle entstehen bei der Wiederaufarbeitung von Kernbrennelementen nach ihrer Nutzung in einem Kernreaktor. Radioaktive Abfälle sind aber auch beim Herstellen radioaktiver Leuchtstoffe oder aus Isotopenlaboratorien zu beseitigen.

[0003] Vor ihrer Lagerung werden die hochradioaktiven Stoffe konzentriert. Sie werden in geeigneten Trägersubstanzen oder als Kalzinat, das bei der Wiederaufarbeitung anfällt, eingelagert. Als Trägersubstanz eignet sich beispielsweise Borosilicatglas. Es ist bekannt, die hochradioaktiven Stoffe in nicht rostenden gasdichten Stahlbehältern einzuschließen. Der hochradioaktive Abfall ist nach seinem Einschluß in Lager zu überführen, die strahlenabschirmend wirken. Darüberhinaus ist aber auch dafür Sorge zu tragen, daß die bei der Lagerung infolge des Zerfalls der radioaktiven Stoffe entstehende Wärme, die als « Nachzerfallswärme » bezeichnet ist, abgeführt wird, damit die den radioaktiven Abfall enthaltenden Behälter und gegebenenfalls die den radioaktiven Abfall enthaltende Trägersubstanz selbst nicht durch die Wärmeentwicklung überhitzt wird. Das Lager wird deshalb gekühlt.

[0004] In der US-PS 3 866 424 wird ein Lager für radioaktiven Abfall beschrieben, bei dem die den Abfall enthaltenden Abfallbehälter in Lagerrohre eingebracht sind, die mit einer Kühlflüssigkeit gefüllt sind und darüberhinaus ein Kühlbad durchdringen. Das Kühlmedium des Kühlbades wird in einem Primärkühlkreislauf über einen Wärmetauscher geführt, der außerhalb des Lagerraumes angeordnet ist. Im Wärmetauscher gibt das Kühlmedium seine mitgeführte Wärme an einen Arbeitsmittelkreislauf mit Kompressor und Turbine ab. Zum Schutze gegen Überhitzung und zur Redundanz des Systems sind für das Kühlbad selbst, aber auch für die Kühlflüssigkeit, die sich in den Lagerrohren befindet, zusätzliche sekundäre Kühleinrichtungen vorgesehen. Die Funktionstüchtigkeit und Sicherheit dieses bekannten Kühlsystems hängt vor allem von der Kühlung des Abfalls über die Kühlflüssigkeit in den Lagerrohren selbst ab. Bei Leckagen innerhalb der Lagerrohre muß deshalb mit erheblichen Störungen gerechnet werden.

[0005] Ein weiteres Lager für radioaktiven Abfall ist aus US-PS 3 911 684 bekannt. Bei diesem Lager werden mit Abfall gefüllte Lagerrohre von Kühlluft umspült. Die Kühlluft wird zur wirtschaftlichen Nutzung im Kreislauf geführt, wobei beispielsweise die mitgeführte Wärme über einen Wärmetauscher an ein Arbeitsmittel eines Arbeitsmittelkreislaufs mit Turbine abgegeben werden kann. Eine Redundanz des Systems wird nicht nur durch Anordnung weiterer Wärmetauscher im Kreislauf der Kühlluft erreicht, sondern es ist auch dafür Sorge getragen, daß im Störfall unter Ausnutzung natürlicher Konvektion Kühlluft in den Lagerraum einströmen kann. Nachteilig ist, daß die Kühlluft im Lagerraum nur schwierig so zu führen ist, daß örtliche Überhitzungen vermieden werden. Tritt ein Bruch eines Lagerrohres auf, befindet sich der hochradioaktive Abfall unmittelbar im Kühlluftstrom.

[0006] Aufgabe der Erfindung ist es, ein Übergangslager zu schaffen, bei dem neben einer Nutzung der entstehenden Wärme im Betriebsfall eine gleichmäßige Wärmeabfuhr auch bei erforderlicher Notkühlung gewährleistet ist. Zugleich soll selbst bei einer nicht gewünschten Überhitzung des hochradioaktiven Abfalls dessen sicherer Einschluß gegenüber den Kühlmitteln des Kühlsystems gegeben sein. Darüberhinaus soll das Übergangslager ohne Beeinträchtigung seiner Sicherheit möglichst kompakt gestaltet sein.

[0007] Diese Aufgabe wird bei einem Übergangslager der eingangs erwähnten Art gemäß der Erfindung durch die in Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. In den Lagerraum ist ein gesonderter Lagerbehälter eingesetzt, der zum Einfüllen des Abfalls geeignete Lagerschächte aufweist. Die Lagerschächte sind im Lagerbehälter in einem Bereich angeordnet, der von Kühlmittelleitungen umschlossen ist, die das zur Auskopplung der Wärme zwischen Lagerraum und Wärmesenke im Kreislauf strömende Kühlmedium führen. Durch Anordnung der Kühlmittelleitungen unmittelbar im Lagerbehälter selbst ist ein hoher Wärmeübergang zwischen Lagerschächten und Kühlmittelleitungen gegeben. Darüberhinaus ist der Lagerbehälter von einem Kühlmantel mit Kühlluftkanälen umgeben, in denen die Kühlluft unmittelbar an der äußeren Wandfläche des Lagerbehälters entlanggeführt wird. Die Kühlluft dient der Notkühlung des Systems und kann in erzwungener oder freier Konvektion strömen. Bei freier Konvektion stellt sich die zur Kühlung des Lagerraumes erforderliche Luftmenge selbsttätig ein. Der Luftstrom verstärkt sich, je wärmer der Lagerbehälter wird. Während des Normalbetriebes sind die Kühlluftkanäle geschlossen.

