Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur
Vermeidung von Überdrücken in Lagerbehältern für
Wasserstoff entwickelnde, insbesondere radioaktive
Abfallstoffe mit einem in den Behälter einbezogenen,
Mittel zur Umwandlung von Wasserstoff in Wasser
aufweisenden Behältnis.The invention relates to a device for
Avoiding excess pressure in storage containers for
Hydrogen-producing, especially radioactive
Waste materials with a contained in the container,
Means for converting hydrogen into water
having container.
Radioaktive Abfälle werden über längere Zeiten hinweg in
geschlossenen Behältern gelagert. Aufgrund radiolytischer
Zersetzung sowie infolge elektrochemischer Reaktionen
entsteht in radioaktiven Abfällen, insbesondere in solchen
mit hochverpreßten radioaktiven Mischabfällen,
Wasserstoff. So können z. B. in konventionellen Behältern
von 200 l gelagerte hochverpreßte radioaktive Mischabfälle
innerhalb von 100 Tagen bis zu 1300 l Wasserstoff
freisetzen. Diese Gasentwicklung kann zu beträchtlichem
Überdruck und damit zu Aufwölbungen und/oder Leckagen der
jeweiligen Abfallbehälter führen. Bei der Lagerung
radioaktiver Abfallgebinde muß aber deren Integrität
gewährleistet und ferner sichergestellt werden, daß keine
weitere Gefährdung durch das Entweichen von Wasserstoff
und ggf. Knallgasbildung auftreten kann.Radioactive waste is in over long periods of time
closed containers stored. Because of radiolytic
Decomposition and as a result of electrochemical reactions
arises in radioactive waste, especially in such
with highly compressed radioactive mixed waste,
Hydrogen. So z. B. in conventional containers
200 l of highly compressed radioactive mixed waste
up to 1300 l hydrogen within 100 days
release. This gas evolution can be considerable
Overpressure and thus bulges and / or leaks
lead the respective waste container. During storage
radioactive waste containers must have their integrity
guaranteed and also be ensured that none
further danger from the escape of hydrogen
and if necessary, detonating gas formation can occur.
Zur Reduzierung des in radioaktiven Abfallgebinden durch
Wasserstoff verursachten Innendrucks wird bereits von
R. Köster et. al. in der DE 39 04 149 A1 eine in einer
Durchlaßöffnung von Behälter oder Deckel vorgesehene
Anordnung beschrieben, die zwischen gasdurchlässigen
Begrenzungen ein Füllmaterial enthält, das zur
katalytischen Oxidation von Wasserstoff bei
Lagertemperatur befähigt ist. Das dabei gebildete Wasser
kann dabei ungehindert aus dem Behälter entweichen. Mit
einer solchen Anordnung ist die sicherheitstechnische
Barrierefunktion des Behälters für radioaktive Gase oder
Dämpfe aber nicht mehr erfüllt. Insbesondere
berücksichtigt diese Problemlösung nicht, daß
tritiumhaltiges Wasser entstehen und an die Umgebung des
Behälters abgegeben werden kann.To reduce the in radioactive waste containers by
Hydrogen caused internal pressure is already from
R. Köster et. al. in DE 39 04 149 A1 one in one
Through opening of the container or lid provided
Arrangement described between gas permeable
Limits contains a filler that is used for
catalytic oxidation of hydrogen
Storage temperature is enabled. The water formed in the process
can escape from the container unhindered. With
such an arrangement is the safety one
Barrier function of the container for radioactive gases or
Vapors no longer fulfilled. Especially
this solution does not take into account that
tritium-containing water are generated and released to the environment of the
Container can be delivered.
Eine mit zusätzlichem Trockenmittel versehene
Katalysatorpackung in gasdurchlässiger Hülle ist zwar
schon länger bekannt (DE 28 56 243 C2) die an möglichen
Austrittsstellen von Behältern wie z. B. unterhalb des
Behälterdeckels abdichtend vorgesehen sein kann, jedoch
erscheint die Brauchbarkeit dieser von Anfang an
zugänglichen Anordnung über lange Zeiten hinweg nicht
unbedingt gewährleistet. Eine Funktion der Druckminderung
im Behälter ist in der DE 28 56 243 C2 nicht erwähnt.One with additional desiccant
Catalyst packing in a gas-permeable envelope is indeed
has long been known (DE 28 56 243 C2) the possible
Exit points of containers such. B. below the
Can be provided sealing the container lid, however
the usefulness of this appears from the beginning
accessible arrangement over long periods of time
absolutely guaranteed. A function of pressure reduction
in the container is not mentioned in DE 28 56 243 C2.
