Vorrichtung zur Handhabung und zum Schutz von Lagergebinden für radioaktive Stoffe

Abstract

 Es wird eine Vorrichtung zur Handhabung und zum Schutz von Lagergebinden für radioktive Stoffe beschrieben, die mit einer stoßempfindlichen Korrosionsschutzhülle umgeben sind. Dazu werden die Kanten aufweisenden unteren und oberen Bereiche der Lagergebinde mit Schutztöpfen umgeben, die über eine Hebeplatte durch Hebestäbe lösbar miteinander verbunden sind.

Beschreibung

[0001] Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Handhabung und zum Schutz eines mit einer stoßempfindlichen Korrosionsschutzhülle versehenen Lagergebindes für radioaktive Stoffe, insbesondere eines mit einem Deckel verschlossenen stoßempfindlichen Endlagerbehälters, bei der Endlagerung in Bohrlöchern von geologischen Formationen.

[0002] Radioaktive Stoffe, z.B. bei der Wiederaufarbeitung von Kernbrennelementen anfallende radioaktive Abfälle, werden nach dem Konditionieren zunächst zwischengelagert und anschließend unter Abschluß gegenüber der Biosphäre in geeigneten geologischen Formationen gelagert. Dabei sind die radioaktiven Stoffe in runde oder eckige Lagergebinde, beispielsweise in verschlossenen Behältern oder in monolitischen Preßkörpern, in die die radioaktiven Stoffe eingebettet sind, verpackt. Die Lagergebinde müssen einer Langzeitkorrosion widerstehen. Daher sind metallische Behälter oft mit einer Korrosionsschutzschicht aus einem nichtmetallischen Werkstoff versehen, z.B. Keramik. Zum Teil bestehen die Behälter vollständig oder überwiegend aus keramischem Material, wie Aluminiumoxid. Daneben sind auch monolitische Preßkörper aus Grafit für die Endlagerung vorgesehen. Die verwendeten Korrosionsschutzschicht- Überzüge, vor allem jedoch das nichtmetallische Korrosionsschutzmaterial, sind sehr stoßempfindlich und müssen gegenüber Beschädigungen bei der Handhabung und gegenüber gebirgsmechanischen Einwirkungen bei der Lagerung gesichert werden. Das gilt vor allem für die besonders gefährdeten Kantenbereiche der Lagergebinde. Neben möglichen Beschädigungen bei der Handhabung während des Transportes und während der Einbringung in die Endlagerstätte, z.B. bei der Einbringung in Bohrlöcher von Salzformationen, können weiterhin Beschädigungen der Korrosionsschutzschicht in den ersten Jahren der Endlagerung nicht ausgeschlossen werden, da insbesondere in der Anfangszeit nach der Einrichtung von Endlagern gewisse Gebirgseinflüsse im Lagerbereich möglich sind, ehe diese später zur Ruhe kommen.

[0003] Es wurden daher schon Überlegungen angestellt, Behälter mit nichtmetallischen Korrosionsschutzüberzügen und nichtmetallische Preßkörper zusätzlich in metallische Überbehälter einzusetzen, die ihrerseits Tragzapfen bzw. andere Einrichtungen zum Handhaben mittels Hebezeug oder Manipulator aufweisen. Derartige Schutzeinrichtungen haben jedoch den Nachteil, daß über sie eventuell auftretende Schubkräfte auf die darunterliegende Korrosionsschutzschicht kleinflächig weitergeleitet werden, es sei denn, die Wanddicke des metallischen Überbehälters ist sehr reichlich dimensioniert. Sie erhöhen dann aber das Gewicht des ohnehin bereits mehrere Tonnen schweren Lagergebindes, erschweren die Handhabung, begrenzen die Lagerkapazität und verteuern sowohl das Gebinde als auch die Einlagerung selbst ganz erheblich.