[0008] Der Lagerbehälter läßt sich im Querschnitt vieleckig oder kreisförmig ausführen. Eine sehr kompakte Ausführung wird gemäß Patentanspruch 2 durch Ausbilden des Lagerbehälters in zylindrischer Form erreicht, wobei an einer der Stirnseiten des Lagerbehälters Einfüllöffnungen für den hochradioaktiven Abfall in parallel zur

[0009] Behälterachse verlaufende Lagerschächte vorgesehen sind. Die Kühlmittelleitungen sind in Bereichen der äußeren Wandfläche des zylindrischen Lagerbehälters angeordnet. Diese Bereiche umschließen die Lagerschächte.

[0010] Um Herstellung und Montage des Lagerbehälters zu vereinfachen und um dessen Volumen der jeweils erforderlichen Lagerkapizität anpassen zu können, besteht der Lagerbehälter bevorzugt aus zentrierbar ineinanderfügbaren Teilstücken, wobei Fugen zwischen den Teilstücken strahlenabschirmend ausgebildet sind, Patentanspruch 3. Bei zylinderförmigen Lagerbehältern können die Teilstücke die Form von Zylindersegmenten aufweisen, in denen die Lagerschächte und Kühlmittelleitungen verlaufen. Die Fertigung solcher Segmente ist mit erhöhtem Aufwand verbunden. Zweckmäßig sind deshalb nach Patentanspruch 4 zylinderförmige Teilstücke vorgesehen, die stirnseitig zusammensetzbar sind. Auf den Stirnseiten sind in Ringnuten Dichtungen einsetzbar.

[0011] Um eine gleichmäßige Temperatur im Lagerbehälter zu erreichen und um örtliche Oberhitzungen im inneren Bereich der Lagerschächte zu vermeiden, weist der Lagerbehälter im Wandbereich eines zentralen Kanals ebenfalls Kühlmittelleitungen auf, Patentanspruch 5. Der Kanal dient zugleich der Führung von Kühlluft, die den Kanal unter Einwirkung freier Konvektion durchströmt.

[0012] Das Abdichten der Lagerschächte erfolgt bevorzugt durch ein Auskleiden der Lagerschächte mit Linern, Patentanspruch 6. Die Liner liegen an der Schachtwand bündig an, um einen guten Wärmeübergang zu erreichen. Mit gleichem Ziel werden auch die Kühlmittelleitungen in dafür vorgesehenen Ausnehmungen im Lagerbehälter eingewalzt. Bevorzugt bestehen die Kühlmittelleitungen aus Doppelrohren, an denen die Anschlüsse für die Kühlmittelleitungen an Zulauf und Rücklauf für das Kühlmedium nur an einer Seite des Lagerbehälters vorzunehmen sind. Der innere Bereich der Doppelrohre dient als Zulauf des Kühlmittels bis zum anderen Ende der Kühlmittelleitung, im äußeren Ringbereich des Doppelrohres fließt das sich erwärmende Kühlmittel zurück, Patentanspruch 8. Dabei ergibt sich ein günstiger Wärmeübergang.

[0013] Eine hohe Wärmeleitung und Strahlenabschirmung wird nach Patentansprüchen 9 bis 12 durch Ausbildung des Lagerbehälters aus Grauguß, Sphäroguß oder Stahlguß erreicht. Wird der Lagerbehälter aus Teilstücken aus Grauguß, Sphäroguß oder Stahlguß zusammengesetzt, sind diese mittels Spannkabeln verspannt, die bei zylinderförmigen Teilstücken parallel zur Behälterachse verlaufen. Raumsparend sind die Spannkabeln nach Patentanspruch 11 im Lagerbehälter in rohrförmigen Ausnehmungen verlegt, die parallel zu den Kühlmittelleitungen und zwischen diesen verlaufen. Zum Abdichten der verspannten Teilstücke werden die Fugen zwischen ihnen gasdicht ausgebildet. Hierzu lassen sich in den Fugen Dichtungen einlegen. Bevorzugt werden die Fugen verschweißt.

[0014] Aus Sicherheitsgründen weist der Lagerraum hitzebeständige oder gegen Überhitzung geschützte Lagerwände auf. Zweckmäßig sind die Lagerwände von Kühlluft kühlbar. Hierzu verlaufen in einem Zwischenraum zwischen Kühlmantel und Lagerbehälter zusätzliche Kühlluftkanäle. Patentansprüche 13 bis 15.

