[0001] Die Erfindung betrifft ein Behältersystem zur Aufnahme radioaktiver Abfälle mit einem
Endlagerbehälter zylindrischer Gestalt und einem den Endlagerbehälter aufnehmenden
Abschirmbehälter, wobei der Endlagerbehälter eine mechanisch stabile und korrosionsfeste
Wandung und eine an einer Stirnfläche angeordnete Beladeöffnung aufweist, die mit
einem zumindest einen Primärdeckel aufweisenden Deckelsystem verschließbar ist, wobei
der Abschirmbehälter einen Boden, einen zylindrischen Mantel und eine Öffnung aufweist,
und wobei der Endlagerbehälter durch die Öffnung in axialer Richtung einsetzbar ist.
[0002] Ein derartiges Behältersystem ist beispielsweise als Pollux-Behälter zur Endlagerung
radioaktiven Abfalls bekannt. Der Behälter ist beispielsweise auf der Internetseite
"www.gns.de" oder auch unter "de.wikipedia.org/wiki/pollux_(kerntechnik)" beschrieben.
Der Pollux-Behälter besteht aus einem äußeren Abschirmbehälter aus Gußeisen mit Kugelgraphit,
dessen Wandung zusätzlich Moderatorstäbe enthält, sowie einem darin befindlichen Innenbehälter
(hier als Endlagerbehälter bezeichnet) aus Stahl. Der innere Behälter weist einen
einschraubbaren Primärdeckel und einen darüber aufschweißbaren Sekundärdeckel auf.
Der Sekundärdeckel dient zum gasdichten Verschließen.
[0003] Bei dem Pollux-Behältersystem sind sowohl der Innenbehälter als auch der Abschirmbehälter
von kreiszylindrischer Form. Der Begriff der zylindrischen Gestalt soll im Rahmen
der nachfolgenden Offenbarung sowohl die kreiszylindrische Gestalt als auch andere
zylindrische Formen umfassen. Mathematisch betrachtet entsteht ein Zylinder durch
Parallelverschiebung einer Geraden vorgegebener Länge entlang einer geschlossenen
Kurve; ein Kreiszylinder entsteht, wenn die Gerade entlang eines Kreises verschoben
wird. Selbstverständlich müssen die zylindrische Gestalt des Endlagerbehälters und
des Abschirmbehälters aufeinander abgestimmt sein.
[0004] Figur 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau des bekannten Pollux-Behältersystems, bestehend
aus dem äußeren Abschirmbehälter 1 und dem inneren Behälter 3. Der innere Behälter
3 besteht aus einem korrosionsfesten und mechanisch stabilen Material und weist einen
mittels Bolzenschrauben gasdicht verschraubbaren Primärdeckel 4 einschließlich einer
Moderatorplatte 8 sowie einen aufgeschweißten korrosionsbeständigen Sekundärdeckel
5 auf. Der innere Behälter (Endlagerbehälter) kann Brennelemente aus Kernkraftwerken
und/oder verglaste radioaktive Abfälle (HAA-Kokillen) aus Wiederaufbereitungsanlagen
aufnehmen. Der äußere Abschirmbehälter 1 weist einen einschraubbaren Schutzdeckel
(mit Abschirmfunktion) 2 und an der zylindrischen Mantelfläche befestigte Tragzapfen
auf. In der zylindrischen Wandung sind Moderatorstäbe enthalten.
[0005] Zum Beladen des Endlagerbehälters wird zunächst das aus Abschirmbehälter und Endlagerbehälter
(Innenbehälter) bestehende System vorbereitet, indem der in das Innengewinde des Abschirmbehälters
eingeschraubte Schutzdeckel 2 entfernt wird.
[0006] Zur axialen Arretierung des Innenbehälters in dem Abschirmbehälter wird der Schutzdeckel
2 durch einen in dasselbe Gewinde eingeschraubten kreisringförmigen Haltering ersetzt.
Anschließend wird das Behältersystem unter einer Heissen Zelle angedockt. Dann wird
der Primärdeckel 4 (ein Sekundärdeckel ist noch nicht vorhanden) des Innenbehälters
einschließlich der darunter angeordneten Moderatorplatte 8 fernhantiert abgenommen
und in der Beladezelle abgelegt. Dann werden die Brennstäbe oder die radioaktiven
Abfälle in den Innenbehälter eingebracht. Anschließend wird der Primärdeckel 4 fernhantiert
eingesetzt und das Behältersystem wird abgedockt. Anschließend wird eine temporäre
Zusatzabschirmung auf den Primärdeckel aufgelegt, wobei allerdings die Bolzenschrauben
zugänglich bleiben. Der Primärdeckel wird dann mittels der Bolzenschrauben fest verschraubt.
Das aufgrund der aufliegenden Zusatzabschirmung direkt von dem Bedienpersonal hantierbare
Behältersystem wird zum Schweißplatz transportiert, wo die temporäre Zusatzabschirmung
abgenommen und durch eine ein Schweißen gestattende Schweißabschirmung ersetzt wird.