[0004] Der vorliegenden Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Handhabung und zum Schutz eines mit einer stoßempfindlichen Korrosionsschutzhülle versehenen Lagergebindes für radioaktive Stoffe, insbesondere eines mit einem Deckel verschlossenen stoßempfindlichen Endlagerbehälters, bei der Endlagerung in Bohrlöchern von geologischen Formationen zu schaffen, die die besonders stoßempfindlichen Kantenbereiche wirksam schützt, einfach zu handhaben ist, die vorhandene Lagerkapazität optimal ausnutzt, einfach herstellbar, gewichtssparend und billig ist.

[0005] Diese Aufgabe wurde erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Kanten aufweisende untere Bereich des Lagergebindes mit einem Bodenkantenschutztopf und der Kanten aufweisende obere Bereich mit einem Deckelkantenschutztopf umgeben ist, die über eine mit Trageinrichtungen für ein Hebezeug versehene Hebeplatte durch Hebestäbe lösbar miteinander verbunden sind, wobei die Hebestäbe kopfseitig fernbedienbare Einrichtungen zum Arretieren und Lösen der Hebestäbe aufweisen.

[0006] Vorzugsweise ist bei der Verwendung von Endlagerbehältern die Höhe der Schutzwand des Deckelkantenschutztopfes größer als die Dicke des Deckels des Endlagerbehälters. Dadurch wird die Abdichtungszone zwischen Behälterkörper und Deckel zusätzlich geschützt.

[0007] Als vorteilhaft hat sich auch herausgestellt, wenn die Hebestäbe in Aussparungen oder Bohrungen, die sich axial in der Schutzwand des Deckelkantenschutztopfes befinden, durchgeführt und in die Schutzwand des Bodenkantenschutztopfes eingeschraubt sind. Auf diese Weise kann der Durchmesser der erfindungsgemäßen Vorrichtung reduziert, das Lagervolumen besser genutzt und das Bohrloch kleiner dimensioniert werden.

[0008] Ferner ist es von Vorteil, wenn der Bodenkantenschutztopf und/oder der Deckelkantenschutztopf energieverzehrende Elemente in Form von Stoßdämpfern aufweisen. Dadurch hat ein gegebenenfalls hartes Aufsetzen eines Lagergebindes auf ein anderes Lagergebinde in einer Kaverne oder in einem Bohrloch auch bei sehr unachtamer Handhabung keine nachteiligen Folgen.

[0009] Zum zusätzlichen Schutz der Kanten der Lagergebinde ist es weiterhin von Vorteil, wenn der Bodenkantenschutztopf und der Deckelkantenschutztopf innenseitig im Scheitel des zwischen der jeweiligen Schutzwand und des.jeweiligen Bodens gebildeten Winkels eine umlaufende Hohlkehle aufweisen.

[0010] Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird anhand der schematischen Abbildungen I bis III beispielhaft näher erläutert. Es stellen dar

Abbildung I: Eine erfindungsgemäße Vorrichtung im Längsschnitt.

Abbildung II: Eine besondere Ausgestaltung der Vorrichtung im Längsschnitt.

Abbildung III: Besondere Ausgestaltungen des Deckelkantenschutztopfes im Längssschnitt.