[0015] Die gewünschte freie Konvektion der Kühlluft ergibt sich nach Patentanspruch 16 optimal bei senkrechter Anordnung des Lagerbehälters im Lagerraum, wobei der Lagerbehälter zum Einfüllen des Abfalls von oben zugänglich ist. Zur Einleitung der Kühlluft verlaufen in den Lagerwänden Kühlluftleitungen, die am Boden des Lagerraums in einer Verteilerkammer münden, von der aus die Kühlluft zu den einzelnen Kühlluftkanälen gelangt. Die Kühlluftkanäle sind an der Verteilerkammer angeschlossen und zur Ableitung der erwärmten Kühlluft zu einem Kühlluftsammelraum geführt, in dessen Decke zumindest eine Abzugsöffnung für die Kühlluft vorgesehen ist. Um der Kühlluft ungehindert Zugang zu den Kühlluftkanälen zu verschaffen, ruhen der Lagerbehälter und der Kühlmantel auf Auflagern, die in der Verteilerkammer von Kühlluft umströmbar angeordnet sind. Zweckmäßig bestehen die Kühlluftkanäle aus zum Lagerbehälter hin offenen Elementen. Die Schenkel dieser Elemente weisen auf die äußere Wandoberfläche des Lagerbehälters hin, wobei im verbleibenden Zwischenraum zwischen Element und äußerer Wandoberfläche Kühlluft strömt. Mit dieser Ausbildung der Kühlluftkanäle wird nicht nur für eine für den Wärmeübergang günstige Führung der Kühlluft an der äußeren Wandoberfläche des Lagerbehälters entlang sondern auch für eine gute Wärmeableitung mit großer Wärmeübergangsfläche gesorgt, da die gesamte Oberfläche des Kühlkanals, die mit der äußeren Wandfläche des Lagerbehälters im Wärmeaustausch steht, zur Wärmeabgabe an die Kühlluft genutzt wird.

[0016] Die Erfindung und weitere Ausbildungen der Erfindung werden nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Die Figuren zeigen im einzelnen :

Figur 1 Übergangslager im Schnitt in dimetrischer Ansicht

Figur 2 Längsschnitt eines Übergangslagers nach Figur 1

Figur 3 Querschnitt eines Übergangslagers nach Figur 2 gemäß Schnittlinie 111/111

Figur 4 Querschnitt eines Übergangslagers nach Figur 2 gemäß Schnittlinie IV/IV

Figur 5 Querschnitt eines Übergangslagers nach Figur 2 gemäß Schnittlinie VN

[0017] Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, besteht das Übergangslager aus einem Lagerraum 1, dessen Lagerwände 2 zu etwa zwei Dritteln im Erdboden eingebettet sind. In Figuren 1 und 2 ist eine Öberflächenkante des Erdbodens mit Bezugsziffer 3 angegeben. Der über der Oberfläche des Erdbodens hinausragende Teil der Lagerwände 2 weist Einströmöffnungen 4 für Kühlluft auf, die über absperrbare Kühlluftleitungen 5 in den Lagerwänden 2 zum Boden 6 des Lagerraumes 1 einströmen kann.

[0018] Im Lagerraum 1 befindet sich ein Lagerbehälter 7, der zur Montageerleichterung aus einer Vielzahl zylindrischer Teilstücke 8 besteht, die jeweils zentrierbar mit ihren Stirnseiten aufeinandergesetzt sind. Im Lagerbehälter 7 verlaufen parallel zur Behälterachse 9 Lagerschächte 10, in die Abfallbehälter 11 über Einfüllöffnungen 12 an der oberen Stirnseite des im Ausführungsbeispiel senkrecht im Übergangslager angeordneten zylindrischen Lagerbehälters 7 absenkbar sind. Jede Einfüllöffnung 12 ist mit einem abhebbaren gasdichten Deckelsystem verschließbar, dessen Gasdichtheit kontrollierbar ist.

[0019] Die Abfallbehälter 11 sind mit hochradioaktivem Abfall gefüllt. Im Ausführungsbeispiel enthalten die Abfallbehälter in Borosilikatglas eingebettete radioaktive Stoffe. Der Abfallbehälter selbst besteht aus rostfreiem Edelstahl. In den Lagerschächten 10 läßt sich statt verglastem radioaktivem Abfall auch als Kalzinat anfallender Abfall einbringen. Zum gasdichten Abschluß sind die Lagerschächte mit einem Liner 13 aus Edelstahl ausgekleidet. Zwischen den Teilstücken 8 gebildete Fugen 14 sind strahlenabschirmend ausgebildet. Die Stirnflächen der Teilstücke weisen hierzu ringförmig verlaufende Absätze auf, die einen direkten Strahlendurchgang verhindern. Der Liner liegt bündig an der Schachtwand an und verbessert so den Wärmeübergang zwischen Abfallbehältern 11 und Lagerschächten 10. Gasdicht und strahlenabschirmend ist auch das Deckelsystem auf den Einfüllöffnungen 12 ausgeführt.