Dann wird der Sekundärdeckel aufgelegt und verschweißt. Nach Prüfung der Schweißnaht
wird die temporäre Schweißabschirmung entfernt, der kreisringförmige Haltering aus
dem Innengewinde des Abschirmbehälters ausgeschraubt und der Schutzdeckel 2 eingeschraubt.
Das vollständige Behältersystem wird dann zum Endlager transportiert und beispielsweise
in einen Stollen eines Endlagerbergwerks endgelagert, wobei es von dem Bedienpersonal
gehandhabt werden kann.
[0007] Nachteilig bei dem bekannten Pollux-Behältersystem ist, dass zur axialen Arretierung
des Innenbehälters in dem Abschirmbehälter der Schutzdeckel durch einen in dasselbe
Gewinde eingeschraubten kreisringförmigen Haltering ersetzt werden muss, und dass
das vollständige Behältersystem, bestehend aus Innenbehälter und Abschirmbehälter,
endgelagert wird, wodurch sich ein ungünstiges Massenverhältnis von radioaktivem Abfall
zu Verpackungsmaterial in dem Endlager ergibt.
[0008] Aufgabe der Erfindung ist es, die axiale Arretierung zu vereinfachen und gleichzeitig
ein Behältersystem zur Verfügung zu stellen, dessen Massenverhältnis von radioaktivem
Abfall zu Verpackungsmaterial in dem Endlager günstiger ist.
[0009] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Behältersystem mit den Merkmalen des
Anspruchs 1 gelöst.
[0010] Das Behältersystem der eingangs genannten Art ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet,
dass die Öffnung des Abschirmbehälters so ausgebildet ist, dass der mit dem Deckelsystem
verschlossene Endlagerbehälter durch die Öffnung ausstoßbar ist, und dass eine Haltevorrichtung
zum axialen Fixieren des in den Abschirmbehälter aufgenommenen Endlagerbehälters vorgesehen
ist, die in dem Mantel und/oder dem Boden des Abschirmbehälters integriert ist und
in die Wandung des Endlagerbehälters eingreifen kann, wobei die axiale Fixierung mit
Hilfe eines von außen an ein Bedienelement der Haltevorrichtung des Abschirmbehälters
angreifendes Bediengerät aufhebbar ist.
[0011] Die Haltevorrichtung des erfindungsgemäßen Behältersystems ermöglicht ein einfacheres
Fixieren des Endlagerbehälters in dem Abschirmbehälter. Es ist nicht mehr notwendig,
umständlich einen Haltering einzuschrauben - die axiale Fixierung kann einfach mit
Hilfe eines von außen an ein Bedienelement der Haltevorrichtung des Abschirmbehälters
angreifendes Bediengerät eingerastet und auch wieder aufgehoben werden. Die dazu notwendigen
Arbeitsschritte sind wesentlich einfacher und können maschinell ausgeführt werden
- die gemäß dem Stand der Technik notwendige Einschraubung eines Halterings kann nur
umständlich oder gar nicht maschinell durchgeführt werden.
[0012] Die Ausstoßbarkeit des Endlagerbehälters ermöglicht es, dass der Endlagerbehälter
im Endlager selber unproblematisch von dem Abschirmbehälter getrennt wird. Gemäß dem
Stand der Technik verbleibt die Kombination Endlagerbehälter / Abschirmbehälter im
Endlager, d.h. das Massenverhältnis zwischen radioaktivem Abfall und Verpackungsmaterial
ist ausgesprochen ungünstig. Die Ausstoßbarkeit über den Boden des Behältersystems
ermöglicht nun eine Trennung des eigentlichen Endlagerbehälters von dem Abschirmbehälter
- dieser kann dann wieder aus dem Endlager entfernt und einer weiteren Verwendung
zugeführt werden. Da der Endlagerbehälter ausstoßbar ausgebildet ist, ist jederzeit
dafür Sorge getragen, dass über den Abschirmbehälter eine ausreichende Abschirmung
gegenüber Strahlung zur Verfügung gestellt ist. Vor dem eigentlichen Ausstoßen des
Endlagerbehälters wird die axiale Fixierung des Endlagerbehälters in dem Abschirmbehälter
mit Hilfe eines von außen an ein Bedienelement der Haltevorrichtung des Abschirmbehälters
angreifendes Bediengerät aufgehoben.
[0013] Um eine Ausstoßbarkeit des Endlagerbehälters zu gewährleisten, können beispielsweise
in dem Mantel des Abschirmbehälters geeignete Einrichtungen vorgesehen sein, die den
Endlagerbehälter im eigentlichen Endlager aus dem Abschirmbehälter ausstoßen. Vorzugsweise
wird die Ausstoßbarkeit jedoch dadurch gewährleistet, dass der Boden des Abschirmbehälters
eine von einem Bediengerät derart freigebbare Öffnung aufweist, dass eine Ausstoßeinrichtung
durch die Öffnung hindurch auf den Endlagerbehälter einwirken kann. Dieses Ausführungsbeispiel
ist konstruktiv sehr einfach gestaltet, so dass vorteilhafter weise keine aufwendigen
und kostenintensiven Umgestaltungen des Behältersystems notwendig sind. Auch die zum
Ausstoßen notwendige Einrichtung ist konstruktiv einfach und daher kostengünstig und
einfach zu handhaben.
