DE3438127A1

DE3438127A1 - Self-sealing configuration of a final storage location for toxic, radioactive or other dangerous waste

Info

Publication number: DE3438127A1
Application number: DE19843438127
Authority: DE
Inventors: Kurt Prof. Dr. 8000 München Lemcke
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1984-08-24
Filing date: 1984-10-18
Publication date: 1986-03-06

Abstract

Self-sealing final storage location for toxic, radioactive or other dangerous waste, the waste container, which is in a cavity positioned below the deep ground-water circulation, being embedded on all sides in powdered, dry rock salt which is preferably admixed with anhydrite. The rock salt, together with the anhydrite if applicable, is advantageously subjected to overpressure. <IMAGE>

Description

Anordnung zur Selbstabdichtung eines Endlagers Arrangement for self-sealing of a repository

giftiger, radioaktiver oder sonstiger gefährlicher Abfälle Die Erfindung betrifft eine Anordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. toxic, radioactive or other hazardous waste The invention relates to an arrangement according to the preamble of claim 1.

Als Abfallbehälter werden dabei alle Behältnisse von gefährlichem Abfall einschließlich eines etwaigen Mantels aus Bentonit oder dgl. (als erster Barriere") bezeichnet.All containers are used as waste containers for hazardous waste Waste including any bentonite or similar jacket (first Barrier ").

Die Abdichtung des Hohlraums, in dem diese Behälter lagern, muß zuverlässig verhindern, daß Schadstoffe aus dem Endlager über zirkulierende Grundwässer in die Biosphäre gelangen können. Selbst bei bester Abdichtung nach den bisher üblichen Verfahren läßt sich jedoch nicht ausschließen, daß über Spalten, die etwa bei künftigen Erdbeben in der Wandung des Endlager-Hohlraums aufreißen, eine Verbindung zum Grundwasserkreislauf hergestellt wird.The sealing of the cavity in which these containers are stored must be reliable prevent pollutants from the repository via circulating groundwater into the Can enter the biosphere. Even with the best sealing according to the usual ones However, the process cannot be ruled out that there are columns that may be used in future Earthquake tearing open the wall of the repository cavity, a connection to the groundwater cycle will be produced.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zu einer über geologische Zeiträume immer wieder automatisch wirksam werdenden Selbstabdichtung solcher möglicher Spalten zu schaffen, die eine Kommunikation zur Biosphäre unterbindet.The invention has for its object to provide an arrangement for a Self-sealing that automatically takes effect over geological periods of time to create such possible gaps that prevent communication with the biosphere.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Anordnung der eingangs genannten Art durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.According to the invention, this object is achieved with an arrangement of the type mentioned at the beginning mentioned type solved by the features of claim 1.

Die in das Endlager vor dessen Verschluß als Verfüllung eingebrachte allseitige Barriere aus pulverisiertem trockenem Steinsalz gerät nicht nur in die höhere Temperatur der dort herrschenden Erdwärme, sondern auch in das allgemeine, der jeweiligen Tiefe entsprechende, allseitig wirkende hydrostatische Druckfeld, wodurch seine baldige Rekristallisation bewirkt wird. Diese Rekristallisation wird im Fall von radioaktivem Abfall noch durch die Wärmeproduktion desselben.beschleunigt. Infolgedessen. wird das Endlager schon bald nach seinem Verschluß von einem Mantel aus rekristallisiertem Steinsalz umgeben sein, das bekanntlich plastisch verformbar und damit fließ- bzw. kriechfähig ist, und zwar umso mehr, je höher die Temperatur ist, die aber andererseits in einem derartigen Endlager stets weit unter dem bei +8030C liegenden Schmelzpunkt des Steinsalzes bleibt. Etwa bei einem Erdbeben aufreißende Spalten im umgebenden Gestein würde das Salz sehr schnell durch Entspannungskriechen verfüllen und hermetisch verschließen. Bei dem im Vergleich zu ihrer möglichen vertikalen und lateralen Ausdehnung äußerst geringen Querschnitt derartiger Spalten hätte etwa von oben zutretendes Kluftwasser auch keine Chancen, nennenswerte Mengen dieser Salzverfüllung wegzulösen.The backfill introduced into the repository before it was closed all-round barrier made of powdered dry rock salt does not only get into the higher temperature of the geothermal energy prevailing there, but also in the general, all-round hydrostatic pressure field corresponding to the respective depth, whereby its early recrystallization is effected. This recrystallization will in the case of radioactive waste, accelerated by its heat production. Consequently. soon after its closure, the repository will be covered with a jacket be surrounded by recrystallized rock salt, which is known to be plastically deformable and is therefore able to flow or creep, the more so the higher the temperature is, but on the other hand, in such a repository, it is always far below the at + 8030C, the melting point of the rock salt remains. For example, when it ruptures in an earthquake Crevices in the surrounding rock would allow the salt to creep very quickly through relaxation fill and hermetically seal. When compared to their possible vertical and lateral extent of extremely small cross-section of such gaps would have about Fissured water entering from above also has no chance of significant amounts of it Dissolve the salt filling.