[0020] Die Lagerschächte 10 sind im Lagerbehälter 7 innerhalb eines Bereiches angeordnet, der von Kühlmittelleitungen 15 umgeben ist. Die Kühlmittelleitungen verlaufen im Lagerbehälter 7 sowohl an dessen äußerer Zylinderwand als auch im Wandbereich eines zentralen Kanales 16 parallel zur Behälterachse 9 und umschließen somit den Bereich des Lagerbehälters 7, in dem sich die Lagerschächte 10 befinden. In den Kühlmittelleitungen 15 fließt ein Kühlmedium, das im Kreislauf geführt ist, was in Figur 2 schematisch dargestellt ist. Das Kühlmedium strömt den Kühlmittelleitungen 15 über einen Zulauf 17 zu und erhitzt sich in den Kühlmittelleitungen durch Aufnahme der in den Lagerschächten entstehenden, vom radioaktiven Abfall abgegebenen Wärme. Über einen Ablauf 18 wird das erhitzte Kühlmedium zu einer Wärmesenke 19 geführt. Als Wärmesenke ist beispielsweise ein Wärmetauscher einsetzbar, in dem das Kühlmedium seine mitgeführte Wärme wieder abgibt. Die Wärme kann auch auf das Arbeitsmedium eines Arbeitsmittelkreislaufs mit Turbine übertragen werden oder unmittelbar einem Verbraucher zugeführt werden.

[0021] Neben der Kühlung des Lagerbehälters 7 durch das im Kreislauf geführte Kühlmedium ist als Notkühlsystem eine Kühlung mit Luft vorgesehen. Zur Führung der Kühlluft ist der Lagerbehälter 7 von einem Kühlmantel 20 umgeben, der Kühlluftkanäle 21 aufweist, in denen die Kühlluft in freier Konvektion an der äußeren Wandfläche des Lagerbehälters 7 entlangströmt. Die Kühlluftkanäle 21 sind am Boden 6 des Lagerraumes 1 an einer Verteilerkammer 22 angeschlossen, in die die Kühlluft aus der freien Umgebung des Zwischenlagers nach Öffnen der Kühlluftleitungen 5 in der Lagerwand 2 einströmen kann. Die Kühlluftkanäle 21 sind zur äußeren Wandfläche des Lagerbehälters 7 offen ausgebildet, wie aus Figuren 1 und 2 ersichtlich ist. Sie bestehen aus einem im Querschnitt U-förmigen Element 23, dessen Schenkel 24 zur äußeren Wandfläche des Lagerbehälters 7 weisen. Zwischen der äußeren Wandfläche des Lagerbehälters und inneren Wandoberflächen des U-förmigen Elementes 23 entsteht so ein Zwischenraum, der zur Kühlluftführung dient. Die Kühlluft durchströmt die Kühlluftkanäle 21 von unten nach oben, wird unter Aufnahme der im Lagerbehälter entstehenden Wärme erhitzt und tritt in einen Kühlluftsammelraum 25 aus, in dessen Decke 26 eine Abzugsöffnung 27 für den Austritt der erhitzten Kühlluft vorgesehen ist. Über Abluftkamine 28 in Entlüftungstürmen 29, die eine Vielzahl von Luftaustrittsschlitzen 30 aufweisen, wird die Kühlluft in die freie Umgebung abgeführt und abgeleitet.

[0022] Dem Lagerbehälter 7 wird auch durch den zentralen Kanal 16 Kühlluft aus der Verteilerkammer 22 zugeführt. Der Kanal 16 verläuft wie auch die übrigen Kühlluftkanäle 21 von der Verteilerkammer 22 bis zum Kühlluftsammelraum 25. Auch die aus dem zentralen Kanal 16 strömende erwärmte Kühlluft wird über die Abluftkamine 28 ins Freie abgeführt.

[0023] Im Lagerbehälter 7 werden die Kühlmittelleitungen 15 in dafür vorgesehenen Ausnehmungen in den Teilstücken 8 nach Montage der Teilstücke eingewalzt. Die Kühlmittelleitungen weisen so einen guten wärmeleitenden Kontakt im Lagerbehälter 7 auf. Die Kühlmittelleitungen sind im Ausführungsbeispiel als Doppelrohre ausgeführt, die an ihrem unteren Ende 31 bis auf einen Spalt zwischen inneren Rohrraum 32 und Ringraum 33 verschlossen sind. Am oberen Ende des Doppelrohres mündet der Zulauf 17 für das Kühlmedium im inneren Rohrraum 32, der Ablauf 18 ist am Ringraum 33 angeschlossen. Das Kühlmedium durchströmt somit die Kühlmittelleitung zunächst im inneren Rohrraum 32, wird am unteren Ende 31 umgelenkt und im Ringraum 33 zum Ablauf 18 geführt. Die Wärmeaufnahme erfolgt dabei im wesentlichen im Ringraum 33 der Kühlmittelleitung.

[0024] Im Ausführungsbeispiel bestehen die Teilstücke 8 aus Stahlguß, um eine hohe Wärmeleitfähigkeit zwischen Lagerschächten 10 und Kühlmittelleitungen 15 sowie zur äußeren Wandfläche des Lagerbehälters 7 zu erreichen, an der die Kühlluft entlangströmt. Die Teilstücke 8 sind mittels Spannkabeln 34 miteinander verspannt. Die Spannkabel verlaufen in rohrförmigen Ausnehmungen 35, die im äußeren Wandbereich des Lagerbehälters zwischen den Kühlmittelleitungen 15 angeordnet sind. Damit ergibt sich eine kompakte raumsparende Ausbildung des Lagerbehälters 7. Das Verspannen der Teilstücke 8 ist erforderlich, um den Zusammenhalt der Teilstücke, insbesondere in Störfällen zu gewährleisten. Der in den Lagerschächten 10 eingebrachte radioaktive Abfall verbleibt somit stets in sicherem Einschluß. Zur Verhinderung von Gasaustritt sind die Teilstücke 8 an ihren Fugen 14 von innen und außen verschweißt. Statt die Teilstücke zu verschweißen, lassen sich auch in Ringnuten auf der Stirnseite der Teilstücke Dichtungen einlegen.

