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Die
Erfindung betrifft ein Lagertransportsystem sowie ein Verfahren
zum Lagern und zum Transport von radioaktiven Abfällen.
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Im
Anschluss an eine wirtschaftliche Verwertung von radioaktiven Stoffen
müssen
diese aufgrund der Reststrahlung und der langen Halbwertszeiten geeignet
entsorgt werden. Insbesondere bei der Erzeugung von Energie mittels
Kernkraft fallen erhebliche Mengen an radioaktiven Abfällen an.
Neben den abgebrannten Brennelementen sind dies auch schwach- und
mittelaktive radioaktive Abfälle,
beispielsweise kontaminierte Betriebsmittel. Flüssige radioaktive Abfälle werden
oftmals in einer Zementierungsanlage zu einer festen Masse vergossen,
die beispielsweise in Fässer
eingefüllt
wird.
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Aufgrund
der sehr langen Halbwertszeiten muss eine sichere Lagerung der Abfälle gewährleistet
werden. Gegenwärtig
werden die radioaktiven Abfälle
in Deutschland in Zwischenlagern über einen Zeitraum von mehreren
Jahren gelagert, bis sie am Ende in ein noch zu bestimmendes Endlager
verfrachtet werden.
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Es
ist daher erforderlich, dass diese Behälter, in denen die radioaktiven
Abfälle
eingebracht sind, sowohl den Anforderungen für die Lagerung im Zwischenlager
und im Endlager als auch den Anforderungen für einen notwendigen Transport
beispielsweise zwischen dem Zwischenlager und dem Endlager genügen müssen. Hierdurch
sind insgesamt sehr hohe Anforderungen an die Behälter gestellt
sowohl im Hinblick auf die Abschirmung der Strahlung des im Behälter befindlichen
radioaktiven Abfalls als auch im Hinblick auf eine ausreichend hohe
Transportsicherheit, beispielsweise durch eine ausreichend hohe mechanische
Stabilität,
um bei einem Unfall während des
Transports den Austritt von Radioaktivität sicher zu vermeiden. Weiterhin
müssen
die Behälter
transportierbar und handhabbar aus gebildet sein. Durch diese Anforderungen
sind heutige Transport- und Lagerbehälter sehr aufwändig und
entsprechend teuer.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine vereinfachte und kostengünstigere
Lagerung sowie einen vereinfachten und kostengünstigeren Transport insbesondere
von schwach- und mittelaktiven radioaktiven Abfällen zu ermöglichen.
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Die
Aufgabe wird gemäß der Erfindung
gelöst
durch ein Lagertransportsystem zur Lagerung und zum Transport von
radioaktiven Abfällen,
bei dem ein Lagerbehälter
zur Aufnahme der radioaktiven Abfälle vorgesehen ist, wobei der
Lagerbehälter derart
ausgebildet ist, dass er lediglich die Anforderungen für die Lagerung
in einem Lager, insbesondere Zwischenlager erfüllt, nicht jedoch die Anforderungen
für einen
Transport außerhalb
des Lagers, und wobei der Lagerbehälter zum Transport außerhalb des
Lagers zur Anordnung in einem Transportbehälter vorgesehen ist, welcher
derart ausgebildet ist, dass die höheren Transportanforderungen
erfüllt sind.
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Dieser
Ausgestaltung liegt die Idee zu Grunde, die unterschiedlichen Anforderungen
an die Lagerung und Transport dadurch zu berücksichtigen, dass die Lager- von der Transportfunktion
eines Behälters
für radioaktive
Abfälle
getrennt und auf zwei für
unterschiedliche Anforderungen ausgelegte Behälter aufgeteilt sind. Und zwar
ist ein spezieller Lagerbehälter
vorgesehen, welcher zum Transport in einen geeigneten Transportbehälter verfrachtet
wird. Aufgrund der geringeren Anforderungen für die Lagerung im Zwischenlager
kann durch diese Maßnahme der
Lagerbehälter
deutlich einfacher und insbesondere kostengünstiger ausgebildet werden
als dies bei den heute üblichen
Behältern
möglich
ist, die sowohl für
die Lagerung als auch für
den Transport ausgelegt sind.
