Betonbehälter zur Aufnahme bioschädlicher Stoffe

Abstract

 ® Betonbehälter für bioschädliche, insbesondere radioaktive Abfälle, bestehend aus einem Grundkörper mit Deckel und Aufhängeeinrichtungen, müssen unfall- und feuergeschützt sein. Diesen Schutz erreicht man, wenn zumindest der Grundkörper aus einer inneren und einer äußeren Schale besteht, wobei der Beton der äußeren Schale eine geringere Druckfestigkeit als der Beton der inneren Schale besitzt.

Beschreibung

[0001] Gegenstand der Erfindung ist ein Betonbehälter mit Stahlbewehrung zur Aufnahme bioschädlicher Stoffe, insbesondere zur Aufnahme radioaktiver Abfälle, bestehend aus einem Grundkörper mit Deckel sowie Aufhängeeinrichtungen.

[0002] Bioschädliche Stoffe, wie gefährlicher Industriemüll und insbesondere radioaktive Abfälle aus kerntechnischen Anlagen, Industrie und Krankenhäusern, müssen entsprechend den gesetzlichen Erfordernissen verpackt werden, ehe sie in einer geeigneten Deponie gelagert werden dürfen. Vielfach werden dazu Betonbehälter verwendet, in denen die meist von Blechemballagen umschlossenen bioschädlichen Stoffe eingebracht werden. Die Betonbehälter müssen stabil ausgelegt sein und fallweise radioaktive Strahlung abschirmen, damit die Sicherheit der Biosphäre bei der Handhabung, dem Transport und bei der Zwischen- und Endlagerung gewährleistet ist. Das gilt besonders auch für Unfallsituationen.

[0003] Bekannte Betonbehälter, wie in den DE-GM 77 36 411 und DE-GM 79 20 754 beschrieben, besitzen den Nachteil, daß sie stoßempfindlich sind und bei unsachgemäßer Handhabung gravierende Abplatzungen und Ausbrüche sowie durchgehende Risse im Beton entstehen können, so daß die Integrität der Behälter nicht sichergestellt bleibt. Vor allem bei Transportunfällen, wie Absturz bzw. Fall aus mehreren Metern Höhe und Bränden, können erhebliche Schäden an den Betonbehältern auftreten, wodurch eine Gefährdung der Umgebung durch das bioschädliche Behälterinventar, z. B. durch radioaktive Strahlung, erfolgen kann.

[0004] Der vorliegenden Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, einen Betonbehälter mit Stahlbewehrung zur Aufnahme bioschädlicher Stoffe, insbesondere zur Aufnahme radioaktiver Abfälle, zu schaffen, bestehend aus einem Grundkörper mit Deckel sowie Aufhängeeinrichtungen, der auch bei unsachgemäßer Handhabung, Unfällen und Schadensfeuer den sicheren Einschluß des Behälterinventars ohne Gefährdung der Umgebung ermöglicht.

[0005] Diese Aufgabe wurde erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zumindest der Grundkörper aus einer inneren Schale und einer äußeren Schale besteht, wobei der Beton der dünneren äußeren Schale eine geringere Druckfestigkeit als der Beton der inneren Schale besitzt. Auch der Deckel des Behälters kann entsprechend aufgebaut sein.

[0006] Vorzugsweise beträgt die Dicke der äußeren Schale 2 bis 6 cm und ist aus einem porösem Beton gefertigt. Es ist auch günstig, wenn der Beton der äußeren Schale geschäumte Kunststoffkügelchen enthält. Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn zwischen der inneren Schale und der äußeren Schale eine Schicht aus nicht brennbaren schlecht wärmeleitenden Kunststoffen, Glasfasern oder Grafitfasern angeordnet ist. Vorzugsweise ist die innere Schale mit der äußeren Schale durch Sollbruchstellen und/oder Verformungsbereiche aufweisende Anker verbunden.

[0007] Die Aufhängeeinrichtungen des Betonbehälters sind vorteilhafterweise über Sollbruchstellen bildende Verknüpfungen und/oder Verformungselemente mit der Bewehrung der inneren Schale verbunden. Zusätzlich können sie auch noch mit der Bewehrung der äußeren Schale verbunden sein. Als günstig hat es sich außerdem erwiesen, wenn die Verknüpfungen und die Verformungselemente in Beton oder anderes Dämpfungsmaterial eingebettet sind, wobei hierzu ein Beton verwendet wird, der die Betonqualität der äußeren Schale besitzt.

[0008] Die Abbildungen I bis IV zeigen schematisch einen erfindungsgemäßen Betonbehälter in beispielhafter Ausführungsform, wobei Abbildung I einen Längsschnitt, Abbildung II die Details zwischen innerer und äußerer Schale und die Abbildungen III und IV die Anordnung der Aufhängeeinrichtungen wiedergeben.

