Sicherheit von Lagerbehältern

Fachkompetenz

Fallversuch mit Stahlblechcontainer

Unsere Fachkompetenz ist die sicherheitstechnische Begutachtung von Behältern für die Zwischen- und Endlagerung radioaktiver Abfallstoffe im Rahmen des Atomgesetzes.

Hierbei handelt es sich um Behälter für die Zwischenlagerung hochradioaktiver Abfälle mit nennenswerter Zerfallswärmeleistung wie bestrahlte Brennelemente aus Kernkraftwerken und hochradioaktive, verglaste Abfälle aus der Wiederaufarbeitung. Typische Vertreter dieser Behälterart sind die CASTOR^®–Behälter aus duktilem Gusseisen.

Weiterhin sind Behälter zur Zwischen- und späteren Endlagerung schwach- und mittelaktiver Abfälle ohne nennenswerte Zerfallswärmeleistung Gegenstand der sicherheitstechnischen Begutachtung. Dabei handelt es sich um kubische Container oder Rundbehälter aus Stahlblech, Beton oder Gusseisen, die in der Regel sowohl für eine längerfristige Zwischenlagerung als auch die spätere Endlagerung im Endlager „Schacht Konrad“ qualifiziert werden.

Zum Erhalt und zur Weiterentwicklung der erforderlichen Fachkompetenz sowie zur Entwicklung von Prüfmethoden und Prüfstandards führt die Fachgruppe sicherheitswissenschaftliche Untersuchungen zu allen Fragen der Behältersicherheit durch. Schwerpunkte liegen z. B. bei der Langzeitbeständigkeit, insbesondere von Dichtsystemen, sowie der numerischen Simulation von Behälteraufprallszenarien auf harte Untergründe mittels der Finite-Elemente-Methode (FEM).

Sicherheitstechnische Begutachtung

CASTOR®-Versuchsbehälter im Maßstab 1:2 mit Instrumentierung - vorbereitet für einen sog. "Lager"-Fallversuch ohne Stoßdämpfer aus
0,3 m Höhe auf das harte IAEA-Versuchsstandfundament der BAM

Die sicherheitstechnische Begutachtung der Behälter erfolgt nach Stand von Wissenschaft und Technik. Maßgabe ist die Gewährleistung des dichten Einschlusses der radioaktiven Stoffe, die hinreichende Abschirmung der von ihnen ausgehenden ionisierenden Strahlung, die Einhaltung der Unterkritikalität sowie die ausreichende Abfuhr der Zerfallswärmeleistung. Im Einzelnen stehen folgende Aspekte im Vordergrund:

• Beurteilung der mechanischen Auslegung der Behälter unter den Bedingungen des normalen Lagerbetriebes. Dazu zählen in der Regel Beanspruchungen durch Handhabungsvorgänge wie z. B. in verschraubten Lastanschlagpunkten (Tragzapfen) und Deckel-Dichtsystemen der Behälter.
  
• Beurteilung der thermischen Eignung und Beständigkeit der verwendeten Werkstoffe und Komponenten von ihrer höchsten bis zur niedrigsten Einsatztemperatur im Behälter. Hierbei sind extreme Umgebungstemperaturen ebenso zu berücksichtigen wie die maximalen Zerfallswärmeleistungen der radioaktiven Abfälle im Behälter.
  
• Beurteilung der Auswirkungen von Störfallereignissen, wie z. B. Absturz eines Behälters vom Lagerhallenkran, Erdbeben oder Brand in der Lagerhalle.
  
• Beurteilung von Ereignissen, die dem so genannten Restrisiko zuzurechnen sind, die also nur eine sehr geringe Eintrittswahrscheinlichkeit besitzen. Dazu zählen z. B. Druckwellen durch Explosionen außerhalb des Lagers und Flugzeugabsturz auf Lagerhalle und Behälter.
  
• Beurteilung der Langzeiteignung der Behälter und aller ihrer Komponenten und insbesondere von Dichtsystemen unter den mechanischen, thermischen, radiologischen und sonstigen Umweltrandbedingungen während der vorgesehenen Lagerung von derzeit bis zu 40 Jahren.
  
• Beurteilung, Festlegung und Überwachung der notwendigen qualitätssichernden Maßnahmen für Entwicklung, Herstellung und Betrieb der Behälter.

Sicherheitswissenschaftliche Untersuchungen

Für den Erhalt und die ständige Weiterentwicklung der Fachkompetenz auf allen für die sicherheitstechnische Begutachtung erforderlichen Fachgebieten werden sicherheitswissenschaftliche Untersuchungen durchgeführt. Diese konzentrieren sich auf

• die Entwicklung von Methoden zur mechanischen und thermischen Beanspruchungsanalyse von Behältern und Komponenten,
  
• die Modellentwicklung und Analyse des Aufpralls von Behältern auf harte Fundamente mittels der Methode der Finiten Elemente (FEM),
  
• die Entwicklung statischer und dynamischer bruchmechanischer Analyse- und Bewertungsmethoden,
  
• die Untersuchung des Langzeitverhaltens von Werkstoffen und Konstruktionen wie z. B. Dichtsystemen,
  
• die Bestimmung von Sicherheitsreserven.
  
  

Beratung und Information

Die Fachgruppe berät in allen Fragen zur Sicherheit von Behältern bei der Lagerung radioaktiver Stoffe. Sie berät

• die Öffentlichkeit,
• die Ministerien des Bundes und der Länder,
• sonstige Behörden und
• die Industrie.

Des Weiteren ist die Fachgruppe in nationalen und internationalen Gremien vertreten. Sie beteiligt sich am Informationsaustausch im Fachgebiet und veröffentlicht die Ergebnisse ihrer Forschungs- und Entwicklungsarbeiten auf nationalen und internationalen Tagungen sowie in Fachzeitschriften und sonstigen Publikationen.

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