[0025] Die Lagerwände 2 des Lagerraumes 1 bestehen entweder aus hitzebeständigem Material, beispielsweise aus Grauguß, oder sie sind, wie im Ausführungsbeispiel, gegen Überhitzung geschützt. Hierzu ist in den Bereichen aus Beton bestehender Lagerwände, die den Lagerraum 1 begrenzen, ein Überhitzungsschutz 36 aus Schamottstein eingesetzt. Darüberhinaus sind im Wandbereich äußere Kühlluftkanäle 37 vorgesehen. Diese Kühlluftkanäle werden durch Kühlringsegmente 38 gebildet, die im Zwischenraum zwischen Kühlmantel 20 des Lagerbehälters 7 und Lagerwänden 2 angeordnet sind. Die äußeren Kühlluftkanäle 37 sind zum Kühlmantel 20 hin offen gestaltet. Die Lagerwand weist Strömungsrippen 39 auf, die durch Verwirbelung der Kühlluftströmung einer Überhitzung der Lagerwand entgegenwirken.

[0026] Im Bereich der Kühlluftkanäle ist zusätzlich eine Wasserkühlung vorgesehen, die in der Zeichnung nicht dargestellt ist. Die vom Kühlwasser aufgenommene Wärme dient im Ausführungsbeispiel zur Vorwärmung von an Verbraucher abführbarem Warmwasser.

[0027] In der Verteilerkammer 22 sind Auflager 40 angeordnet, auf denen der Lagerbehälter 7 ruht. Für den Kühlmantel 20 sowie die äußeren Kühlluftkanäle 37 sind ebenfalls Auflager 40a vorgesehen. Die Auflager 40 und 40a sind von der in die Verteilerkammer 22 einleitbaren Kühlluft umströmbar, so daß die Kühlluft in alle Kanäle des Kühlluftsystems ungehindert vordringen kann. Dabei wird auch für die Kühlung des Fundaments am Boden 6 des Lagerraumes 1 sowie für die Kühlung der Auflager 40, 40a selbst gesorgt.

[0028] Im Ausführungsbeispiel ist der zentrale Kanal 16 mit Rieselkörpern 41 gefüllt, an denen ein flüssiges Kühlmittel herabfließen kann, das über eine Zuleitung 42 in den Lagerraum 1 einführbar ist. Die Zuleitung 42 mündet am oberen Ende des zentralen Kanals 16 und wird im Notfall dann geöffnet, wenn neben der Notkühlung des Übergangslagers mittels Kühlluft oder statt dieser Luftkühlung eine weitere Temperaturabsenkung des Lagerbehälters 7 vorzunehmen ist. Das über die Zuleitung 42 einströmende Kühlmittel ist auch auf die äußere Wandfläche des Lagerbehälters 7 aufspritzbar. Hierzu dienen in den Kühlluftkanälen 21 eingeführte Kühlmittelleitungen 43, von denen der Übersichtlichkeit halber in Figur 2 nur eine der Kühlmittelleitungen eingezeichnet ist. Die Kühlmittelleitungen 43 weisen über ihre Länge verteilte Sprühdüsen auf, durch die das Kühlmittel über die äußere Wandfläche des Lagerbehälters 7 verteilt wird. Während der Wärmeaufnahme verdampft das Kühlmittel auf der äußeren Wandfläche des Lagerbehälters und auf den ebenfalls erhitzten Rieselkörpern.

[0029] In Figur 2 sind schematisch auch die für das Einbringen des radioaktiven Abfalls erforderlichen Verbindungsstollen 44 und Eingangsschleusen 45 dargestellt. Der hochradioaktive Abfall wird in Transportbehältern 46 über die Eingangsschleuse 45 in den Lagerraum 1 eingefahren. Im Lagerraum 1 befindet sich eine Beschickungsbühne 47 mit Krananlagen. Die mit Abfall gefüllten Abfallbehälter 11 werden in die Lagerschächte 10 der Lagerbehälter 7 eingefüllt.

[0030] Das Übergangslager weist im Ausführungsbeispiel eine gesamte Höhe von etwa 40 m auf. Davon sind etwa 23 m von Erdboden umgeben, 17 m überragen dessen Oberfläche 3. Der äußere Durchmesser des Übergangslagers beträgt etwa 15 m. Der Lagerraum weist einen Raumdurchmesser von etwa 9 m auf, der Lagerbehälter ist mit einem äußeren Durchmesser von ca. 6 m ausgelegt. Im beschriebenen Übergangslager lassen sich etwa 450 Abfallbehälter mit einem Durchmesser von 0,4 m und einer Höhe von 1,3 m lagern. Kühlung und Sicherheit des Übergangslagers sind so ausgelegt, daß der hochradioaktive Abfall über lange Zeiträume hinweg in sicherem Einschluß aufbewahrt werden kann.