[0014] Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der Boden des Abschirmbehälters
axial in dessen Mantel verschiebbar und weist eine von außen zugängliche Andockeinrichtung
(beispielsweise eine Ausnehmung) auf, an der ein Bediengerät derart angreifen kann,
dass es den Boden axial in Richtung der Öffnung derart verschieben kann, dass ein
einliegender Endlagerbehälter ausgestoßen wird. Auf diese Weise kann die Öffnung des
Abschirmbehälters beim Ausstoßen des Endlagerbehälters in Richtung des Endlagerstollens
so orientiert sein, dass sich das Bedienpersonal in einem Bereich aufhalten kann,
der von dem Abschirmbehälter abgeschirmt ist. Der abschirmende Boden dient gleichzeitig
als Schieber zum Ausstoßen des Endlagerbehälters. Die Andockeinrichtung dient dazu,
den Boden nach dem Ausstoßen des einliegenden Endlagerbehälters wieder in den Abschirmbehälter
zurückziehen zu können. Der verschiebbare Boden gestattet somit ein besonders einfaches
Ausstoßen des Endlagerbehälters im Endlagerbereich. Wird der Endlagerbehälter mit
Hilfe des Bodens des Abschirmbehälters verschoben, wird mit der gesamten Bodenfläche
ausgestoßen. Dies ist vorteilhaft, da die auszustoßenden Endlagerbehälter ein sehr
hohes Gewicht aufweisen. Ein Verkanten des Endlagerbehälters beim Ausstoßen kann so
effektiv verhindert werden.
[0015] Vorzugsweise weist der Abschirmbehälter einen an dem der Öffnung abgewandten Ende
des Mantels angesetzten ringförmigen Abschirmkörper auf, wobei der verschiebbare Boden
auf einem radial nach innen vorspringenden Bodenabschnitt des Abschirmkörpers aufliegt.
Zwischen einem radial innen liegenden Teil der bodenseitigen Stirnfläche des Mantels
des Abschirmbehälters und dem angesetzten Abschirmkörper ist vorzugsweise ein umlaufender
Spaltraum gebildet, der Elemente der Haltevorrichtung aufnehmen kann. Diese Gestaltung
des Abschirmbehälters vereinfacht die Konstruktion bei Gewährleistung maximaler Abschirmung.
[0016] Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Primärdeckel des Deckelsystems
des Endlagerbehälters mechanisch und abschirmungsmäßig derart dimensioniert, dass
die mechanischen Anforderungen im Endlager und die Abschirmanforderungen für die Handhabung
und den Transport des Behältersystems nach dem Verschließen der Beladeöffnung durch
den Primärdeckel erfüllt sind, ohne dass die Öffnung des Abschirmbehälters eine zusätzliche
Abschirm- und Verschlussvorrichtung benötigt.
[0017] Ein entsprechendes Ausführungsbeispiel ermöglicht den Wegfall des Schutzdeckels des
Abschirmbehälters sowie der temporären Abschirmungen. Mit dem Wegfall dieser Vorrichtungen
fallen die Arbeitsschritte des Auflegens und Wieder-Entfernens der Abschirmungen weg.
Der Befüllvorgang wird erheblich verkürzt und vereinfacht.
[0018] Zum Endlagern radioaktiven Abfalls mit Hilfe dieser bevorzugten Ausführungsform wird
das Behältersystem zunächst vorbereitet, indem ein Endlagerbehälter in einen (oben
offenen) Abschirmbehälter eingesetzt wird. Dann wird die Haltevorrichtung derart betätigt,
dass der Endlagerbehälter in dem Abschirmbehälter axial fixiert (gehalten) wird. Das
Behältersystem wird an die Heiße Zelle angedockt. Anschließend wird in der Heißen
Zelle der Primärdeckel abgenommen, der Endlagerbehälter befüllt und der Primärdeckel
wieder aufgesetzt. Danach wird das Behältersystem abgedockt und der Primärdeckel kann
verschraubt werden, ohne dass es einer zusätzlichen Abschirmung bedarf. Anschließend
kann ggf. ein Sekundärdeckel aufgeschweißt werden, wobei dies wiederum ohne zusätzliche
Abschirmmaßnahmen vorgenommen werden kann. Das Behältersystem wird nunmehr zwischengelagert
und vorzugsweise liegend zum Endlager transportiert. Im Endlagerbereich, beispielsweise
im Endlagerstollen, wird die Arretierung der Haltevorrichtung gelöst und der Endlagerbehälter
durch die Öffnung des Abschirmbehälters ausgestoßen und gelagert. Der leere Abschirmbehälter
wird zu dem Beladeplatz zurückgeführt und kann für die Aufnahme eines weiteren Endlagerbehälters
vorbereitet werden.
[0019] Vorzugsweise weist die Wandung des Endlagerbehälters wenigstens eine Ausnehmung auf,
in die die Haltevorrichtung des Endlagerbehälters eingreifen kann. Die Ausnehmung
gestattet ein sicheres formschlüssiges Eingreifen eines Elements der Haltevorrichtung.