Ziel der Erfindung ist nun eine Anordnung mit der auch
über längere Zeiten hinweg ein brauchbares Mittel zum
Druckabbau bei Wasserstoff-Entwicklung im geschlossenen
Behälter zur Verfügung steht.The aim of the invention is now an arrangement with the
a useful medium for long periods of time
Pressure reduction in hydrogen development in the closed
Container is available.
Zu diesem Zweck ist die erfindungsgemäße Vorrichtung der
eingangs genannten Art dadurch gekennzeichnet, daß das
Behältnis sowohl Mittel zur Umsetzung des Wasserstoffs in
Wasser als auch Trockenmittel in einem in sich gasdicht
abgeschlossenen Raum aufweist, der mit der Umgebung über
eine Berstscheibe in Verbindung steht.For this purpose, the device according to the invention is the
type mentioned characterized in that the
Container both means to convert the hydrogen into
Water and desiccant in one gas-tight
has enclosed space that over with the environment
a rupture disc is connected.
Weitere Besonderheiten der Erfindung ergeben sich aus den
Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.Further special features of the invention result from the
Subclaims and the following description.
Eine solche in den Abfallbehälter integrierte Bersteinheit
gibt bei Überschreiten eines bestimmten
Behälterinnendruckes eine zuvor insbesonders unter
Schutzgas gelagerte Kombination aus
Wasserstoff/Sauerstoff-Rekombinationskatalysator bzw.
wasserbildendem chemischen Oxidationsmittel und einem
Trockenmittel frei. Beide Komponenten sind sowohl bei
Raumtemperatur als auch bei Endlagertemperatur wirksam.
Die Bersteinheit schützt den Katalysator bzw. das
Oxidationsmittel und Trockenmittel bis zum Erreichen des
Bedarfsfalles vor unerwünschtem Kontakt mit
inaktivierenden Abfallkomponenten. Im Hinblick auf die
Minimierung des freien Behältervolumens wird die
Bersteinheit vorteilhaft an der Innenseite des
Behälterdeckels mit nach oben oder nach unten zeigender
Berstscheibe verschraubt oder verklebt. Sie kann aber auch
anderweitig im Behälter fixiert oder ohne Befestigung
plaziert und insbesondere durch ein hervorragendes Gitter
mechanisch geschützt sein.Such a bursting unit integrated in the waste container
returns when a certain one is exceeded
Container pressure previously, especially under
Shielding gas stored combination of
Hydrogen / oxygen recombination catalyst or
water-forming chemical oxidant and one
Desiccant free. Both components are both
Room temperature as well as at repository temperature effective.
The burst unit protects the catalytic converter or that
Oxidizing agents and desiccants until reaching the
If necessary, before unwanted contact with
inactivating waste components. In terms of
The free container volume is minimized
Bursting unit beneficial on the inside of the
Container lid with the one pointing up or down
Rupture disc screwed or glued. But it can also
otherwise fixed in the container or without attachment
placed and in particular by an excellent grid
be mechanically protected.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der beigefügten
Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt zwei Versionen A
und B einer an der Innenseite des Behälterdeckels mit nach
unten zeigender Berstscheibe hängend angeordneten
Bersteinheit.In the following the invention with reference to the attached
Drawing explained in more detail. This shows two versions A
and B one on the inside of the container lid
the rupture disc shown below hanging
Bursting unit.
Gemäß der Version A besteht die Bersteinheit im
wesentlichen aus einem napfförmigen Behältnis 2 mit
verschlossenem Boden. Im Rand des Behältnisses 2 sind über
den Umfang verteilt Sacklochbohrungen und durchgehende
Bohrungen eingebracht. Die Sacklochbohrungen dienen der
Befestigung des kreisförmigen Deckels 12 und der
darunterliegenden Dichtscheibe 15 mittels der Scheiben 13
und Schrauben 14. Die durchgehenden Bohrungen nehmen in
den Behälterdeckel 1 eingelassene Gewindestangen 23 auf,
über die die gesamte Bersteinheit mittels der Scheiben 18
und Muttern 19 am Behälterdeckel befestigt ist.According to version A, the bursting unit essentially consists of a cup-shaped container 2 with a closed bottom. In the edge of the container 2 , blind holes and through holes are made distributed over the circumference. The blind holes serve to fasten the circular cover 12 and the underlying sealing washer 15 by means of the washers 13 and screws 14 . The through bores receive threaded rods 23 embedded in the container lid 1 , via which the entire bursting unit is fastened to the container lid by means of the washers 18 and nuts 19 .