Ansprüche

1. Übergangslager für hochradioaktiven Abfall mit Behältern zur Aufnahme des Abfalls und mit einem die bei der Lagerung des Abfalls entstehende Wärme abführenden Kühlsystem, das sowohl eine Kühlluftführung als auch einen Kühlmittelkreislauf für ein Kühlmedium aufweist, das im Kreislauf zwischen im Lagerraum erzeugte Wärme abführenden Kühlmittelleitungen und einer außerhalb des Lagerraums angeordneten Wärmesenke geführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß in den Lagerraum (1) ein Lagerbehälter (7) mit zum Einfüllen des Abfalls geeigneten Lagerschächten (10) eingesetzt ist, die im Lagerbehälter (7) innerhalb eines von den Kühlmittelleitungen (15) umschlossenen Bereiches angeordnet sind, und daß der Lagerbehälter (7) zusätzlich von einem Kühlmantel (20) umgeben ist, der zur äußeren Wandfläche des Lagerbehälters hin offene Kühlluftkanäle (21) aufweist.

2. Übergangslager nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerbehälter (7) zylindrisch ausgeführt ist und an einer seiner Stirnseiten verschließbare Einfüllöffnungen (12) für parallel zur Behälterachse (9) verlaufende Lagerschächte (10) aufweist, und daß die Kühlmittelleitungen (15) in Wandbereichen des Lagerbehälters (7) angeordnet sind, die die Lagerschächte (10) umschließen.

3. Übergangslager nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerbehälter (7) aus zentrierbar ineinanderfügbaren Teilstücken (8) besteht, wobei Fugen (14) zwischen den Teilstücken (8) strahlenabschirmend ausgebildet sind.

4. Übergangslager nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilstücke (8) zylinderförmig ausgebildet und stirnseitig zusammensetzbar sind.

5. Übergangslager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerbehälter (7) einen zentralen, von Kühlluft durchströmbaren Kanal (16) aufweist, und daß im Lagerbehälter (7) im Wandbereich dieses Kanals (16) Kühlmittelleitungen (15) angeordnet sind.

6. Übergangslager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerschächte (7) mit an ihrer Schachtwand bündig anliegenden Linern (13) ausgekleidet sind.

7. Übergangslager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlmittelleitungen (10) im Lagerbehälter (7) in dafür vorgesehenen Ausnehmungen eingewalzt sind.

8. Übergangslager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlmittelleitungen (15) aus Doppelrohren bestehen, von denen das äußere Rohr an einem seiner Enden (31) geschlossen ist und daß am anderen Ende ein zum inneren Rohrraum (32) geführter Zulauf (17) für Kühlmedium und ein mit dem Ringraum (33) des Doppelrohres verbundenen Ablauf (18) für das Kühlmedium angeschlossen sind.

9. Übergangslager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerbehälter (7) aus Grauguß, Sphäroguß oder Stahlguß besteht.

10. Übergangslager nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß aus Grauguß, Sphäroguß oder Stahlguß bestehende Teilstücke (8) mittels Spannkabeln (34) miteinander verspannt sind.

11. Übergangslager nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufnahme der Spannkabel (34) rohrförmige Ausnehmungen (35) vorgesehen sind, die parallel zu den Kühlmittelleitungen (15) und zwischen diesen verlaufen.

12. Übergangslager nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilstücke (8) an ihren Fugen (14) gasdicht verschweißt sind.

13. Übergangslager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerraum (1) hitzebeständige oder gegen Überhitzung geschützte Lagerwände (2) aufweist.

14. Übergangslager nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerwände (2) von Kühlluft kühlbar sind.

15. Übergangslager nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß in einem zwischen Kühlmantel (20) des Lagerbehälters (7) und den Lagerwänden (2) gebildeten Zwischenraum Kühlluftkanäle (37) verlaufen.

16. Übergangslager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerbehälter (7) im Lagerraum (1) senkrecht angeordnet und zum Einfüllen des Abfalls von oben zugänglich ist.

17. Übergangsbehälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in den Lagerwänden (2) Kühlluftleitungen (5) vorgesehen sind, die in einer am Boden des Lagerraumes (7) angeordneten Verteilerkammer (22) münden.

18. Übergangslager nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlluftkanäle (16, 21, 37) an die Verteilerkammer (22) angeschlossen sind und in einem Kühlluftsammelraum (25) münden, der in seiner Decke (26) Abzugsöffnungen (27) für die erwärmte Kühlluft aufweist.

19. Übergangslager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerbehälter (7) und der Kühlmantel (20) auf Auflagern (40) ruhen, die in der Verteilerkammer (22) von eingeführter Kühlluft umströmbar angeordnet sind.

20. Übergangslager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlluftkanäle (21) des Kühlmantels (20) aus zur äußeren Wandoberfläche des Lagerbehälters (7) hin offenen Elementen (23) ausgebildet sind, die mit ihren freien Schenkeln (24) zur Oberfläche des Lagerbehälters (7) weisen und im verbleibenden Zwischenraum zwischen Element (23) und äußerer Wandoberfläche des Lagerbehälters (7) von Kühlluft durchströmt sind.

21. Übergangslager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zentrale Kanal (16) im Lagerbehälter mit von einem Kühlmittel benetzbaren Rieselkörpern (41) gefüllt ist.

