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Engineering geological and safety technological aspects for the final disposal of in situ-consolidated radioactive waste in hard rock and salt formations

Etudes geologiques, geotechniques et technologiques realisees en vue du stockage de dechets radioactifs consolidés en place dans des roches dures ou dans des formations salines

  • Published:
Bulletin of the International Association of Engineering Geology - Bulletin de l'Association Internationale de Géologie de l'Ingénieur Aims and scope Submit manuscript

Abstract

In connection with its research and development work the Gesellschaft für Strahlen- und Umweltforschung mbH München (GSF) has successfully developed and tested methods for the final disposal of low and medium radioactive waste in 200 litre containers at the Asse salt mine. The low radioactive waste (LLW) was disposed of in chambers using various methods. The medium radioactive waste (MLW) was transported in single radiation shielding containers of almost 9 t weight into the former rocksalt mine. Subsequently the 200 l containers were lowered into the storage chamber.

Analysis of past experience indicated that the storage methods as developed could be improved upon.

Under the direction of the Reprocessing Project (PWA: Projekt Wiederaufarbeitung) in Kalrsruhe an R & D programme was started for the containerless final disposal of low and medium radioactive waste with subsequent consolidation in situ into a quasi-monolithic block.

The process consists of the following steps:

The low and medium radioactive waste produced in a reprocessing plant is processed into a 5 mm cement granulate.

The hardened cement granulate is mixed in an aboveground installation with a cement slurry.

The mixed product is dosed with additives and channelled under gravity down a vertical conduit of only 60 mm diameter into 75 000 cm3 caverns.

Several other parties are involved in the project, which has been underway since 1976 in three main phases.

  • Phase I Proof of technical feasibility in principle

  • Phase II Preparation of a detailed technical concept

  • Phase III Large scale testing with 1 000 m3 inactive simulated product and transport of this product down approx. 1 000 m production pipe into the 10 000 m3 prototype cavern at Asse.

The caverns are constructed either conventionally, i.e. drilling and blasting or part-face heading machies or by solution mining in rock salt structures.

This paper deals in particular with the drilling engineering, problems and solutions, and the storage area construction and sealing techniques.

Résumé

Dans le cadre de ses travaux de recherche et de Développement, le «Gesellschaft für Strahlen-und Umweltforschung mbH München» (G.S.F.) a mis au poit avec succès des méthodes de stockage définitif des déchets à faible et moyenne radioactivité dans des conteneurs de 200 litres dans la mine de sel de Asse. Les déchets à fable radioactivité étaient disposés dans des chambres en utilisant des méthodes variées. Les déchets présentant une radioactivité moyenne étaient transportés dans des conteneurs blindés posant presque 9 tonnes dans l'ancienne mine de sel. Ultérieurement, les conteneurs de 200 litres étaient descendus dans une cavité de stockage.

L'analyse de cette expérience passée a montré que les méthodes de stockage pouvaient être améliorées.

Dans le cadre d'un vaste Projet de Retraitement (PWA: Projekt Wiederaufarbeitung) mené à Karlsruhe, un programme de recherche fut mis en route en vue de stocker les déchets à faible et moyenne radioactivité sans, utiliser de conteneurs et en prévoyant une consolidation ultérieure in situ, transformant les déchets en un bloc quasi-monolithique.

Le procédé peut se décomposer en plusieurs phases:

  • - Les déchets de faible et moyenne radioactivité produits dans une usine de retraitement sont conditionnés en granules cimentés de 5 mm.

  • - Les granules durcis sont mélangés dans une installation de surface avec un lait de ciment.

  • - Le produit auquel on ajoute des additifs sont acheminés par gravité le long d'un conduit vertical de 60 mm de diamètre aboutissant dans des cavités de 75 000 m3.

Le projet lancé en 1976 a comporté trois phases principales:

  • Phase I Faisabilité technique de principe.

  • Phase II Préparation des dispositifs techniques dans le détail.

  • Phase III Essai à grande échelle avec 1 000 m3 d'un produit identique mais inactif et, descente de ce produit dans une cavité d'essai de 10 000 m3 à Asse à 1 000 m de profondeur.

Les cavités sont réalisées soit de façon conventionnelle, c'est-à-dire par forage et à l'aide d'explosifs our par dissolution du sel dans les structures salines.

Cette communication traite particulièrement des problèmes de forage et des solutions apportées, de la construction des cavités pour le stockage et des techniques d'étanchéification.

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References

  • BECKEL S., 1981: Kavernen Bau- und Betriebs-GmbH. Soltechnische Erstellung von Kavernen für die Lagerung von MAW/LAW, Abschlußbericht, Juli.

  • BECKEL S., F. CROTOGINO and P. QUAST, 1982: Speicherung von Erdgas in Kavernen. “GWF-Gas/Erdgas” 123, Volume 2, p. 68–74.

    Google Scholar 

  • DREYER W., 1972: Gebirgsmechanische Probleme bei der Tiefspeicherung von Rohöhl, Erdöl-Erdgas, Heft 7, p. 258–267.

    Google Scholar 

  • DUDDEK H. (NIPP): Finite Element Berechnungen über das stat. Verhalten von MAW/LAW-Einlagerungs-Kavernen mit 75,000 m3 Volumen. Bericht des Institutes für Statik der Universität Braunschweig.

  • HADDENHORST H.G., 1984: Gasspeicher, in: Handbuch der Gasversorgungstechnik, Kap. 9, p. 587–654. München: Oldenburg, 1984.

