Auf dem Testgelände Technische Sicherheit in Horstwalde hängt ein Container in mehreren Metern Höhe am Kran des Fallturms.

Bei Fallversuchen aus großer Höhe werden Lagerbehälter auf ihre Sicherheit getestet.

Quelle: BAM

Im Auftrag des Bundesamts für Strahlenschutz (BfS) prüft und kontrolliert die BAM die sicherheitstechnische Eignung von Behältern für die Endlagerung radioaktiver Abfälle. Was bei einem Unfall mit einem solchen Behälter in einem Endlager passieren würde, untersucht die BAM mit Fallversuchen und numerischen Simulationen.

Für jeden Zweck ein eigener Behälter

Je nach Nutzungsart unterscheiden sich Behältertypen und die gesetzlichen Anforderungen: Für hochradioaktive Abfälle gelten besonders hohe sicherheitstechnische Anforderungen. Die Lagerbehälter unterliegen dabei anderen Vorschriften als Transportbehälter. Etwa 90 Prozent des Abfallvolumens besteht aus schwach- bis mittelradioaktiven Stoffen, die nur eine vernachlässigbare Nachzerfallswärme entwickeln, wie Abfälle aus dem Rückbau von Kernkraftwerken oder Betriebsabfälle, beispielsweise kontaminierte Werkzeuge oder Schutzkleidung. Diese Abfälle sollen unter anderem in Stahlblechcontainern verpackt und endgelagert werden.

Christian Keller aus dem BAM Fachbereich Sicherheit von Lagerbehältern untersucht ausgewählte Prüfmuster dieser Containerart. Dazu lässt er sie auf dem BAM Testgelände Technische Sicherheit (TTS) im brandenburgischen Horstwalde aus bis zu 5 Metern Höhe vom Fallturm abstürzen. Vorher stattet er die Testobjekte mit diversen Sensoren aus. Hochgeschwindigkeits-Kameras und andere Messgeräte am Boden dokumentieren Fall und Aufprall auf das Fundament der Fallversuchsanlage. „Ich möchte genau wissen, welche Beanspruchungen resultieren und welche Schäden der Container möglicherweise davonträgt“, sagt er. Auf Schrauben, Schweißnähte und Wandteile achtet er besonders.

Simulation eines Kantenfalls mit der Fine-Element-Methode: Starke Belastung ist rot eingefärbt.

Simulation eines Kantenfalls: Farben weisen auf die Stärke der Belastung hin.

Quelle: BAM

Wie ein Crashtest beim Auto

Anschließend vergleicht Keller die Ergebnisse der Experimente mit Belastungsanalysen, die er mit der Finite-Elemente-Methode am Computer durchgeführt hat. Damit lassen sich mathematische Containermodelle erzeugen und unterschiedliche Absturzszenarien simulieren. Vergleichbar ist das Verfahren mit Crashtests in der Automobilindustrie, wo die meisten Unfallszenarien längst zunächst am Computer durchgespielt und dann in Experimenten verifiziert werden. Der Vorteil: Die BAM kann genauere Vorhersagen über das Behälterverhalten treffen und so die Sicherheitsreserven der Endlagercontainer besser beurteilen.

Die BAM untersucht aber nicht nur mechanische Einflüsse auf die Behälter. Sie analysiert auch mögliche Auswirkungen von Bränden und Explosionen sowie von Korrosion im Hinblick auf die Behältersicherheit. Damit hilft sie bei der technischen Umsetzung des Konzeptes zur Entsorgung radioaktiver Abfälle in Deutschland, dessen oberstes Ziel die Sicherheit von Mensch und Natur ist.