(GRS-739) Modellierung der brandbedingten Nuklidfreisetzung aus Abfallgebinden

Förderkennzeichen 4720E03300

Dieser Bericht dokumentiert die über mehrere Jahrzehnte reichenden Arbeiten der GRS zur Bestimmung von Freisetzungsanteilen aus Abfallgebinden und stellt aktuelle Methoden für Temperaturfeldberechnungen in Gebinden vor.

Im Jahr 1984 wurden von Gründler et al. in der Systemanalyse Konrad vier charakteristische Freisetzungsmechanismen (Verbrennung, Pyrolyse, Sublimation und Wasserverdampfung/Mitriss) und deren spezifische Freisetzungsanteile definiert. Diese wurden später in der Systemanalyse Konrad des Jahres 1987 teilweise korrigiert. Sie decken die Freisetzung radioaktiver Aerosole bei einem spezifizierten Brand von 60 min Dauer bei 800 °C („PTB-Kurve“) ab. Die Abschätzung dieser Freisetzungsanteile geht auf experimentelle Untersuchungen zwischen 1973 und 1984 zurück. Sie erfolgte unter der Prämisse, alle Unsicherheiten in den Annahmen eines Brandes konservativ abzudecken.

Zu Beginn der Recherche wurden die Freisetzungsanteile anhand der Zuordnung zu Behälterklassen und Abfallproduktgruppen aus dem Jahr 1984 rekonstruiert. Ab 1987 wurden Behälterklassen und Abfallproduktgruppen in Abfallgebindegruppen zusammengefasst und Freisetzungsanteile für jede Abfallgebindegruppe betrachtet. Aufgrund dieser Neuzuordnung liegen der Freisetzungscharakteristik einer Abfallgebindegruppe Kombinationen der Freisetzungsmechanismen und -anteile aus dem Jahr 1987 zugrunde.

Mit der Transportstudie Konrad im Jahr 1991 wurden sechs Belastungsklassen eingeführt. Sie kombinieren zwei thermische Belastungsdauern von 30 und 60 min bei 800 °C mit drei mechanischen Belastungsstufen. Durch die mechanische Beaufschlagung ergibt sich für einige Abfallgebindegruppen eine erhöhte Freisetzung im Brandfall. Insbesondere für die Abfallgebindegruppe 8 ist die mechanische Beaufschlagung bei Brand die Voraussetzung für ein Dichtungsleck und die Freisetzung thermischer Freisetzungsanteile.