[0011] Die runden oder eckigen Lagergebinde (1) sind mit einer stoßempfindlichen Korrosionsschutzhülle (16) versehen. Sie sind als Behälter mit Deckel (11) oder als Grafitblöcke ausgebildet, enthalten radioaktive Stoffe (19) und haben in vielen Fällen ein Gewicht von ca. 10 - 12 Tonnen. Der obere Bereich des Lagergebindes (1) ist mit einem Deckelkantenschutztopf (3) umgeben, wobei diese Bezeichnung auch für Gebinde gilt, die keinen eigentlichen Deckel besitzen, sondern allseitig aus gepreßtem Material bestehen. Der untere Bereich ist mit einem Bodenkantenschutztopf (2) umgeben. Deckelkantenschutztopf (3) und Bodenkantenschutztopf (2) können aus billigem metallischem Material gefertigt sein. Beide können auf das Gebinde (1) gestülpt, gesteckt oder auch am Lagergebinde (1) direkt befestigt, beispielsweise geklebt, sein. Bodenkantenschutztopf (2) und Deckelkantenschutztopf (3) sind über eine Hebeplatte (4) durch metallische Hebestäbe (5) lösbar miteinander verbunden. Der Durchmesser der Hebestäbe kann ca. 2 cm betragen. Die Anzahl der Hebestäbe (5) ist abhängig von der Geometrie des Lagergebindes (1). Bei einem Lagergebinde mit zylinderförmiger Geometrie ist die Verwendung von 3 Hebestäben zweckmäßig. Die Hebestäbe (5) weisen fußseitig eine Abwinkelung (14) auf, die beim Hantieren des Lagergebindes (1) in Aussparungen (13) im Bodenkantenschutztopf (2) eingeklinkt sind. Der obere Teil der Hebestäbe (5) ist durch Bohrungen (6), die sich in der Hebeplatte (4) befinden, drehbar geführt und weist kopfseitig fernbedienbare Elemente (7), z.B. Hebel, auf. Die Hebeplatte (4) ist mit Trageinrichtungen (8), beispielsweise mit einer Öse für einen Kranhaken oder mit einem Greifpilz, ausgestattet. Nach dem Herablassen des Lagergebindes (1) in das Bohrloch werden die Hebestäbe (5) durch Drehen der Elemente (7) aus den Aussparungen (13) ausgeklinkt, so daß die Hebeplatte (4) mit den Hebestäben (5) für die nächsten Lagergebinde, Endlagerbehälter oder Preßblöcke verwendet werden können, während die Kantenschutztöpfe (2,3) am eingelagerten Gebinde (1) verbleiben und den Schutz der besonders empfindlichen Kanten auch nach dem Hantieren bei Gebirgsbewegungen sicherstellen. Die Höhe der Schutzwände (9,10) der Kantenschutztöpfe (2,3) ist so gewählt, daß die gegenüber der Gebirgsmechanik ebenfalls exponierten kantennahen Umfangsbereiche des Lagergebindes (1) mit geschützt sind. Dabei ist es von besonderem Vorteil, wenn die Höhe der Schutzwand (9) des Deckelkantenschutztopfes (3) größer ist als die Dicke des Deckels (11) für den Fall, daß das Lagergebinde (1) ein mit einem Deckel verschlossener Endlagerbehälter ist. Dadurch wird die Abdichtung zwischen Behälterdeckel (11) und Behältergrundkörper (20) überdeckt und somit geschützt. Da meist mehrere Lagergebinde (1) direkt aufeinander gestellt werden, ist es von Vorteil, wenn der Bodenkantenschutztopf (2) und/oder der Deckelkantenschutztopf (3) energieverzehrende Elemente in Form von Stoßdämpfern (18) tragen, beispielsweise eine Wabenstruktur, Federelemente oder Dämmaterial. Damit kann auch bei gelegentlichem unachtsamen harten Aufsetzen eines Lagergebindes eine Belastung des empfindlichen Korrosionsschutzüberzuges bzw. der Grafitmatrix eines entsprechenden gepreßten Lagergebindes vermieden werden. Im Gegensatz zu großvolumigen Transportstoßdämpfern für oft über 100 Tonnen schwere Transportbehälter, die für große Fallhöhen bei Unfallsituationen aufwendig ausgelegt sind, genügt im vorliegenden Fall lediglich eine geringe dämpfende Wirkung, die die Dicke der Kantenschutztöpfe (2,3) nur wenig vergrößert. Die Dicke der Kantenschutztöpfe (2,3) an sich beträgt normalerweise nur 2 - 5 cm.