Bekanntlich steht der flüssige oder gasförmige Poren- und Kluftinhalt der Gesteine bis in größte erreichte Tiefen normalerweise etwa unter hydrostatischem Druck Nennenswertes Fließen der hierdurch gespannten Grundwässer im Grundwasserkreislauf ist nur möglich, wenn ihr Aquifer von einem oberirdischen Vorfluter direkt oder indirekt geöffnet und mit ihm wegsam verbunden ist, was auch für sehr tiefe Grundwässer gelten kann (z.B. im Malmkarst unter dem nördlichen Alpenvorland). In allseits geschlossenen Aquiferen, die keine solche Verbindung zur Erdoberfläche besitzen, fehlen jedoch normalerweise und primär die für Fließbewegungen unerläßlichen Druckunterschiede. Werden solche z.B. durch Fördern von Flüssigkeiten oder Gasen künstlich hergestellt, so erfolgt ein Fließen zu ihnen hin nur durch innere Energiequellen des im Aquifer enthaltenen Wassers, vor allem durch dessen Expansion, die z.B. im Randwassertrieb der meisten Ol- und Gaslagerstätten als deren wichtigste Energiequelle zum Ausdruck kommt. Ein solcher Fließvorgang ist jedoch für eine Endlagerung von gefährlichem Abfall ohne Bedeutung, da er auf den betreffenden Aquifer beschränkt bleibt und aufhört, sobald das künstliche Druck'lief aufgefüllt bzw. das Endlager verschlossen ist.As is well known, the liquid or gaseous pore and gap content is available the rocks down to the greatest depths usually about under hydrostatic pressure Significant flow of the groundwater that is stressed as a result in the groundwater cycle is only possible if your aquifer is from an above-ground Receiving water is directly or indirectly open and connected to it, whatever can apply to very deep groundwaters (e.g. in the Malmkarst under the northern foothills of the Alps). In all-round closed aquifers that have no such connection to the earth's surface have, but are usually and primarily lacking those indispensable for flow movements Pressure differences. Are these e.g. by conveying liquids or gases Artificially produced, a flow towards them occurs only through internal energy sources of the water contained in the aquifer, especially through its expansion, e.g. in the Edge drifting of most oil and gas reservoirs as their main source of energy is expressed. Such a flow process is, however, for a final disposal of hazardous waste irrelevant as it is confined to the aquifer in question remains and stops as soon as the artificial pressure flow is filled or the repository is locked.

Festgesteine unterhalb des Grundwasserkreislaufs sind daher für die Einbringung einer erfindungsgemäßen Anordnung generell geeignet, auch wenn in ihnen - vermutlich aus Klüften - in Bohrungen schwache Wasserzuflüsse auftreten, wie sie z.B. in Kristallingesteinen noch viele 100 m unter deren Oberfläche beobachtet werden Besonderen Vorzug hierbei verdient der Granit wegen seiner Homogenität, Festigkeit und meist großen Mächtigkeit.Solid rocks below the groundwater cycle are therefore for the Introduction of an arrangement according to the invention is generally suitable, even if in them - Presumably from fissures - weak water inflows occur in boreholes, as they do E.g. in crystalline rocks many 100 m below the surface can be observed Granite deserves particular preference here because of its homogeneity and strength and mostly great thickness.

Sehr vorteilhaft ist die Beimengung von Anhydrit zu dem Steinsalzmantel gemäß den Patentansprüchen 5 und 6. Dieses Mineral (chemisch-mineralogisch = wasserfreier Gips) würde sich durch etwa auf neu aufreißenden Spalten zutretendes Kluftwasser unter beträchtlicher Volumenzunahme in schwerlöslichen Gips umwandeln und schließlich einen jede weitere Subrosion unterbindenden Mini-Gipshut bilden, welcher zusammen mit dem rekristallisierten Salz die Selbstabdichtung noch zusätzlich absichern würde.The addition of anhydrite to the rock salt mantle is very advantageous according to claims 5 and 6. This mineral (chemical-mineralogical = anhydrous Plaster of paris) would spread through fracture water that might come into contact with newly opened crevices with a considerable increase in volume in poorly soluble Convert plaster of paris and finally form a mini plaster hat that prevents any further subrosion, which, together with the recrystallized salt, also provides additional self-sealing would hedge.