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Durch
die Trennung der Lager- von der Transportfunktion ist zudem die
Möglichkeit
offen gehalten, unterschiedliche Lagersysteme für das Endlager auszuwählen. Da
die Zwischenlager beispielsweise auf eine Lagerzeit von 30 Jahren
aus gelegt sind, können
hierdurch technische Entwicklungen und Erkenntnisse für die Endlagerung
berücksichtigt werden.
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An
die Behälter
werden insbesondere Anforderungen einerseits im Hinblick auf die
Abschirmung der radioaktiven Strahlung und andererseits im Hinblick
auf die mechanische Stabilität
gestellt. Beide Anforderungen sind üblicherweise im Zwischenlager deutlich
geringer, da beispielsweise bei der Lagerung im Vergleich zum Transport
kein Unfallrisiko besteht (mechanische Stabilität). Auch wird durch das Zwischenlager
selbst, welches beispielsweise unmittelbar auf dem Gelände einer
kerntechnischen Anlage als ein eigener Gebäudetrakt ausgebildet ist, eine Abschirmleistung
für die
radioaktive Strahlung übernommen,
wohingegen beim Transport der Behälter unmittelbar mit der Umgebung
in Kontakt kommt und daher eine bessere Abschirmung aufweisen muss als
im Zwischenlager. Die Behälter
müssen
dabei derart ausgelegt sein, dass eine zulässige maximale Strahlendosisleistung
nicht überschritten
wird.
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Zweckdienlicherweise
ist der Lagerbehälter hierzu
lediglich für
die Einhaltung einer höheren
maximalen zulässigen
Strahlendosisleistung im Zwischenlager, nicht jedoch für die Einhaltung
einer niedrigeren maximalen zulässigen
Strahlendosisleistung außerhalb
des Zwischenlagers ausgebildet. Erst durch die Anordnung des Lagerbehälters im
Transportbehälters
wird auch die niedrigere maximal zulässige Strahlendosisleistung
außerhalb
des Zwischenlagers unterschritten.
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In
einer zweckdienlichen Ausgestaltung ist der Lagerbehälter zur
Anordnung mehrerer Gebinde mit radioaktiven Abfällen, insbesondere zur Anordnung
von Fässern
vorgesehen. Hierdurch ist die Handhabung der Gebinde vereinfacht
und eine gemeinsame Handhabung ermöglicht. Auch besteht die Möglichkeit,
bei Bedarf zusätzliche
Maßnahmen
zur Abschirmung als auch zur Erhöhung
der mechanischen Stabilität
vorzusehen. So werden beispielsweise für eine Endlagerung die in dem
Lagerbehälter eingelagerten
Gebinde bevorzugt im Lagerbehälter eingegossen.
In alternativ vorteilhafter Ausgestaltung ist der Lagerbehälter ohne
Rückgriff
auf Gebinde zur Aufnahme von festem radioaktivem Abfall vorgesehen.
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Um
eine Zugänglichkeit
zu den einzelnen Gebinden, insbesondere Fässern, im Lagerbehälter zu
gewährleisten,
ist in einer zweckdienlichen Weiterbildung vorgesehen, dass der
Lagerbehälter
lediglich von einem lose oder lösbar
angeordneten Deckel verschlossen ist. Durch diese Maßnahme ist
es also jederzeit möglich
den Deckel zu entfernen und die eingelagerten Fässer beispielsweise automatisch
zu inspizieren und zu kontrollieren. Darüber hinaus ist auch die Handhabung
der einzelnen Gebinde möglich.
Insbesondere wird durch die Ausgestaltung mit dem losen Deckel die
Möglichkeit
offen gehalten, für die
Endlagerung die einzelnen Gebinde entsprechend neuesten technologischen
Erkenntnissen einzulagern.
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Für eine möglichst
platzsparende und stabile Lagerung im Zwischenlager ist der Lagerbehälter bevorzugt
stapelbar ausgebildet. Hierzu weist dieser beispielsweise einen
rechteckigen Querschnitt und an seiner Unterseite Füße sowie
auf der Oberseite Aufnahmen oder Führungen für die Füße eines weiteren Lagerbehälters auf,
wie dies bei üblichen
Stapelbehältern
vorgesehen ist.