[0012] Es ist besonders günstig, wenn die Hebestäbe (5) in Aussparungen oder Bohrungen (12), die sich axial in der Schutzwand (9) des Deckelkantenschutztopfes (3) befinden, durchgeführt sind und in die Schutzwand .(10) des Bodenkantenschutztopfes (2) in entsprechende Gewindebohrungen (15) eingeschraubt sind. Da in diesem Fall auch die Hebeplatte (4) im Durchmesser reduziert werden kann, ergibt sich die Möglichkeit, das Bohrloch - oder in anderen Fällen die Stapelgeometrie - geringer auszulegen.

[0013] Von Vorteil ist es auch, wenn der Bodenkantenschutzkopf (2) und der Deckelkantenschutztopf (3) innenseitig im Scheitel des zwischen der jeweiligen Schutzwand (9,10) und des jeweiligen Bodens gebildeten Winkels eine umlaufende Hohlkehle (17) aufweisen. Dadurch liegen die besonders gefährdeten Kanten der Korrosionsschutzhülle (16) frei in den Kantenschutztöpfen (2,3). Der Winkel beträgt normalerweise etwa 90°, er kann jedoch auch geringfügig größer, d.h. die Kantenschutztopfform innen leicht konisch sein.

[0014] Die erfindungsgemäße Vorrichtung stellt nicht nur einen wirksamen Schutz des stoßempfindlichen Korrosionsschutzmaterials der Lagergebinde gegen mechanische Beschädigungen wie Risse, Abplatzungen und Ausbrüche dar, sondern ist auch einfach und sicher zu handhaben. Das ist wegen des radioaktiven Inhalts der Lagergebinde von großem Vorteil. Die Vorrichtung ist zudem einfach herstellbar. Die Kantenschutztöpfe können aus billigem Material bestehen. Die Halterung der Hebestäbe (5) im Bodenkantenschutztopf (2) ist sicher, wobei auch andere Einklinkungsarten möglich sind. Die Lagerkapazität in den Kavernen oder Bohrlöchern der Gesteins- oder Salzformationen wird optimal ausgenutzt, das Lagergebinde selbst kann gewichtssparend ausgelegt werden, sofern beim Transport und dem Einlagerungsvorgang entsprechende Strahlenschutzmaßnahmen getroffen werden.

Ansprüche

1. Vorrichtung zur Handhabung und zum Schutz eines mit einer stoßempfindlichen Korrosionsschutzhülle versehenen Lagergebindes für radioaktive Stoffe, insbesondere eines mit einem Deckel verschlossenen stoßempfindlichen Endlagerbehälters, bei der Endlagerung in Bohrlöchern von geologischen Formationen, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanten aufweisende untere Bereich des Lagergebindes (l).mit einem Bodenkantenschutztopf (2) und ihr Kanten aufweisender oberer Bereich mit einem Deckelkantenschutztopf (3) umgeben ist, die über eine mit Trageeinrichtungen (8) für ein Hebezeug versehene Hebeplatte (4) durch Hebestäbe (5) lösbar miteinander verbunden sind, wobei die Hebestäbe (5) kopfseitig fernbedienbare Elemente (7) zum Arretieren und Lösen der Hebestäbe (5) aufweisen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe der Schutzwand (9) des Deckelkantenschutztopfes (3) größer ist, als die Dicke des Deckels (11) des Endlagerbehälters (1).

3. Vorrichtung nach Anspruch l und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hebestäbe (5) in Aussparungen oder Bohrungen (12), die sich axial in der Schutzwand (9) des Deckelkantenschutztopfes (3) befinden, durchgeführt und in die Schutzwand (10) des Bodenkantenschutztopfes (2) eingeschraubt sind.

4. Vorrichtung nach den Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Bodenkantenschutztopf (2) und/oder der Deckelkantenschutztopf (3) mit einem Stoßdämpfer (18) auf der äußeren Oberfläche versehen sind.

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Bodenkantenschutztopf (2) und der Deckelkantenschutztopf (3) innenseitig im Scheitel des zwischen der jeweiligen Schutzwand (9,10) und des jeweiligen Bodens gebildeten Winkels eine umlaufende Hohlkehle (17) aufweisen.

Zeichnung