[0009] Der zylindrische, würfel- oder quaderförmige Betonbehälter, besteht aus einem Grundkörper (1) und einem Deckel (5), die beide mit einer Stahlbewehrung (7) versehen sind. Außerdem sind am Betonbehälter Aufhängeeinrichtungen in Form von Tragösen (14) oder Eckbeschlägen (16) befestigt. Im Behälterinnern befinden sich die radioaktiven Stoffe, zumeist in einem Blechfaß (6) eingeschlossen. Der Zwischenraum zwischen Blechfaß (6), Grundkörper (1) und Deckel (5) kann ein Verfüllmaterial enthalten. Der Grundkörper (1) und gegebenenfalls auch der Deckel (5) bestehen aus einer inneren Schale (2) und einer äußeren Schale (3). Die innere Schale (2) ist aus Beton hoher Druckfestigkeit, z. B. Schwerbeton (Druckfestigkeit: 60-64 N/mm², Dichte: 3,5-3,7 g/cm³) gefertigt und weist gegenüber der aus Beton niedrigerer Festigkeit hergestellten äußeren Schale (3) eine wesentliche größere Dicke auf. Während die Betondicke der inneren Schale (2) oft 15 bis 20 cm betragen kann, ist die Dicke der äußeren Schale (3) geringer als 10 cm. Die äußere Schale (3) ist mit einer Bewehrung (8) versehen, die im Vergleich zur starken Stahlbewehrung (7) der inneren Schale (2), welche die Sicherheits-, Trag-, Stabilitäts-und gegebenenfalls die hauptsächliche Strahlenabschirmfunktion erfüllt, von geringerer Stärke ist. Beispielsweise besteht die Bewehrung (8) aus einem Maschendrahtgeflecht, gewelltem Lochblech oder aus einer geeigneten Drahtspirale. Die äußere Schale (3) übernimmt wegen der entsprechend gewählten geringen Betongüte in Verbindung mit der geringeren Schichtdicke und der schwächeren Bewehrung energieverzehrende Stoßdämpfungs- und Sollbruchsfunktionen am Behälter.

[0010] Beim Schadensfall wird nur die äußere Schale (3) beschädigt oder zerbricht, ohne daß die Sicherheitsfunktionen der inneren Schale (2) beeinträchtigt werden. Das gilt auch für ein Schadensfeuer, das allenfalls die äußere Schale (2) beschädigt. Als günstig für die Stoßdämpfung hat es sich erwiesen, wenn die äußere Schale (3) eine Dicke von 3 bis 6 cm aufweist. Aus Gewichts-, Dämpfungs- und Wärmeisolationsgründen ist es vorteilhaft, als Material für die äußere Schale (3) porösen Beton zu verwenden. Dazu geeignet sind u.a. Gasbeton, Naturbimsbeton, Blähton- und Blähschieferbeton, Hüttenbimsbeton und Aschesinterbeton. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Beton der äußeren Schale (3) geschäumte Kunststoffkügelchen enthält.

[0011] In manchen Anwendungsfällen ist es günstig, wenn zwischen der inneren Schale (2) und der äußeren Schale (3) eine Schicht (4) aus nicht brennbaren Kunststoffen, z. B. in geschäumter Form, Glasfasern, z.B. als Matten, oder Grafitfasern, z. B. als Flies, angeordnet ist. Diese Schicht (4) verbessert wegen der elastischen Eigenschaften der genannten Materialien zusätzlich die Stoßdämpfung und Wärmeisolation.

[0012] Der erfindungsgemäße Betonbehälter ist einfach herstellbar. Zunächst kann die innere Schale (2), die außen mit Ankern (10) versehen ist, gefertigt werden. Dabei ist es gegebenenfalls möglich, den äußeren Bereich der inneren Schale (2) durch Eingießen von Matten oder Draht zu verstärken. Anschließend wird durch Ausgießen des Zwischenraumes zwischen der inneren Schale (2) und einer Betongußform die äußere Schale (3) über die Ankerbefestigungen (11) angegossen. Die Schicht (4) wird vor dem Betonieren der äußeren Schale (3) um die bereits betonierte innere Schale (2) gelegt. Auch das Aufbetonieren der äußeren Schale (3) im Deckel- und Stirnseitenbereich bereitet keine Schwierigkeiten.

[0013] Als besonders vorteilhaft hat sich herausgestellt, wenn die innere Schale (2) mit der äußeren Schale (3) durch Sollbruchstellen (11) und/oder Verformungsbereiche (12) aufweisende Anker (13) verbunden ist. Als Anker (13) mit Sollbruchstellen (11) können Eisenstäbe oder Drähte verwendet werden, deren Querschnitt an der Sollbruchstelle (11), die sich entweder innerhalb der äußeren Schale (3), innerhalb der Schicht (4) oder im Nahtstellenbereich beider Schalen befinden, entsprechend geschwächt ist. Auch sind Anker, die sich bei Überschreitung einer zulässigen Druckbeanspruchung durch Abscheren als zwei Teile ineinanderschieben, einsetzbar. Als Anker (13) mit Verformungsbereichen (12), die sich in entsprechenden Positionen wie die Sollbruchstellen (11) befinden können, sind Anker mit Sicken oder spiralfederähnliche Anker einsetzbar. Die Anker (13) nehmen entweder Verformungsenergie auf oder bewirken ein gezieltes Abplatzen der äußeren Schale (3) und deren energieverzehrendes Zerbröseln im Bedarfsfall.