Die Ausnehmung ist vorzugsweise an dem der Beladeöffnung abgewandten Ende vertikal
unterhalb der Ebene der Innenfläche des Bodens des Endlagerbehälters angeordnet. Diese
Anordnung der Ausnehmung erleichtert die Abschirmung, da die mit der Ausnehmung verbundene
Verringerung der Wandstärke des Endlagerbehälters in einem Bereich unterhalb der eingelagerten
radioaktiven Abfälle ausgeführt ist. Die Ausnehmung befindet sich möglichst nahe am
Boden des Endlagerbehälters.
[0020] Die Ausnehmung ist vorzugsweise eine in der Wandung des Endlagerbehälters umlaufende
Nut, in die Schwenksegmente der Haltevorrichtung in radialer Richtung eingreifen können.
Die Schwenksegmente sind vorzugsweise äquidistant in Umfangsrichtung angeordnet. Beispielsweise
werden fünf Schwenksegmente eingesetzt, die in einem Ringspalt des Abschirmbehälters
in der Nähe des Bodens des Endlagerbehälters angeordnet sind und bei Betätigung durch
einen Stellring in radialer Richtung nach innen in die umlaufende Nut des Endlagerbehälters
eingeschoben werden. Eine derartige Anordnung gestattet eine Aufnahme des Endlagerbehälters
unabhängig von seiner Drehposition im Abschirmbehälter. Darüber hinaus können in dem
Abschirmbehälter mehr oder weniger Schwenksegmente angeordnet werden, ohne dass es
einer abweichenden Gestaltung der umlaufenden Nut des Endlagerbehälters bedarf.
[0021] Bei einer - weniger bevorzugten - alternativen Ausführungsform wird die wenigstens
eine Ausnehmung des Endlagerbehälters von einer umlaufenden Nut und mehreren entlang
des Umfangs verteilten zahnförmigen Ausnehmungen zwischen der umlaufenden Nut und
dem Boden des Endlagerbehälters gebildet, wobei die Haltevorrichtung an die Form der
zahnförmigen Ausnehmungen angepaßte zahnförmige Vorsprünge aufweist, die in der Art
eines Bajonettverschlusses in axialer Richtung zwischen die zahnförmigen Ausnehmungen
des Endlagerbehälters hindurch in die umlaufende Nut eingeschoben und in der umlaufenden
Nut in Umfangsrichtung hinter die zwischen den zahnförmigen Ausnehmungen verbliebenen
Vorsprünge des Endlagerbehälters gedreht werden können. Bei dieser Haltevorrichtung
in Form eines Bajonettverschlusses ist es erforderlich, dass die Anzahl, Breite und
Anordnung der zahnförmigen Vorsprünge des Endlagerbehälters und der Haltevorrichtung
aufeinander angestimmt sind. Außerdem muß der Endlagerbehälter in einer vorgegebenen
Drehposition in den Abschirmbehälter eingeschoben werden, weshalb ggf. eine axiale
Nut oder ein axialer Vorsprung am Endlagerbehälter und entsprechende Vorsprünge bzw.
Nuten in der Innenwandung des Abschirmbehälters vorzusehen sind.
[0022] Der erfindungsgemäß in seiner Abschirmung verstärkte Primärdeckel enthält vorzugsweise
eine Moderatorschicht. Der Primärdeckel ist ferner vorzugsweise einschraubbar und
weist eine Metalldichtung und/oder Elastomerdichtung zur Wandung des Endlagerbehälters
auf.
[0023] Vorteilhafte und/oder bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen
gekennzeichnet.
[0024] Nachfolgend wird die Erfindung anhand von in den Zeichnungen dargestellten bevorzugten
Ausführungsformen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
Figur 1 eine schematische Abbildung des bekannten Pollux-Behältersystems;
Figuren 2A bis 2D verschiedene Ansichten und Detailansichten einer ersten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Behältersystems;
Figuren 3A bis 3D zeigen schematische Ansichten und Detailansichten einer zweiten
Ausführungsform des erfindungsgemäßen Behältersystems.
[0025] Figur 1 zeigt eine schematische Abbildung des bekannten Pollux-Behältersystems. Das
Behältersystem weist einen äußeren zylinderförmigen Abschirmbehälter (1) sowie einen
ebenfalls zylinderförmigen inneren Behälter (3) zur Aufnahme des zu lagernden Materials
auf.
[0026] Der innere Behälter (3) besteht aus einem korrosionsfesten und mechanisch stabilen
Material und ist im geschlossenen Zustand mit einem Deckelsystem abgedichtet. Dieses
besteht aus einem mittels Bolzenschrauben gasdicht verschraubbaren Primärdeckel (4)
sowie einer zwischen Primärdeckel (4) und dem zu lagernden Material angeordneten,
aus Graphit bestehenden Moderatorplatte (8). Oberhalb des Primärdeckels (4) ist ein
Sekundärdeckel (5) angeordnet, wobei sich bei dessen Verschweißung zwischen dem Grundkörper
des inneren Behälters (3) und dem Sekundärdeckel (5) eine Schweißnaht (6) ausbildet.