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In
einer zweckdienlichen Ausgestaltung ist der Lagerbehälter als
ein Container ausgebildet, dessen Seitenwände und dessen Boden aus einer
Betonstruktur oder aus Stahl bestehen. Die Betonstruktur kann mit
einer entsprechenden Bewehrung versehen sein. Durch die Betonstruktur
ist durch einfache Mittel und auf kostengünstige Weise sowohl eine gute
Abschirmung als auch eine ausreichende mechanische Stabilität für die Lagerung
erreichbar. Dabei sind die Wandstärken jedoch geringer als im
Vergleich zu einem als Transportbehälter ausgebildeten Container.
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Um
die Kosten gering zu halten ist der Transportbehälter gemäß einer bevorzugten Weiterbildung zum
mehrfachen Transport von Lagerbehältern ausgebildet. Durch die
Wiederverwendbarkeit des Transportbehälter wird nur eine geringe
Anzahl an Transportbehältern
benötigt.
Entsprechend kann der Transportbehälter sehr komplex ausgebildet
sein und höchsten
Sicherheitsanforderungen gerecht werden, ohne das die Kosten für das gesamte
Lagertransportsystem merklich be einflusst werden. Zweckdienlicherweise
ist für
das wiederholte Be- und Entladen des Transportbehälters dieser
mit einem insbesondere motorisch betätigbaren und wiederholt verschließbaren Behälterdeckel
ausgestaltet.
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Für einen
möglichst
passgenauen und damit sicheren Sitz des Lagerbehälters im Transportbehälter sind
in einer zweckdienlichen Ausgestaltung die Innenabmessungen des
Transportbehälters
an die Außenabmessungen
des Lagerbehälters
angepasst. Für
ein einfaches Einführen
und sicheres Halten sind bevorzugt zudem an den Wänden des
Transportbehälters
insbesondere nach Art von Profilen oder Leisten ausgebildete Führungen
vorgesehen. Durch diese wird der Lagerbehälter möglichst spielfrei im Transportbehälter gehalten.
Für das
leichte Einführen
weisen die Führungen
vorzugsweise Einführungsschrägen auf.
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Zweckdienlicherweise
ist der Transportbehälter
als Stahlbehälter
aus einem geeignetem Stahl mit hoher Abschirmleistung und hoher
mechanischer Stabilität
ausgebildet.
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Die
Aufgabe wird gemäß der Erfindung
weiterhin gelöst
durch ein Verfahren zum Lagern und zum Transport von radioaktiven
Abfällen
gemäß Anspruch
14. Die im Hinblick auf das Lagertransportsystem angeführten Vorteile
und bevorzugten Ausgestaltungen sind sinngemäß auch auf das Verfahren anzuwenden.
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen
jeweils in schematischen Darstellungen:
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1 eine
geschnittene Seiteneinsicht des Lagerbehälters mit einem zur losen Auflage
vorgesehenen Deckel
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2 den
Lagerbehälter
nach 1 in einer weiteren geschnittenen Seitenansicht,
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3 den
Lagerbehälter
nach den 1 und 2 in Aufsicht
mit der Angabe der Schnittebenen der 1 und 2,
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4 einen
Transportbehälter
in einer perspektivischen Darstellung,
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5 den
Transportbehälter
nach 4 in einer Seitendarstellung mit einem schematisch
angedeuteten Führerhaus
eines Lastkraftwagens, und
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6 eine
stark schematisierte Darstellung zu Illustration der Entsorgung
von radioaktivem Abfall
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Der
Lagerbehälter 2 nach
den 1 bis 3 ist als Container ausgebildet,
dessen Seitenwände 4 zusammen
mit dem Boden 6 aus einer einheitlichen Betonstruktur besteht.