Claims

1. Temporary store for highly radioactive waste with canisters for receiving the waste and with a cooling system removing the heat generated during the storage of the waste, which system has both a cooling air conduction and a coolant loop for a cooling medium, which is circulated between coolant pipes removing heat generated in the storage space and a heat sink arranged outside the storage space, characterized in that into the storage space (1) is fitted a storage canister (7) with storage wells (10) which are suitable for filling with waste and are arranged in the storage canister (7) within an area enclosed by the coolant pipes (15), and in that the storage canister (7) is additionally surrounded by a cooling jacket (20), which has cooling air ducts (21) which are open towards the outer wall surface of the storage canister.

2. Temporary store according to Patent Claim 1, characterized in that the storage canister (7) is of cylindrical design and has at one of its ends closeable filling openings (12) for storage wells (10) running parallel to the canister axis (9), and in that the coolant pipes (15) are arranged in wall areas of the storage canister (7) which the storage wells (10) enclose.

3. Temporary store according to Patent Claim 1 or 2, characterized in that the storage canister (7) consists of segments (8) which can be fitted into one another and centred, joints (14) between the segments (8) being of radiation-shielding design.

4. Temporary store according to Patent Claim 3, characterized in that the segments (8) are of cylindrical design and can be put together at the ends.

5. Temporary store according to one of the preceding claims, characterized in that the storage canister (7) has a central duct (16) through which cooling air can flow, and in that coolant pipes (15) are arranged in the storage canister (7) in the wall area of this duct (16).

6. Temporary store according to one of the preceding claims, characterized in that the storage wells (7) are aligned with liners (13) lying flush against their well wall.

7. Temporary store according to one of the preceding claims, characterized in that the coolant pipes (10) in the storage canister (7) are rolled into recesses provided for this purpose.

8. Temporary store according to one of the preceding claims, characterized in that the coolant pipes (15) consist of double tubes, of which the outer tube is closed at one of its ends (31), and in that at the other end there are connected an inflow (17) for cooling medium, led to the inner tube space (32), and an outflow (18) for the cooling medium, joined to the annular space (33) of the double tube.

9. Temporary store according to one of the preceding claims, characterized in that the storage canister (7) consists of grey cast iron, spheroidal graphite cast iron or cast steel.

10. Temporary store according to Claim 9, characterized in that the segments (8) consisting of grey cast iron, spheroidal graphite cast iron or cast steel are braced with one another by means of prestressing cables (34).

11. Temporary store according to Claim 10, characterized in that, for receiving the prestressing cables (34), tubular recesses (35) are provided, which run parallel to the coolant pipes (15) and between them.

12. Temporary store according to one of Claims 10 or 11, characterized in that the segments (8) are welded gas-tightly at their joints (14).

13. Temporary store according to one of the preceding claims, characterized in that the storage space (1) has store walls (2) which are heat- resistant or protected against overheating.

14. Temporary store according to Claim 13, characterized in that the store walls (2) can be cooled by cooling air.

15. Temporary store according to Claim 14, characterized in that cooling air ducts (37) run in an intermediate space formed between cooling jacket (20) of the storage canister (7) and the store walls (2).

16. Temporary store according to one of the preceding claims, characterized in that the storage canister (7) is arranged vertically in the storage space (1) and is accessible from the top for filling with waste.

17. Temporary store according to one of the preceding claims, characterized in that in the store walls (2) there are provided cooling air pipes (5) which open out into a distributor chamber (22) arranged on the bottom of the storage space (7).

18. Temporary store according to Claim 17, characterized in that the cooling air ducts (16, 21, 37) are connected to the distributor chamber (22) and open out into a cooling air collecting space (25), which has in its cover (26) discharge openings (27) for the heated cooling air.

19. Temporary store according to one of the preceding claims, characterized in that the storage canister (7) and the cooling jacket (20) rest on supports (40), which are arranged in the distributor chamber (22) in a way in which cooling air introduced can flow around them.

20. Temporary store according to one of the preceding claims, characterized in that the cooling air ducts (21) of the cooling jacket (20) are formed by elements (23) which are open towards the outer wall surface of the storage canister (7), point with their free limbs (24) towards the surface of the storage canister (7) and have cooling air flowing through in the remaining intermediate space between element (23) and outer wall surface of the storage canister (7).

21. Temporary store according to one of the preceding claims, characterized in that the central duct (16) in the storage canister is filled with trickling elements (41) which can be wetted with a coolant.

Revendications

1. Entrepôt de déchets très radioactifs, comprenant des réservoirs de réception des déchets et un système de refroidissement qui évacue la chaleur qui se crée lors du stockage des déchets et qui comporte à la fois un conduit pour de l'air de refroidissement et un circuit pour un agent de refroidissement destiné à un milieu de refroidissement qui passe en circuit fermé entre des conduits pour l'agent de refroidissement évacuant la chaleur produite dans la chambre de stockage et un puits de chaleur disposé à l'intérieur de la chambre de stockage, caractérisé en ce que dans la chambre de stockage (1) est introduit un réservoir de stockage (7) ayant des cheminées de stockage (10) propres à être emplies de déchets et disposées dans le réservoir de stockage (7) dans une région entourée des conduits pour l'agent de refroidissement (15) et en ce que le réservoir de stockage (7) est entouré, en outre, d'une chemise de refroidissement (20) qui comporte des canaux pour de l'air de refroidissement qui sont ouverts vers la surface extérieure de la paroi du réservoir de stockage.

