Weiterentwicklung numerischer Verfahren zur Inventarcharakterisierung und Strahlenbewertung radioaktiver Abfälle
Neues Konzept für die Inventar- und Dosisberechnung
Im Zentrum des Projekts stand die Modernisierung der bestehenden Berechnungskette für schwach-, mittel- und hochradioaktive Abfälle (LAW, MAW, HAW). Die bisherigen Verfahren wurden systematisch überprüft und durch ein aktualisiertes Konzept ersetzt, das moderne Programme und Methoden zur Inventarbestimmung, Aktivierungs- und Abschirmberechnung sowie deren Schnittstellen umfasst. Die aktuell unterstützten Programme sind die Codes SCALE und MCNP. Ziel war es, die einzelnen Berechnungsschritte besser zu verzahnen und die Aussagekraft der Ergebnisse zu erhöhen.
WANIRAS: Steuerung und Visualisierung aus einer Hand
Die neue Rechenkette wird über die GRS-eigene Anwendung WANIRAS gesteuert.
Sie integriert die verschiedenen Berechnungsmodule und ermöglicht eine konsistente und nachvollziehbare Bewertung radiologischer Auswirkungen bei Lagerung und Transport. Die Berechnungsergebnisse können anschließend grafisch aufbereitet und dargestellt werden – etwa in Form von Dosisverteilungen rund um einen Lagerbehälter. Damit steht ein Werkzeug zur Verfügung, das sowohl für Standardfälle als auch für spezifische Fragestellungen eingesetzt werden kann.
Repräsentative Rechenfälle und Softwarepflege
Ein weiterer Schwerpunkt lag auf der Auswahl und Bearbeitung typischer Rechenfälle, die wärme- und nicht-wärmeentwickelnde Abfälle in verschiedenen Behältern abbilden. Die dafür eingesetzten Programme wurden teilweise erneuert und hinsichtlich ihrer Kompatibilität mit früheren Methoden überprüft. Die Ergebnisse zeigen eine gute Übereinstimmung zwischen alter und neuer Rechenkette. Abweichungen konnten durch gezielte Anpassungen der Verfahren und verwendeten Datenbibliotheken nachvollziehbar erklärt werden.
Kompetenzaufbau und Qualitätssicherung
Um die Anwendung auch für weniger erfahrene Modelliererinnen und Modellierer zugänglich zu machen, wurden in WANIRAS zahlreiche Beispiele, Leitfäden und unterstützende Werkzeuge integriert. Diese ermöglichen die Bearbeitung typischer Fragestellungen aus dem deutschen Abfallmanagement und tragen zum Kompetenzaufbau und -erhalt innerhalb der GRS bei. Gleichzeitig wird durch die strukturierte Bündelung von Wissen und Methoden eine konsistente Bewertung gewährleistet – unabhängig vom individuellen Erfahrungsstand.
„Die neue Rechenkette ist nicht nur ein technischer Fortschritt, sondern auch ein Beitrag zur Qualitätssicherung und zum langfristigen Erhalt von Expertise im Bereich der Strahlentransportmodellierung.“
Dr. Margarita Tzivaki,Projektleiterin
Erweiterbarer Rahmen für zukünftige Entwicklungen
Die neue Struktur bietet eine belastbare Grundlage für die Integration weiterer Methoden und Programme – etwa zusätzlicher Transportcodes, beispielsweise der japanische Code PHITS – und unterstützt ein nachhaltiges Wissensmanagement. Damit leistet das Projekt einen wichtigen Beitrag zur Weiterentwicklung des Standes von Wissenschaft und Technik im Bereich der radiologischen Bewertung von Zwischenlagerung und Transport radioaktiver Abfälle.
Projekt-Highlights Zwischenlagerung
Die Zwischenlagerung hochradioaktiver Abfälle wird sich in Deutschland bis in die zweite Hälfte dieses Jahrhunderts hineinziehen, da ein geeignetes Endlager Stand heute vorher nicht zur Verfügung stehen wird. Sowohl die derzeit zwischengelagerten Brennelemente als auch die Strukturkomponenten der verwendeten Transport- und Lagerbehälter sind daher der Strahlung, aber auch thermischen oder mechanischen Belastungen deutlich länger ausgesetzt, als man ursprünglich angenommen hatte. Kolleginnen und Kollegen aus der Abteilung Stilllegung und Zwischenlagerung beschäftigen sich daher in einem laufenden Forschungsprojekt damit, wie sich die Belastung von Brennelementen und deren Komponenten während einer verlängerten Zwischenlagerung bewerten lässt.
Wissenschaftler der GRS haben sich mit dieser Problemstellung in dem Forschungsprojekt „Langzeitverhalten zwischengelagerter Brennelemente bei deutlich längerer Zwischenlagerung“ auseinandergesetzt, wobei neben den Behältern auch das Brennelement-Verhalten untersucht wurde.
Das Projekt zielte darauf ab, Methoden für die Analyse des Brennstabverhaltens zu entwickeln.