Zum Verschließen des
Lagerbehälters 2 ist
ein Deckel 8, vorzugsweise ebenfalls aus Beton, mit einem
Griffteil 9 vorgesehen, welcher zum Verschließen des
Lagerbehälters 2 lediglich
lose auf die Seitenwände 4 aufgelegt
wird. Der Lagerbehälter 2 weist
einen rechteckigen Grundriss auf und ist stapelbar ausgeführt. Hierzu
sind an der Unterseite des Bodens 6 an den vier Eckpunkten Füße 10 angeordnet.
Die Seitenwände 4 tragen
an ihrer oberen Stirnseite an den vier Ecken jeweils Aufnahmen 12 oder
Führungen,
in die beim Stapeln eines weiteren Lagerbehälters 2 dessen Füße 10 eingeführt werden.
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Der
Lagerbehälter 2 ist
im Ausführungsbeispiel
zur Aufnahme von insgesamt 8 radioaktiven Gebinden in Form von Fässern 14 vorgesehen.
Um ein Verrutschen der Fässer 14 zu
verhindern ist der Boden 6 an seiner Oberseite profiliert
ausgebildet und weist insbesondere rautenförmige Erhebungen auf, so dass
insgesamt 8 separate Aufnahmeplätze
für die
Fässer 14 ausgebildet
sind.
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Der
insbesondere aus den den 4 und 5 zu entnehmende
Transportbehälter 20 ist
speziell für
Transporte auf dem Kraftwerksgelände
angepasst. Im Ausführungsbeispiel
ist er als ein Stahlcontainer ausgebildet und ist mit einem zweiflügeligen ausgebildeten
Behälterdeckel 22 verschließbar. Zum reversiblen Öffnen und
Verschließen
sind an einer äußeren Stirnseite
der Behälterseitenwand 24 zwei Motoren 26 vorgesehen,
die über
ein ausfahrbares Gestänge 28 mit
jeweils einem der Flügel
des Behälterdeckel
22 zum reversiblen Öffnen
und Schließen des
Behälterdeckels 22 verbunden
sind. An der Behälterseitenwand 24 sind weiterhin
Schließ-
und Sicherungsvorrichtungen 30 für den Behälterdeckel 22 angeordnet.
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In
seinem Innenraum sind an den Behälterseitenwänden 24 Führungsprofile 32 befestigt,
welche an Ihrer oberen Stirnseite eine Einführschräge 34 aufweisen. Die
Innenabmessungen des Transportbehälters 20 sind derart
bemessen, dass der zu den 1–3 beschriebene
Lagerbehälter 2 möglichst
passgenau zwischen den Führungsprofilen 32 gehalten
wird. Das Einführen
des Lagerbehälters 2 wird
durch die Einführschräge 34 erleichtert.
Durch diese erfolgt zugleich auch eine automatische Ausrichtung
und Zentrierung des Lagerbehälters 2.
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Der
Transportbehälter 20 ist
zum Transport mittels eines Lastkraftwagens 36 vorgesehen,
von dem schematisch das Führerhaus
in 5 dargestellt ist. Der Transportbehälter 20 wird
hierbei auf den LKW durch geeignete Schraubverbindungen, sonstige
lösbare
Verbindungen oder auch unlösbar durch
Schweißen
verbunden.
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Der
Lagerbehälter 2 und
der Transportbehälter 20 sind
Teil eines gemeinsamen Konzeptes zum Lagern und zum Transport von
schwach- und mittelaktiven radioaktiven Abfällen. Das Wesentliche bei diesem
Konzept ist darin zu sehen, dass die Funktionen für die Lagerung
und für
den Transport auf zwei unterschiedliche Behälterkombinationen aufgeteilt sind.
So ist auf der einen Seite der Lagerbehälter 2 lediglich für die Funktion
der Lagerung insbesondere in einem hier nicht dargestellten Zwischenlager
ausgebildet, wohingegen die Funktion des Transports durch die Kombination
des Transportbehälters 20 mit darin
eingefügtem
Lagerbehälter 2 erfüllt wird.