[0014] Besonders günstig ist es, wenn die Aufhängeeinrichtungen (14, 16) über Sollbruchstellen bildende Verknüpfungen (15, 19) und/oder Verformungselemente (18) mit der Bewehrung (7) verbunden sind, wobei die Verknüpfungen (15, 19) bzw. die Verformungselemente (18) von Beton (20), dessen Qualität der Betonqualität der äußeren Schicht (3) entspricht, oder von anderem Dämpfungsmaterial umgeben sind. Vorteilhafterweise werden die Aufhängeeinrichtungen (14, 16) zusätzlich mit der Bewehrung (8) der äußeren Schale (3) verbunden.

[0015] Bei einem Fall oder starken Stoß auf die Tragösen (14) oder auf die ebenfalls als Aufhängeeinrichtungen dienenden Eckbeschläge (16), letztere meist bei würfel- oder quaderförmigen Betonbehältern verwendet, deckel- und auch oft bodenseitig angebracht, wird die Energie über die Sollbruchstellen bildende Verknüpfungen (15), oder Verformungselemente (18) verzehrt.

[0016] So ist es beispielsweise möglich, die Tragösen (14) an die Bewehrung (7) der inneren Schale (2) seitlich z. B. durch eine Schweißnaht zu verbinden, daß diese Verknüpfung (15) als Sollbruchstelle bei unzulässiger Belastung wirksam wird.Der in einer Schutzhülse (17) befindliche Beton (20) wirkt dann als stoßdämpfender Puffer. Die innere Schale (2) wird auf diese Weise geschützt. Die Tragöse (14) kann auch zusätzlich an der Bewehrung (8) befestigt sein. Erfolgt ein starker Stoß oder Sturz auf die Eckbeschläge (16), wird die zu verzehrende Energie teils über die Bewehrung (8) der äußeren Schale (3) teils über Verformungselemente (18) bzw. als Sollbruchstellen ausgebildete Verknüpfungen (19) analog der Sollbruchstelle an den Tragösen (14) auf den dann zerbröckelnden Beton (20) übertragen und vernichtet. Anstatt des Betons (20) ist auch anderes geeignetes Dämpfungsmaterial verwendbar.

[0017] Mit seiner äußeren Schale (3) besitzt der erfindungsgemäße Betonbehälter einen wirksamen und billigen Schutz der Integrität der inneren Schale (2) bei Fall, Stoß und Brand. Kosten-, Material- und Handhabungsaufwand sind gering. In vielen Anwendungsfällen kann der erfindungsgemäße Betonbehälter sogar aufwendige und teure Stahlbehälter ersetzen.

Ansprüche

1. Betonbehälter mit Stahlbewehrung zur Aufnahme bioschädlicher Stoffe, insbesondere radioaktiver Abfälle, bestehend aus einem Grundkörper mit Deckel sowie Aufhängeeinrichtungen, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest der Grundkörper (1) aus einer inneren Schale (2) und einer äußeren Schale (3) besteht, wobei der Beton der dünneren äußeren Schale (3) eine geringere Druckfestigkeit als der Beton der inneren Schale (2) besitzt.

2. Betonbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Schale (3) eine Dicke von 2 bis 6 cm aufweist.

3. Betonbehälter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Material der äußeren Schale (3) aus porösem Beton besteht.

4. Betonbehälter nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Beton der äußeren Schale (3) geschäumte Kunststoffkügelchen enthält.

5. Betonbehälter nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der inneren Schale (2) und der äußeren Schale (3) eine Schicht (4) aus nicht brennbaren, schlecht wärmeleitenden Kunststoffen, Glasfasern oder Grafitfasern angeordnet ist.

6. Betonbehälter nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Schale (2) mit der äußeren Schale (3) durch Sollbruchstellen (11) und/oder Verformungsbereiche (12) aufweisende Anker (13) verbunden ist.

7. Betonbehälter nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufhängeeinrichtungen (14, 16) über Sollbruchstellen bildende Verknüpfungen (15, 19) und/oder Verformungselemente (18) mit der Bewehrung (7) der inneren Schale (2) verbunden sind.

8. Betonbehälter nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verknüpfungen (15, 19) und die Verformungselemente (18) von Beton (20), dessen Qualität der Betonqualität der äußeren Schale (3) entspricht, oder von anderem Dämpfungsmaterial umgeben sind.

9. Betonbehälter nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufhängeeinrichtungen (14, 16) zusätzlich mit der Bewehrung (8) der äußeren Schale (3) verbunden sind.

Zeichnung