2. Entrepôt suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le réservoir de stockage (7) est cylindrique et comporte, sur l'un de ses côtés frontaux, des orifices (12), qui peuvent être fermés, de remplissage de cheminées de stockage (10) s'étendant parallèlement à l'axe du réservoir (9), et en ce que les conduits pour l'agent de refroidissement (15) sont disposés dans les régions de parois du réservoir de stockage (7) qui entourent les cheminées de stockage (10).

3. Entrepôt suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le réservoir de stockage (7) est constitué de pièces partielles (8) susceptibles de s'emboîter les unes dans les autres et de se centrer, les joints (14) entre les pièces partielles (8) étant constitués de manière à fournir une protection vis-à-vis du rayonnement.

4. Entrepôt suivant la revendication 3, caractérisé en ce que les pièces partielles (8) sont de forme cylindrique et peuvent être assemblées du côté frontal.

5. Entrepôt suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le réservoir de stockage (7) comporte un canal (16) central dans lequel peut passer de l'air de refroidissement, et en ce que, dans le récipient de stockage (7), des conduits pour l'agent de refroidissement (15) sont montés dans la région de parois de ce canal (16).

6. Entrepôt suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les cheminées de stockage (7) sont revêtues, sur leurs parois de cheminées, de revêtements (13) disposés à affleurement.

7. Entrepôt suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les conduits pour l'agent de refroidissement (10) sont dudgeonnés dans le réservoir de stockage (7) dans des évidements prévus pour cela.

8. Entrepôt suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les conduits pour l'agent de refroidissement (15) sont constitués de tubes doubles, parmi lesquels le tube extérieur est fermé à son extrémité (31) et en ce que, à l'autre extrémité, est raccordée une arrivée (17) de l'agent de refroidissement menant à l'intérieur du tube (32) et une évacuation (18) pour l'agent de refroidissement communiquant avec la chambre annulaire (33) du tube double.

9. Entrepôt suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le récipient de stockage (7) est en fonte à graphite lamellaire, en fonte à graphite sphéroïdale ou en acier moulé.

10. Entrepôt suivant la revendication 9, caractérisé en ce que les pièces partielles en fonte à graphite lamellaire, en fonte à graphite sphéroïdale ou en acier moulé sont bloquées les unes avec les autres au moyen de câbles de blocage (34).

11. Entrepôt suivant la revendication 10, caractérisé en ce qu'il est prévu, pour la réception des câbles de blocage (34), des évidements tubulaires (35) qui s'étendent parallèlement aux conduits pour l'agent de refroidissement (15) et entre ceux-ci.

12. Entrepôt suivant l'une des revendications 10 ou 11, caractérisé en ce que les pièces partielles (8) sont soudées d'une manière étanche au gaz sur leurs joints (14).

13. Entrepôt suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la chambre de stockage (1) comporte des parois de stockage réfractaires ou protégées d'une surchauffe.

14. Entrepôt suivant la revendication 13, caractérisé en ce que les parois de stockage (2) peuvent être refroidies par de l'air de refroidissement.

15. Entrepôt suivant la revendication 14, caractérisé en ce que des canaux pour de l'air de refroidissement (37) s'étendent dans une chambre intermédiaire formée entre la chemise de refroidissement (20) du réservoir de stockage (7) et les parois de stockage (2).

16. Entrepôt suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le réservoir de stockage (7) est disposé verticalement dans la chambre de stockage (1) et est accessible par le haut pour le chargement des déchets.

17. Entrepôt suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est prévu, dans les parois de stockage (2), des conduits pour de l'air de refroidissement (5) qui débouchent dans une chambre formant répartiteur (22) et qui sont disposés au fond de la chambre de stockage (7).

18. Entrepôt suivant la revendication 17, caractérisé en ce que les canaux pour l'air de refroidissement (16, 21, 37) sont raccordés à la chambre formant répartiteur (22) et débouchent dans un collecteur de l'air de refroidissement (25) qui comporte, dans son couvercle (26) des orifices d'évacuation (27) de l'air de refroidissement réchauffé.

19. Entrepôt suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le réservoir de stockage (7) et la chemise de refroidissement (20) reposent sur des supports (40) qui sont disposés dans la chambre formant répartiteur (22) de manière à pouvoir être contournés par l'air de refroidissement introduit.

20. Entrepôt suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les canaux pour l'air de refroidissement (21) de la chemise de refroidissement (20) sont constitués d'éléments (23) qui sont ouverts vers la surface de paroi extérieure du réservoir de stockage (7), dont les branches libres (24) sont tournées vers la surface du réservoir de stockage (7) et qui sont parcourus par de l'air de refroidissement dans la chambre intermédiaire qui subsiste entre l'élément (23) et la surface de paroi extérieure du récipient de stockage (7).

21. Dispositif de stockage transitoire suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le canal central (16) du récipient de stockage est empli de corps de ruissellement (41) qui peuvent être mouillés par un agent de refroidissement.

Zeichnung