Nicht zuletzt auf Grund von gesetzlichen Bestimmungen gelten für die Lagerung
von radioaktiven Abfällen
in einem Zwischenlager und für
den Transport von radioaktiven Abfällen unterschiedliche Bestimmungen und
Anforderungen. Da ein das Zwischenlager bildendes Gebäude auch
eine Abschirmfunktion zur Umgebung hin übernimmt und zudem kein Transport-Unfallrisiko
besteht, sind die Anforderungen für die Lagerung im Zwischenlager
deutlich geringer als die Anforderungen an den Behälter für den Transport.
Dementsprechend ist der Lagerbehälter 2 lediglich
für die
für das
Zwischenlager geltenden Anforderungen ausgebildet. Dies äußert sich – im Vergleich zu
einem für
einen Transport ausgebildeten Transportbehälter – in einer geringeren Abschirmleistung und
zudem auch in einer geringeren Dichtheit und mechanischen Stabilität. So ist
der Lagerbehälter 2 derart
ausgelegt, dass bei Einlagerung eines radioaktiven Abfalls mit einer
bestimmten anfänglichen Radioaktivität zwar die
für den
Innenraum des Zwischenlagers geltende zulässige maximale Strahlendosisleistung
unterschritten wird, nicht jedoch die geringere und damit strengere
maximale zulässige Strahlendosisleistung
außerhalb
des Zwischenlagers.
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Die
Abschirmleistung des Lagerbehälters 2 wird
maßgeblich
durch die Materialwahl der Seitenwände 4, des Bodens 6 sowie
des Deckels 8, der Dichte des Materials sowie der Wandstärke bestimmt.
Die Auslegung des Lagerbehälters 2 für die geringeren
Anforderungen innerhalb des Zwischenlagers äußert sich beispielsweise darin,
dass – jeweils
im Vergleich zu einem Behälter,
der auch den Transportanforderungen genügen muss –
- a) bei
Verwendung des gleichen Materials die Wandstärke geringer ausfällt
- b) bei Verwendung des gleichen Materials dieses eine geringere
Dichte aufweisen kann und
- c) insgesamt ein kostengünstigeres
Material mit einer geringeren Abschirmleistung und/oder geringerer
mechanischer Stabilität
verwendet werden kann.
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Insbesondere
ergeben sich hierdurch erhebliche Kosteneinsparungsmöglichkeiten
im Vergleich zu einem Behälter
der zugleich als Lager- als auch als Transportbehälter ausgebildet
ist.
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Im
Ausführungsbeispiel
der 1–3 ist der
Lagerbehälter 2 als
Betonbehälter
ausgebildet. Der Lagerbehälter 2 kann
auch aus einem anderen Material oder Materialmix bestehen und beispielsweise
als Stahlbehälter
ausgebildet sein.
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Die
höheren
Anforderungen für
den Transport äußern sich
beispielsweise in der bereits erwähnten geringeren maximalen
zulässigen
Strahlendosisleistung, sowie den höheren Anforderungen an die
mechanische Stabilität
zur Berücksichtigung
des höheren
Risikos für
einen Unfall bei einem Transport. Die höheren Transportanforderungen
werden durch die Kombination des Transportbehälters 20 mit dem darin
eingesetzten Lagerbehälter 2 erfüllt, wobei
der Transportbehälter 20 bereits
auch derart ausgebildet sein kann, dass er alleine die Transportbedingungen erfüllt, so
dass prinzipiell in den Transportbehälter 20 auch lose
Gebinde der radioaktiven Abfallstoffe eingebracht werden könnten.
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Der
Transportbehälter 20 dient
im Wesentlichen zu Transportzwecken auf dem Kraftwerksgelände. Zum
Transport des Lagerbehälters 2 außerhalb des
Zwischenlagers 40, beispielsweise zum Transport des Lagerbehälters 2 von
einer Konditioniereinrichtung für
den radioaktiven Abfall, wie eine Zementierungsanlage 42,
in das Zwischenlager 40, oder auch zum Transport aus dem
Zwischenlager 40 in ein Endlager 44, wie grob
vereinfacht in 6 dargestellt ist, oder für andere
Transporte auf öffentlichen
Straßen,
ist hingegen ein Transportbehälter
vorgesehen, der die Anforderungen gemäß IAEA erfüllt. Die Konditioniereinrichtung 42 ist
hierbei als ein Teil einer kerntechnischen Anlage 46 dargestellt.