    Google Scholar 

  • HIEBLINGER J. and W. KLEINITZ: Die numerische Simulation des Solprozesses. Erfahrungen und Möglichkeiten.

  • HOFRICHTER E., 1972: Behälterlose Speicherung von Energieträgern in ausgesolten kavernen. Erdöl-Erdgas, Heft 8, p. 284–293.

    Google Scholar 

  • KAVERNEN BAU- u. BETRIEBS-GmbH: Herstellung von Kavernen über abgelenkte Bohrungen (not published).

  • KOCH R., 1972: Tiefspeicherung—Rechtsgrundlagen und Bergaufsicht unter besonderer Berücksichtigung der Rechtslage in Niedersachsen. Erdöl-Erdgas. Heft 8. P. 294–299.

    Google Scholar 

  • KOLDITZ H., SCHMIDT M.W., SCHWAGERMANN K.-F.: Construction of a cavity for disposal of medium level waste of the Asse-saltmine. IAEA-Stmp., Karlsruhe, 1981.

  • LANGER M. Felsmechanische Probleme bei der Errichtung der Speicherkavernen. Int. Symp. Felsmechanik Aachen. Vol. 2. p. 947–960. Rotterdam: Balkema, 1982.

    Google Scholar 

  • LANGER M., WALLNER M., WASSMANN Th. H.: Gebirgsmechanische Bearbeitung von Stabilitätsfragen bei Deponiekavernen im Salzgebirge. in: Kali und Steinsalz (1984) No. 2, p. 66–76.

  • LANGER M., VENZLAFF H.: Sicherheitsnachweis und Störfallanalyse für ein Endlagerbauwerk im Salzgebirge. Geol. Jb., A75, Hannover, 1984, p. 627–633.

    Google Scholar 

  • MEISTER, S. and G. KUHR, 1972: Spezifische Planungsprobleme bei der Herstellung von Salzkavernen-speichern. Erdöl-Erdgas, Heft 7, p. 248–257.

    Google Scholar 

  • QUAST P. and H. LORENZEN, 1979: The Huntorf 290-MW CAES Power Plant, Design, Construction & Commissioning of Underground Facilities. Erdöl-Erdgas. Heft 3, p. 90–95.

    Google Scholar 

  • QUAST P. and S. BECKEL, 1981: Derzeitiger Stand der soltechnischen Planungon Speicherkavernen im Salz und die damit erzielten praktischen Ergebnisse. Erdöl-Erdgas, Heft 6, P. 213–217.

    Google Scholar 

  • QUAST, P. and M.W. SCHMIDT: Disposal of Medium and Low-Level Radioactive Waste (MLW/LLW) in Leached Caverns. Sith Int. Symp. on Salt, 1983—Vol. II, Salt Institute. Toronto.

    Google Scholar 

  • RISCHMULLER H., 1972: Salzkavernen zur Speicherung von Rohöl und Erdgas in der Bundesrepublik Deutschland. Erdöl-Erdgas. Heft 7, p. 240–247.

    Google Scholar 

  • SCHMIDT M.W., H. KOLDITZ, G. STAUPENDAHL and K. THIELEMANN, 1979: Bau einer Prototyp-Kavernenanlage im ehemaligen Steinsalzbergwerk ASSE zur Durchführung von Forschungs- und Entwicklungs- aufgaben auf dem Gebiet der Endlagerung radioaktiver Abfallstoffe. Rock Mechanics. suppl. 8, P. 249–262.

    Google Scholar 

  • SCHMIDT, M.W.: Bisherige Erfahrungen bei der Endlagerung radioktiver Abfälle am Beispiel der in der Schachtanlage ASSE speziell zur Geomechanik gewonnenen Erkenntnisse. in: Entsorgung von Kernkraftwerken, Verlag TUV-Rheinland GmbH, 1980, p. 107–116.

  • SCHMIDT M.W.: Ingenieurgeologische Erkundung, in: Hohlraumbau im Salzgebirge. Uberblick über den Stand der Wissenschaft und Technik. Taschenbuch für den Tunnelbau. 1986 Glückauf 85, p. 129–135.

    Google Scholar 

  • STAUPENDAHL G., M.W. SCHMIDT, D. MEISTER and M. WALLNER, 1979: Geotechische Untersuchungen an der Prototypkaverne in der Schachtanlage Asse 4. Internationaler Krongreß für Felsmechanik, Montreux.

  • THYSSEN SCHACHTBAU, Ergebniszusammenfassung zur Vorkonzeption über den Kavernenbau.

  • TU-CLAUSTHAL: Institute für Tiefbohrkunde und Erdölgewinnung. Statusbericht über die Herstellung großkalibriger Bohrugen. EP 8009-1.

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Authors and Affiliations

  1. Kavernen Bau- und Betriebsgesellschaft, Hannover

    P. Quast

  2. Thyssen Schachtbau, Mülheim

    E. Hawickenbrauck

  3. Gesellschaft für Strahlen- und Umweltforschung mbH München, Inst. f. Tieflagerung, Braunschweig

    M. W. Schmidt

Authors
  1. P. Quast
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  2. E. Hawickenbrauck
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  3. M. W. Schmidt
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Quast, P., Hawickenbrauck, E. & Schmidt, M.W. Engineering geological and safety technological aspects for the final disposal of in situ-consolidated radioactive waste in hard rock and salt formations. Bulletin of the International Association of Engineering Geology 34, 73–85 (1986). https://doi.org/10.1007/BF02590238

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  • DOI: https://doi.org/10.1007/BF02590238

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