CONCRETE CONTAINER FOR STORING DANGEROUS MATERIALS

Abstract: 1. A concrete container with steel reinforcement for receiving biologically harmful substances, in particular radioactive waste, consisting of a base member with lid and suspension means, characterised in that at least the base member (1) consists of an inner shell (2) and an outer shell (3), the concrete of the thinner outer shell (3) having a lower resistance to pressure than the concrete of the inner shell (2) and the inner shell (2) being connected to the outer shell (3) by anchors (13) having predetermined breakage points (11) and deformation regions (12).

Description: Betonbehälter zur Aufnahme bioschädlicher Stoffe 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. 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. 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 Trans portunfällen, wie Absturz bzw. Fall aus mehreren Metern Höhe und Bränden, können erhebliche Schäden an den Beton behältern auftreten, wodurch eine Gefährdung der Umgebung durch das bioschädliche Behälterinventar, z. B durch radioaktive Strahlung, erfolgen kann. Der vorliegenden Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, einen Betonbehälter mit Stahl bewehrung zur Aufnahme bioschädlicher Stoffe, insbesondere zur Aufnahme radioaktiver Abfälle, zu schaffen, bestehend aus einem Grundkörper mit Deckel sowie Aufhängeeinrichtungen, der auch bei unsach gemässen Handhabung, Unfällen und Schadensfeuer den sicheren Einschluss des Behälterinventars ohne Gefährdung der Umgebung ermöglicht. Diese Aufgabe wurde erfindungsgemäss dadurch gelost, 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. 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. 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. 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. 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: 3,53,7 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-, Stabilitätsund 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 Sol lbruchsfunktionen am Behälter. 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 Blahschieferbeton, Hüttenbimsbeton und Aschesinterbeton. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Beton der äusseren Schale (3) geschäumte Kunststoffkügelchen enthält. 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 Grafit fasern, z. B. als Flies, angeordnet ist. Diese Schicht (4) verbessert wegen der elastischen Eigenschaften der genannten Materialien zusätzlich die Stossdämpfung und Wärmeisolation. 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. 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. 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. 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. 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. 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.

Claims: Patentansprüche: 1. Betonbehälter mit Stahlbewehrung zur Aufnahme bio schädlicher Stoffe, insbesondere radioaktiver Abfälle, bestehend aus einem Grundkörper mit Deckel sowie Auf hängeeinrichtungen, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der Grundkörper (l) 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 gekenn zeichnet, 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 t2) und der äusseren Schale (3) eine Schicht (4) aus nicht brennbaren, schlecht wärmeleitenden Kunststoffen, Glas fasern 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 113) ver bunden 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) ent spricht, 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

Inventors: CHRIST, BERNHARD, DR. DIPL.-CHEM., VYGEN, PETER, DR. DR.-ING.
Applicants: TRANSNUKLEAR GMBH
Application year: 1984
Main classification: G21F5
IPC codes: G21F5