Das Zwischenlager 40 kann ein spezielles Gebäude auf
dem Gelände
der kerntechnischen Anlage sein.
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Beim
Betrieb der kerntechnischen Anlage 46 insbesondere zur
Energieerzeugung (Kernkraftwerk) fallen sowohl feste als auch flüssige schwach-
und mittelaktive radioaktive Abfälle
an, die geeignet entsorgt werden müssen. Insbesondere bei den
flüssigen
Abfällen
ist oftmals vorgesehen, diese in der Zementierungsanlage 42 mit
einer geeigneten Zementmasse zu vermischen und in die bereits erwähnten Fässer 14 einzufüllen, in
der sich dann die Masse verfestigt. Diese in der Zementierungsanlage 42 gefüllten Fässer 14 werden
in den Lagerbehälter 2 eingesetzt,
anschließend
wird der Lagerbehälter 2 in den
Transportbehälter 2 eingesetzt,
und in das Zwischenlager 40 transportiert, wo der Lagerbehälter 2 wieder
aus dem Transportbehälter 20 herausgehoben
und an einer dafür
vorgesehenen Lagerstelle abgestellt wird. Zur Handhabung der Fässer 14 als
auch des Lagerbehälters 2 sind
jeweils geeignete Kräne oder
Hebevorrichtungen vorgesehen, die an geeigneten Stellen an den Fässern 14 bzw.
am Lagerbehälter 2 angreifen.
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Nicht
zuletzt auf Grund der relativ geringen Anforderungen im Zwischenlager 40 braucht
der Deckel 8 des Lagerbehälters 2 nur lose aufgelegt
zu sein. Dies bietet den Vorteil, dass der Deckel 8 während der
Lagerzeit im Zwischenlager problemlos abgenommen und die darin stehenden
Fässer 14 inspiziert
und kontrolliert und im Bedarfsfall, beispielsweise bei einem Leck,
ausgetauscht werden können.
Zur Handhabung des Deckels 8 weist dieser an seiner Oberseite
das Griffteil 9 auf.
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Ein
weiterer wesentlicher Vorteil des nur lose oder lösbar aufgelegten
Deckels 8 ist darin zu sehen, dass man sich nicht bereits
bei der Zwischenlagerung auf die Art der Konditionierung der radioaktiven Abfälle festlegt,
sondern sich vielmehr die Option für die endgültige Konditionierung offenhält, bis
die radioaktiven Abfälle
in das Endlager 44 gebracht werden. Da die Zwischenlager 40 beispielsweise
für eine Lagerzeit
von 30 Jahren ausgebildet sind, also mehrere Jahrzehnte bis zur
Verfrachtung in das Endlager 44 vergehen können, wird
durch diese Maßnahme die
Möglichkeit
eröffnet,
zukünftige
technologische Weiterentwicklungen oder Erkenntnisse für die endgültigen Konditionierung
zu berücksichtigen.
Da der Lagerbehälter 2 nicht
nur für
die Aufnahme von Fässern 14 herangezogen
werden kann, sondern auch für
Aufnahme von losen radioaktiven Abfällen ist dies von besonderem
Vorteil. Eine vergleichsweise einfache Maßnahme zur Konditionierung
für das
Endlager 44 besteht darin, den Lagerbehälter 2 mit den darin eingelagerten
Fässern 14 mit
einer geeigneten Zementmasse auszugießen.
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- 2
- Lagerbehälter
- 4
- Seitenwand
- 6
- Boden
- 8
- Deckel
- 9
- Griffteil
- 10
- Füße
- 12
- Aufnahme
- 14
- Fässer
- 16
- Erhebung
- 20
- Transportbehälter
- 22
- Behälterdeckel
- 24
- Behälterseitenwand
- 26
- Motor
- 28
- Gestänge
- 30
- Halteeinrichtung
- 32
- Führungsprofil
- 34
- Einführschräge
- 36
- Lastkraftwagen
- 40
- Zwischenlager
- 42
- Zementierungsanlage
- 44
- Endlager
- 46
- kerntechnische
Anlage