Besonders günstig ist die Einpressung des Steinsalzes und gf. Anhydrits unter möglichst hohem Druck gemäß Patentanspruch 7, da hierdurch das erwünschte Entspannungskriechen in etwa entstandene Spalten hinein wesentlich verstärkt würde.Injecting rock salt and possibly anhydrite is particularly beneficial under the highest possible pressure according to claim 7, as this is what is desired Relaxation creep into any crevices that have arisen would be significantly increased.

Um mengenmäßig auch wiederholter Spaltenbildung durch Erdbeben begegnen zu können, ist ein Vorratslager gemäß Patentanspruch 8 in einiger Höhe über dem Endlager sehr zweckmäßig, das etwa über einen Schacht oder dgl. mit dem Hohlraum in Verbindung steht. Da auch das Steinsalz im Vorratslager wie das im Hohlraum zu kriechfähigem Steinsalz rekristallisieren würde, wäre damit jeder denkbare Nachschub zur Verfüllung etwa neu aufreißender Spalten gesichert.In order to counter repeated crevices due to earthquakes to be able to, is a storage area according to claim 8 in some height above the Final storage very useful, about a shaft or the like. With the cavity communicates. Since also the rock salt in the storage facility like the one in the cavity too would recrystallize creeping rock salt, would be every conceivable supply secured for backfilling any newly torn crevices.

Anhand der Figur wird ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anordnung näher erläutert. Die Figur zeigt einen schematischen vertikalen Schnitt durch die Anordnung.Based on the figure, an embodiment of the invention Arrangement explained in more detail. The figure shows a schematic vertical section by the arrangement.

In dem die Anordnung allseitig umgebenden Festgestein 10 ist ein Hohlraum 12 angelegt, in welchem ein Bentonitmantel 14 als erste Barriere ein Behältnis 26 mit radioaktivem oder sonstigem Giftabfall umschließt. Behältnis 26 und Bentonitmantel 14 bilden zusammen einen Abfallbehälter.In the solid rock 10 surrounding the arrangement on all sides there is a cavity 12, in which a bentonite casing 14 is a container 26 as a first barrier Enclosed with radioactive or other toxic waste. Container 26 and bentonite casing 14 together form a waste container.

Der Hohlraum 12 steht über einen Schacht 16 mit einem oberhalb des Hohlraums 12 befindlichen Vorratslager 18 in Verbindung. Der Hohlraum 12, der Schacht 16 und das Vorratslager 18 sind mit unter Überdruck stehendem pulverisiertem trockenem Steinsalz 20 gefüllt, dem ein Anteil von etwa 10 - 25 Gew.-% Anhydrit 21 beigemengt ist.The cavity 12 is above a shaft 16 with a Cavity 12 located storage 18 in connection. The cavity 12, the shaft 16 and the supply store 18 are pressurized with pulverized dry Rock salt 20 filled, to which a proportion of about 10-25% by weight anhydrite 21 is added is.

In der Figur ist der Fall dargestellt, daß durch ein Erdbeben eine vom Hohlraum 12 nach oben reichende Spalte 22 entstanden ist. Diese Spalte 22 wird gemäß den Pfeilen 24 durch Entspannungskriechen des Steinsalz es 20 und Anhydrits 21 verfüllt, so daß sich eine wirksame Selbstabdichtung im Bereich des Spaltes ergibt.In the figure, the case is shown that an earthquake from the cavity 12 upwardly reaching column 22 has arisen. This column becomes 22 according to the arrows 24 by relaxation creeping of the rock salt it 20 and anhydrite 21 filled, so that there is an effective self-sealing in the area of the gap.

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Claims

PATENT CLAIMS 1. Arrangement for self-sealing of a repository toxic, radioactive or other hazardous waste with one in one underground Cavity arranged waste container, characterized in that the waste container (14, 26) in a cavity (12) arranged below the groundwater circuit Powdered dry rock salt that fills the cavity on all sides (20) is embedded.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the cavity (12) is surrounded by solid rock.

3. Arrangement according to claim 2, characterized in that the cavity (12) is surrounded by crystalline rock (10).

4. Arrangement according to claim 3, characterized in that the cavity (12) is surrounded by granite rock (10).

5. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that that the rock salt (20) a proportion of pulverized anhydrite (21) is evenly added is.

6. Arrangement according to claim 5, characterized in that the anhydrite (21) is added in an amount of 10-25% by weight.

7. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that that the rock salt (20) including possibly anhydrite (21) under excess pressure in the cavity (12) is pressed in.

8. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that that the cavity (12) with an overlying storage facility (18) for pulverized dry, qgf. with powdered anhydrite (21) the mixed rock salt (20) in connection stands.