Auf den Sekundärdeckel (5) ist eine Dämpfung (7) aufgelegt.
[0027] Der Abschirmbehälter (1) weist im geschlossenen Zustand einen einschraubbaren Schutzdeckel
mit Abschirmfunktion (2) sowie an der zylindrischen Mantelfläche des Abschirmbehälters
(1) eine Mehrzahl von Tragzapfen (11) auf. Der Abschirmbehälter (1) ist mit einer
Mehrzahl von axial angeordneten Bohrungen versehen, in welche Moderatorstäbe (9) eingesetzt
sind. Diese Bohrungen und die Moderatorstäbe (9) erstrecken sich im wesentlichen über
die gesamte Höhe des Abschirmbehälters (1).
[0028] Die Figuren 2A bis 2D zeigen verschiedene Ansichten einer ersten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Behältersystems. Figur 2A zeigt eine Schnittansicht des erfindungsgemäßen
Behältersystems. Figur 2D zeigt eine Seitenansicht der ersten Ausführungsform, wobei
der Abschirmbehälter (30) teilweise weggeschnitten ist. Das Behältersystem weist einen
Endlagerbehälter (20) zylindrischer Gestalt sowie einen den Endlagerbehälter (20)
aufnehmenden Abschirmbehälter (30) auf.
[0029] Der Endlagerbehälter (20) weist einen zylinderförmigen Mantel, eine an einer Stirnfläche
angeordnete, mit einem Dekkelsystem verschließbare Beladeöffnung sowie einen Boden
(22) auf. Die Wanddicke des zylinderförmigen Mantels und des Bodens (22) des Endlagerbehälters
(20) ist entsprechend den mechanischen Anforderungen im Endlager sowie der Standzeit
in der korrodierenden Endlagerumgebung ausgelegt. Die Dichtflächen des Endlagerbehälters
(20) sind mechanisch bearbeitet, und die Oberflächen des Endlagerbehälters (20) können
mit einem Korrosionsschutz versehen sein. Der untere Mantelbereich des Endlagerbehälters
(20) ist mit einer umlaufenden Nut (23) versehen (siehe hierzu insbesondere Figur
2C), in welche zur axialen Fixierung des Endlagerbehälters (20) in dem Abschirmbehälter
(30) eine Haltevorrichtung (24 - 28) eingreifen kann. Bei dem Ausführungsbeispiel
gemäß den Figuren 2A bis 2D ist diese Haltevorrichtung (24 - 28) als Segmentverschluß
ausgebildet.
[0030] Figur 2B zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie B-B (Figur 2A) und veranschaulichen
den Aufbau der Haltevorrichtung (24 - 28).
[0031] Die Haltevorrichtung weist einen Stellring (24) mit Führungsnuten (24a) und Distanzstücken
(28) auf, wobei der Stellring (24) innen an dem Mantel des Abschirmbehälters (30)
anliegt. In jede der Führungsnuten (24a) ragt ein Verstellzapfen des zugehörigen Schwenksegementes
(25) ein. Jedes Schwenksegment (25) verfügt über einen Schwenksegment-Drehpunkt (27),
so dass durch Rotation des Stellrings (24) und die über die Nut (23) erzwungene Bewegung
der Verstellzapfen die Schwenksegmente entweder nach innen oder nach außen geschwenkt
werden. Zur Handhabung des Verschlusses, d.h. zum Öffnen und Schließen und damit zum
Fixieren bzw. Lösen des Endlagerbehälters (20) in dem Abschirmbehälter (30), weist
der Stellring (24) zwei Bedienelemente (26) auf, die als abnehmbare Hebel ausgebildet
sind und sich u.a. durch eine Ausnehmung in der Wandung des Abschirmbehälters (30)
erstrecken und somit von außen bedienbar sind. In der geöffneten Stellung greifen
die Schwenksegmente (25) nicht in die Nut (23) im Mantel des Endlagerbehälters (20)
ein, so dass dieser aus dem Abschirmbehälter (30) entnehmbar ist. Bei Bewegung der
Hebel (26) in die Geschlossen-Stellung schwenken die Schwenksegmente (25) in radialer
Richtung nach innen in die umlaufende Nut (23) in dem Endlagerbehälter (20) ein, wodurch
dieser axial in dem Abschirmbehälter (30) fixiert wird. Dies ist insbesondere unter
sicherheitstechnischen Aspekten relevant: Kippt das Behältersystem bei der Beladung,
kann der Endlagerbehälter (20) nicht aus dem Abschirmbehälter (30) rutschen und eine
Gefährdung des Bedienpersonal wird vermieden. Die Ausbildung der Haltevorrichtung
als Segmentverschluß hat den Vorteil, dass die Aufnahme des Endlagerbehälters (20)
in dem Abschirmbehälter (30) unabhängig von seiner Drehposition im Abschirmbehälter
(30) ist. Ferner können in dem Abschirmbehälter (30), je nach mechanischer Anforderung,
eine unterschiedliche Anzahl von Schwenksegmenten (25) angeordnet werden, ohne dass
es einer abweichenden Gestaltung der umlaufenden Nut (23) des Endlagerbehälters (20)
bedarf.
