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Online-Konsultation der Endlager-Kommission

78 TeilnehmerInnen
3 Kommentare
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B 6.8 Anforderungen an Behälter zur Endlagerung

Status: Archiviert

Sichtbarkeit: Öffentlich  

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016

Je nach Wirtsgesteinstyp und Endlagerkonzept sind unterschiedliche Anforderungen hinsichtlich des Wärmeabfuhrvermögens zu berücksichtigen. Tonstein weist eine schlechtere Wärmeleitfähigkeit als Salz auf, entsprechend muss bei der Behälterauslegung im Tonstein dem absoluten Wärmeeintrag und dem Wärmeübergang von Behälter zu Verfüllmaterial und Wirtsgestein in größerem Umfang Rechnung getragen werden. Im Salz konvergieren Einlagerungshohlräume schneller, was zu einem früheren Auflaufen des Gebirgsdrucks auf den Behälter führt und im Zusammenhang mit der Hohlraumverfüllung hinsichtlich des Integritätserhalts zu bewerten ist.

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017

Abhängig von Wirtsgestein und Verfüllmaterial wirken unterschiedliche geochemische Milieus auf die Behälteroberfläche und infolge dessen tritt Korrosion auf. Um Korrosionsvorgänge minimal zu halten, muss ggf. wirtsgesteinsspezifisch auf unterschiedliche Materialien oder Oberflächenbeschichtungen zurückgegriffen werden. Eine Folge von Korrosion ist Gasbildung, die im Hinblick auf die Sicherheit des Endlagers zu bewerten ist.

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018

Die genannten Schutzfunktionen und daraus abgeleiteten Anforderungen sind an jedem Endlagerstandort einzuhalten, wobei jedes Wirtsgestein andere quantitative Anforderungen stellt. In angepasster Form gelten sie bereits für die vorgeschaltete Zwischenlagerphase. Die konkrete Behälterauslegung ist aber standortspezifisch insbesondere in Abhängigkeit vom Wirtsgestein und dem Endlagerkonzept vorzunehmen.

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6.8.4 Anforderungen der Rückholbarkeit und der Bergbarkeit

 
019

Rückholbarkeit während des Endlagerbetriebs (bis zu dessen Verschluss) und Bergbarkeit aus dem verschlossenen Endlager erfordern eine deutlich verlängerte Langzeitstabilität und damit Handhabbarkeit und Transportierbarkeit der Behälter gegenüber einer Endlagerung ohne diese Anforderungen. Die Behälterfunktionen müssen über den hierfür geforderten Zeitraum ganz oder teilweise erhalten bleiben.

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020

Die BMU-Sicherheitsanforderungen von 2010 fordern, dass die Behälter in der Betriebsphase des Endlagers bis zum Verschluss der Schächte oder Rampen rückholbar sind. Hierbei handelt es sich um Zeiträume von voraussichtlich bis zu etwa 100 Jahren [3].

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021

Für die wahrscheinlichen Entwicklungen muss eine Handhabbarkeit der Abfallbehälter bei einer eventuellen Bergung aus dem stillgelegten und verschlossenen Endlager für einen Zeitraum von 500 Jahren gegeben sein.[4] Nähere Ausführungen hierzu machen die Sicherheitsanforderungen des BMU nicht.

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022

Im Falle einer Rückholung kann angenommen werden, dass auf die Technologie der Einlagerung zurückgegriffen werden kann. Diese ist am Einlagerungsstandort verfügbar.

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023

Im Hinblick auf den Erhalt seiner Schutzfunktionen bedeutet dies, dass der Behälter den Belastungen durch radioaktive Strahlung, Gebirgsdruck, Temperaturverhältnisse im und am Behälter, Korrosion und den abgelaufenen Handhabungsvorgängen über 100 Jahre standhalten muss. Die standortspezifischen Beanspruchungen sind vom Wirtsgestein und dem Endlagerkonzept abhängig und müssen möglichst genau prognostiziert werden. Daraus resultieren Randbedingungen, die die mechanische Stabilität des Behälters und seine Korrosionsbeständigkeit betreffen. Abhängig vom Wirtsgestein und den zu erwartenden Endlagerbedingungen sind das geeignete Behältermaterial und das Behälterdesign festzulegen. Dabei ist zu berücksichtigen, dass die Anforderungen einer größeren Stabilität (Wanddicke) der Behälter nachteilig in Bezug auf andere Anforderungen des Lagersystems (Gasbildung durch Stahlkorrosion) sein können.

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024

Die Machbarkeit der Rückholung muss durch ein Rückholkonzept untersetzt und mit einem Sicherheitsnachweis belegt werden. Das Rückholkonzept muss eventuell auch Ertüchtigungsmaßnahmen oder Reparaturkonzepte für die Behälter vorsehen.

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025

Von der Rückholung von Abfallbehältern aus dem noch zugänglichen Endlager ist eine Bergung aus dem verschlossenen Endlager zu unterscheiden. Eine Bergung der Abfallbehälter wird bislang[5] grundsätzlich als Notfalloption betrachtet. Bei einer Bergung ist davon auszugehen, dass die Einlagerungstechnologie nicht mehr vorhanden ist. Daher muss das Know-How, das Konzept der Bergungstechnik und das Wissen über die Abfälle verfügbar gehalten werden.