Der Deckel 12 besitzt eine Öffnung, in der die
Berstscheibe 17 sowie ein darüber angeordnetes
Schutzgitter 16 befestigt sind. Bei Versuchen haben sich
insbesondere bei 150 bis 200 mbar Differenzdruck brechende
Berstscheiben aus Graphit oder ein- bzw. doppelseitig mit
PTFE beschichtetem Graphit, z. B. Typ HYKARB der Ralph
Coidan Equipment Ltd. (Cleveland, USA), Berstscheiben aus
verschiedenen Metallen oder Legierungen, z. B. Typ BS & B
der Firma Bormann & Neupert (Düsseldorf), sowie
Berstscheiben aus PTFE bzw. Teflon® z. B. Typ COV der
Firma Striko Verfahrenstechnik (Wiehl) als geeignet
erwiesen. Im Inneren des Behältnisses 2 befinden sich
unterhalb der wasserdampfdurchlässigen Trennschichten 4
und 6 zwei Lagen verschieden wirkender Trockenmittel. Gut
geeignete Trockenmittel sind außer Silicagel
Molekularsiebe, entwässerte Aquokomplexbildner, wie z. B.
Kupfersulfat, oder hygroskopische Chemikalien wie
Calciumchlorid, Magnesiumsulfat oder Phosphorpentoxid ggf.
auf Trägermaterial.The cover 12 has an opening in which the rupture disk 17 and a protective grille 16 arranged above it are fastened. In experiments, in particular at 150 to 200 mbar differential pressure, rupture disks made of graphite or graphite coated on one or both sides with PTFE, e.g. B. Type HYKARB from Ralph Coidan Equipment Ltd. (Cleveland, USA), rupture discs made of various metals or alloys, e.g. B. Type BS & B from Bormann & Neupert (Düsseldorf), as well as rupture discs made of PTFE or Teflon® z. B. Type COV from Striko Verfahrenstechnik (Wiehl) has proven to be suitable. Inside the container 2 there are two layers of desiccants with different effects below the water vapor permeable separating layers 4 and 6 . In addition to silica gel, highly suitable drying agents are molecular sieves, dewatered aquo complexing agents, such as, for. B. copper sulfate, or hygroscopic chemicals such as calcium chloride, magnesium sulfate or phosphorus pentoxide, optionally on a support material.
Oberhalb der Trennschicht 6 befindet sich in Version A der
Bersteinheit eine Lage aus einem chemischen
Oxidationsmittel, insbesondere einem Oxid mit hohem
Oxidationspotential, die von der gasdurchlässigen
Trennschicht 21 gehalten wird. Als Oxidationsmittel ist
nach bisherigen Versuchen insbesondere mit Silberspuren
aktiviertes Mangandioxid wirksam, welches als Pulver oder
in gepreßter Form eingesetzt werden kann.In version A of the bursting unit, there is a layer of a chemical oxidizing agent, in particular an oxide with a high oxidation potential, which is held by the gas-permeable separating layer 21 , above the separating layer 6 . According to previous experiments, manganese dioxide activated with traces of silver is particularly effective as an oxidizing agent, which can be used as a powder or in pressed form.
Oberhalb der Trennschicht 6 befinden sich in der Version B
der Bersteinheit zwei Netze 7 und 9 mit aufgebrachtem
Wasserstoff/ Sauerstoff-Rekombinationskatalysator. Hier
eignen sich nach bisherigen Versuchen insbesondere platin-
oder palladiumbeschichtete Netze, insbesondere Typ
E2993AE100 (Pt) oder L1993CB003 (Pd) der Firma DODUCO GmbH
& Co. (Sinsheim).In version B of the burst unit, two networks 7 and 9 with applied hydrogen / oxygen recombination catalyst are located above the separating layer 6 . According to previous tests, platinum or palladium-coated nets, in particular type E2993AE100 (Pt) or L1993CB003 (Pd) from DODUCO GmbH & Co. (Sinsheim) are particularly suitable here.
Zur Fixierung der Trennschichten 4 und 6 sowie der
Trennschicht 21 oder der Netze 7 und 8 dienen die in den
Behälter 2 eingelegten Distanzringe 3, 5 und 20, 22 bzw.
24, 8 und 10. Der zwischen Distanzring 20 (Version A) bzw.
10 (Version B) und Dichtscheibe 15 liegende flexible Ring
11 dient dem Ausgleich von Toleranzen in der Dicke der
Distanzringe.The spacer rings 3 , 5 and 20 , 22 or 24 , 8 and 10 inserted in the container 2 serve to fix the separating layers 4 and 6 and the separating layer 21 or the nets 7 and 8 . The flexible ring 11 located between spacer ring 20 (version A) or 10 (version B) and sealing washer 15 serves to compensate for tolerances in the thickness of the spacer rings.