[0032] Es wird insbesondere Bezug genommen auf die Figuren 2A und 2C. Der Abschirmbehälter
(30) ist ein nach oben hin offener, dickwandiger, zylindrischer metallischer Körper
(z. B. aus Sphäroguss) mit einem angeflanschten ringförmigen Abschirmkörper (31).
Der angeflanschte Abschirmkörper (31) weist einen radial nach innen vorspringenden
Bodenabschnitt (31a) auf, auf dem der Boden (34) des Abschirmbehälters (30) aufliegt.
Der Boden (34) ist nicht an dem angeflanschten Abschirmkörper (31) befestigt, sondern
vielmehr derart ausgebildet, dass er in dem Abschirmbehälter (30) axial bewegt werden
kann, so dass der gesamte Endlagerbehälter (20) aus dem Abschirmbehälter ausschiebbar
ist. Dazu ist an dem Boden (34) eine Ausschubstange (35) befestigbar, mit der der
Boden (34) in dem Abschirmbehälter bewegt werden kann, wodurch der Endlagerbehälter
(20) aus dem Abschirmbehälter geschoben werden kann. Das Ausschieben des Endlagerbehälters
(20) aus dem Abschirmbehälter (30) kann dadurch vereinfacht werden, dass die äußere
Mantelfläche des Endlagerbehälters (20) und/oder die innere Mantelfläche des Abschirmbehälters
(30) mit einer Beschichtung versehen ist, die einen niedrigen Reibwiderstand aufweist
bzw. dass in den Abschirmbehälter (30) geeignete Gleitlager oder Gleitkörper (nicht
gezeigt) eingebracht sind. Zur Befestigung der Ausschubstange (35) können zum Beispiel
in dem Boden (34) Gewindebohrungen vorgesehen sein. Im Endlager selber ermöglicht
die Ausschiebbarkeit des Endlagerbehälters (20), dass dieser aus dem waagerecht liegenden
Abschirmbehälter (30) geschoben werden kann und anschließend im Endlager verbleibt,
wohingegen der Abschirmbehälter (30) wiederverwendet werden kann, wodurch die Kosten
der Endlagerung gesenkt werden können.
[0033] Auf der äußeren Mantelseite des Abschirmbehälters (30) ist eine mit Blech (33) verkleidete
Moderatorschicht (32) aus beispielsweise Polyethylen angebracht. Die dem Endlagerbehälter
(20) abgewandte Oberfläche des Bodens (34) des Abschirmbehälters (30) ist mit einer
Mehrzahl von in Blech (33a) gekleideten Moderatorelementen (32a) versehen, die beispielsweise
ebenfalls Polyethylen aufweisen können. Die Moderatorschicht (32) sowie die Moderatorelemente
(32a) sind entsprechend den Anforderungen an die Neutronenabschirmung, die für das
jeweils einzulagernde Material notwendig sind, ausgelegt. Die Wandstärke des Abschirmbehälters
(30) sowie des Bodens (34) sind entsprechend den Anforderungen an die Gammaabschirmung,
die für das jeweils einzulagernde Material notwendig sind, ausgelegt.
[0034] Der Abschirmbehälter (30) weist ferner eine Mehrzahl von Tragzapfen (21) auf, die
sich durch Öffnungen in dem Blech (33) und der Moderatorschicht (32) in Ausnehmungen
in dem Mantel des Abschirmbehälters (30) erstrecken und in diesen Ausnehmungen befestigt
sind. Die Tragzapfen (21) gewährleisten eine gute Transportfähigkeit des Behältersystems.
[0035] Zum Verschließen des Endlagerbehälters (20) wird ein System aus einer Mehrzahl von
verschiedenen Deckeln verwendet (40 - 42) (siehe dazu Figur 2A). Das Deckelsystem
weist einen Primärdeckel (40) mit einer an diesem befestigten Moderatorschicht (41)
auf, wobei die Dicke der einzelnen Schichten neben den mechanischen Anforderungen
so ausgelegt und optimiert ist, dass die Abschirmanforderungen für die Handhabung
und den Transport des Behältersystems nach dem Verschließen der Beladeöffnung durch
den Primärdeckel erfüllt sind, ohne dass der Abschirmbehälter eine zusätzliche Abschirm-
und Verschlußvorrichtung benötigt. D.h. der Primärdeckel (40) des Endlagerbehälters
(20) ist entsprechend der Art und der Intensität der radioaktiven Strahlung der jeweiligen
Abfälle so aufgebaut und dimensioniert, dass er selbstabschirmend ist und bei der
Handhabung des mit dem Primärdeckel (40) verschlossenen Endlagerbehälters (20) keine
zusätzliche, ggf. temporäre, Abschirmung notwendig ist. Der Primärdeckel (40) ist
entweder in den Endlagerbehälter (20) einschraubbar oder wird, wie im dargestellten
Ausführungsbeispiel, über Bolzen mit dem Endlagerbehälter (20) verschraubt. Um die
Dichtheit des Endlagerbehälters (20) nach Einbringung des Primärdeckels (40) zu gewährleisten
weist dieser eine (nicht dargestellte) Metalldichtung sowie optional eine zusätzliche
(nicht dargestellte) Elastomerdichtung auf.