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026

Ferner ist der Konstruktion des Behälters im Hinblick auf die Bergbarkeit zugrunde zu legen, dass die Behälter zum Zeitpunkt einer Bergung über 500 Jahre radioaktiver Strahlung, der aus der Wärmeleistung des Inventars resultierenden Temperatur und dem Gebirgsdruck ausgesetzt waren.

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027

Chemische Wechselwirkungen mit dem Behältermaterial resultieren aus Mineralien der Versatzstoffe und des Wirtsgesteins, ggf. unter Wasserangebot und in Verbindung mit Mikroorganismen. Hinsichtlich Korrosion sind die im Langzeitsicherheitsnachweis beschriebenen wahrscheinlichen Entwicklungen zu berücksichtigen. Um eine Bergung zu ermöglichen, müssen die wesentlichen Schutzfunktionen des Behälters für den Zeitraum der Bergbarkeit (nachderzeitigem Stand der BMU-Sicherheitsanforderungen 500 Jahre) erhalten bleiben. Das sind der Einschluss des radioaktiven Inventars (Aufrechterhaltung der Behälterintegrität) und die Sicherstellung der Unterkritikalität. Der Behälter muss so ausgelegt sein, dass die Auswirkungen von Korrosionsschäden unter erwartbaren Bedingungen möglichst gering bleiben. Als weitere Anforderung ist Vermeidung von Freisetzungen radioaktiver Aerosole in den BMU-Sicherheitsanforderungen genannt[6].

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028

Mit der Verlängerung des Betrachtungszeitraums im Hinblick auf die Bergbarkeit geht ein Mehr an erforderlichen Sicherheitsmargen einher. Zu den Anforderungen an die Behälterstabilität kommen insbesondere Anforderungen an das Behälterverschlusssystem und seine Dichtwirkung. Es ist zu definieren, welche Dichtheit des Behälters und seiner Komponenten für die Bergbarkeit ausreichend ist. Rückholbarkeit und Bergbarkeit des Abfallbehälters sind jeweils nachzuweisen. Dies stellt aufgrund der Zeiträume, die zu prognostizieren sind, eine Herausforderung dar. Aus den unterschiedlichen Wirtsgesteinen werden zudem unterschiedliche Anforderungen resultieren, so dass ggf. für jedes Wirtsgestein ein eigenes Behälterkonzept erforderlich sein kann. Die Kommission empfiehlt, hierfür ausreichend Zeit einzuplanen.

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6.8.5 Stand der Technik

 
029

Erfahrungen mit Behälterentwicklungen für Transport und oberirdische Lagerung sind in Deutschland umfangreich vorhanden. Für die Zwischenlagerung wärmeentwickelnder Abfälle werden aktuell eine Bandbreite unterschiedlicher Behälter genutzt. Transport- und Lagerbehälter der Typenfamilien Castor® und TN® finden Verwendung für Transport und Zwischenlagerung abgebrannter Brennelemente und hoch radioaktiver Abfälle aus deren Wiederaufarbeitung. Außerdem wurden in den 1980er Jahren in Deutschland Behälterkonzepte für die Endlagerung vom Typ Pollux® sowie als Alternative hierzu das Konzept der Brennstabkokille (BSK3) für die Endlagerung entwickelt. Die Behälterkonzepte orientierten sich an den zum Entwicklungszeitpunkt vorgegebenen Referenzkonzepten.

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030

Aus dieser Situation ergeben sich für die Weiterentwicklung die Varianten einer Ertüchtigung der Castor®-Behältertypen oder einer Weiterentwicklung des Pollux®-, bzw. des BSK3-Behälterkonzepts, oder aber eine Entwicklung von wirtsgesteinsspezifischen Behälterkonzepten.

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031

[Bezüglich der Castor®-Behälter hält es der Hersteller für machbar, diese auch für die Endlagerung zu ertüchtigen. Die Kommission hat diese Einschätzung allerdings nicht geprüft.]

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032

Sowohl das Referenzkonzept Pollux® als auch das Alternativkonzept BSK3 wurden speziell für eine Endlagerung im Steinsalz entwickelt. Für andere Wirtsgesteine wären Anpassungen oder vollkommen neue Bauarten für Behälter zu entwickeln. Die vorhandenen Referenzkonzepte entsprechen nicht mehr dem Stand von Wissenschaft und Technik und müssten überarbeitet werden, insbesondere vor dem Hintergrund aktueller oder zusätzlicher Sicherheitsanforderungen. Eine Anpassung an aktuelle Anforderungen wurde im Rahmen der Anhörung für prinzipiell machbar, aber nicht unbedingt für sinnvoll für alle Konzepte gehalten.

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033

Eine Neuentwicklung von Abfallbehältern böte den Vorteil, das oder die Behälterkonzept(e) den aktuellen Sicherheitsanforderungen exakt anpassen zu können. Insbesondere die Anforderungen zu Rückholbarkeit und Bergbarkeit wären in ein entsprechendes Behälterdesign umzusetzen. Aufgrund der wirtsgesteinsspezifischen Anforderungen wird zudem zunächst die Entwicklung von mindestens drei Abfallbehälterkonzepten, eines für jedes Wirtsgestein, ggf. modifiziert für Strecken- und Bohrlochlagerung, erforderlich sein. Die Verwendung eines neuen Behälters erfordert außerdem eine entsprechende Konditionierungs- bzw. Umladeeinrichtung. Zusätzliche Sekundärabfälle sowie die benutzten Transport- und Lagerbehälter wären zu entsorgen.

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