[0036] Das Deckelsystem umfaßt neben dem Primärdeckel (40) mit Moderatorplatte (41) einen
Sekundärdeckel (42), der nach Verschraubung des Endlagerbehälters (20) mit dem Primärdeckel
(40) mit dem Grundkörper des Endlagerbehälters (20) verschweißt wird. Nach der Verschweißung
des Sekundärdeckels (42) ist vorwiegend dieser für die gasdichte Abdichtung des Endlagerbehälters
(20) verantwortlich. Mit anderen Worten, bilden der Endlagerbehälter (20) und der
eingeschweißte Sekundärdekkel (42) das dauerhafte Stahlcontainment in korrodierender
Umgebung des Endlagers und gewährleisten die Dichtheit, wobei die Wanddicke des Zylindermantels
sowie des Bodens (34) des Endlagerbehälters (20) und die des eingebrachten Primärdeckels
(40) entsprechend den mechanischen Anforderungen im Endlager ausgebildet sind.
[0037] Die Figuren 3A bis 3D zeigen verschiedene Ansichten bzw. Detailansichten einer zweiten
Ausführungsform des erfindungsgemäßen Behältersystems. Figur 3A zeigt dabei eine Schnittansicht
der zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Behältersystems. Der Endlagerbehälter
(20') entspricht im wesentlichen dem Endlagerbehälter (20) gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel,
jedoch ist zur Fixierung des Endlagerbehälters (20') in dem Abschirmbehälter (30')
eine andere Haltevorrichtung vorgesehen. Nachfolgend werden lediglich die baulichen
Merkmale beschrieben, in denen sich die zweite Ausführungsform von der ersten Ausführungsform
gemäß den Figuren 2A bis 2D unterscheidet. Nicht beschriebene Merkmale, beispielsweise
der Boden des Abschirmbehälters und das Deckelsystem des Endlagerbehälters, entsprechen
denen des ersten Ausführungsbeispiels.
[0038] Bei der zweiten Ausführungsform ist die Haltevorrichtung als Bajonettverschluß ausgebildet.
Dieser ist insbesondere in Figuren 3B und 3C veranschaulicht. Bei dieser Verschlußvariante
weist der Endlagerbehälter (30') eine umlaufende Nut (23') mit mehreren, entlang des
Umfangs der Nut (23') verteilten zahnförmigen Ausnehmungen (23a') auf, wobei die Haltevorrichtung
an die Form der zahnförmigen Ausnehmungen (23a') angepaßte zahnförmige Vorsprünge
(29a') aufweist, die in axialer Richtung zwischen die zahnförmigen Ausnehmungen (23a')
des Endlagerbehälters (20') hindurch in die umlaufende Nut (23') eingeschoben und
in der umlaufenden Nut (23') in Umfangsrichtung hinter die zwischen den zahnförmigen
Ausnehmungen (23a') verbliebenen Vorsprünge (29b') des Endlagerbehälters (20') gedreht
werden können. Die zahnförmigen Vorsprünge (29a') sind Teil eines Bajonettringes (29'),
an dem abnehmbar zwei Bedienelemente (beispielsweise als Hebel ausgebildet) (26')
zur Betätigung des Bajonettverschlusses befestigt sind. Der Bajonettring (29') mit
den zahnförmigen Vorsprüngen (29a') bildet somit einen Zahnkranz.
[0039] Die als Hebel ausgebildeten Bedienelemente (26') erstrekken sich durch den Abschirmbehälter
(30') sowie die an dem Abschirmbehälter angebrachte Moderatorschicht (32') und das
die Moderatorschicht abdeckende Blech (33') hindurch und sind dadurch von außen betätigbar.
[0040] Bei der Haltevorrichtung in Form eines Bajonettverschlusses ist es erforderlich,
dass die Anzahl, Breite und Anordnung der zahnförmigen Vorsprünge (29b') des Endlagerbehälters
(20') und der Haltevorrichtung aufeinander abgestimmt sind. Außerdem muß der Endlagerbehälter
(20') in einer vorgegebenen Drehposition in den Abschirmbehälter (30') eingeschoben
werden, weshalb optional eine axiale Nut oder ein axialer Vorsprung am Endlagerbehälter
(30') und entsprechende Vorsprünge bzw. Nuten in der Innenwandung des Abschirmbehälters
(30') vorgesehen werden können. Beispielsweise sind eine Nut (35') in dem Abschirmbehälter
(30') und eine Nut (34') in dem Endlagerbehälter (20') mit einer Passfeder (36') verbunden.
1. Behältersystem zur Aufnahme radioaktiver Abfälle mit einem Endlagerbehälter (20) zylindrischer
Gestalt und einem den Endlagerbehälter aufnehmenden Abschirmbehälter (30),
wobei der Endlagerbehälter (20) eine mechanisch stabile und korrosionsfeste Wandung
und eine an einer Stirnfläche angeordnete Beladeöffnung aufweist, die mit einem zumindest
einen Primärdeckel (40) aufweisenden Deckelsystem verschließbar ist,
wobei der Abschirmbehälter (30) einen Boden (34), einen zylindrischen Mantel und eine
Öffnung aufweist, wobei der Endlagerbehälter (20) durch die Öffnung in axialer Richtung
einsetzbar ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Öffnung des Abschirmbehälters (30) so ausgebildet ist, dass der mit dem Deckelsystem
verschlossene Endlagerbehälter (20) durch die Beladeöffnung ausstoßbar ist, und
dass eine Haltevorrichtung (24 - 28) zum axialen Fixieren des in den Abschirmbehälter
(30) aufgenommenen Endlagerbehälters (20) vorgesehen ist, die in dem Mantel und/oder
dem Boden (34) des Abschirmbehälters (30) integriert ist und in die Wandung des Endlagerbehälters
(20) eingreifen kann, wobei die axiale Fixierung mit Hilfe eines von außen an ein
Bedienelement der Haltevorrichtung (24 - 28) des Abschirmbehälters (30) angreifendes
Bediengerät aufhebbar ist.
2. Behältersystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Boden (34) des Abschirmbehälters (30) eine von einem Bediengerät derart freigebbare
Öffnung aufweist, dass eine Ausstoßeinrichtung durch die Öffnung hindurch auf den
Endlagerbehälter (20) einwirken kann.
3. Behältersystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Boden (34) des Abschirmbehälters (30) axial in dessen Mantel verschiebbar ist
und eine von außen zugängliche Andockeinrichtung aufweist, an der ein Bediengerät
derart angreifen kann, dass es den Boden (34) axial in Richtung der Öffnung derart
verschieben kann, dass ein einliegender Endlagerbehälter (20) ausgestoßen wird.
4. Behältersystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschirmbehälter (30) einen an dem der Öffnung abgewandten Ende des Mantels angesetzten
ringförmigen Abschirmkörper (31) aufweist, wobei der verschiebbare Boden (34) auf
einem radial nach innen vorspringenden Bodenabschnitt (31a) des Abschirmkörpers (31)
aufliegt.
5. Behältersystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einem radial innen liegenden Teil der bodenseitigen Stirnfläche des Mantels
des Abschirmbehälters (30) und dem angesetzten Abschirmkörper (31) ein umlaufender
Spaltraum gebildet ist, der Elemente der Haltevorrichtung aufnehmen kann.
6. Behältersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Primärdeckel (40) des Deckelsystems des Endlagerbehälters (20) mechanisch und
abschirmungsmäßig derart dimensioniert ist, dass die mechanischen Anforderungen im
Endlager und die Abschirmanforderungen für die Handhabung und den Transport des Behältersystems
nach dem Verschließen der Beladeöffnung durch den Primärdeckel (40) erfüllt sind,
ohne dass die Öffnung des Abschirmbehälters (30) eine zusätzliche Abschirm- und Verschlussvorrichtung
benötigt.
7. Behältersystem nach einem der Ansprüche 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandung des Endlagerbehälters (20) wenigstens eine Ausnehmung (23) aufweist,
in die die Haltevorrichtung (24 - 28) für den Endlagerbehälter (20) eingreifen kann.
8. Behältersystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Ausnehmung (23) in der Wandung des Endlagerbehälters (20) an
dem der Beladeöffnung abgewandten Ende vertikal unterhalb der Ebene der Innenfläche
des Bodens (22) des Endlagerbehälters (20) angeordnet ist.
9. Behältersystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (23) eine in der Wandung des Endlagerbehälters umlaufende Nut ist,
in die Schwenksegmente der Haltevorrichtung (24 - 28) in radialer Richtung eingreifen
können.
10. Behältersystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Ausnehmung von einer umlaufenden Nut (23') und mehreren entlang
des Umfangs verteilten zahnförmigen Ausnehmungen (23a') zwischen der umlaufenden Nut
(23') und dem Boden des Endlagerbehälters gebildet wird, wobei die Haltevorrichtung
(24 - 28) an die Form der zahnförmigen Ausnehmungen (23a') angepasste zahnförmige
Vorsprünge (29a') aufweist, die in der Art eines Bajonettverschlusses in axialer Richtung
zwischen die zahnförmigen Ausnehmungen (23a') hindurch in die umlaufende Nut (23')
eingeschoben und in der umlaufenden Nut (23') in Umfangsrichtung hinter die zwischen
den zahnförmigen Ausnehmungen (23a') verbliebenen Vorsprünge des Endlagerbehälters
(20') gedreht werden können.
11. Behältersystem nach einem der Ansprüche 1 - 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Primärdeckel (40) eine Moderatorschicht (41) umfasst.
12. Behältersystem nach einem der Ansprüche 1 - 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Primärdeckel (40) verschraubbar ist und eine Metalldichtung und/oder eine Elastomerdichtung
zur Wandung des Endlagerbehälters (20) aufweist.
13. Behältersystem nach einem der Ansprüche 1 - 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Endlagerbehälter (20) zusätzlich einen korrosionsfesten, gasdicht aufschweißbaren
Sekundärdeckel (42) aufweist.