Verlängerte Zwischenlagerung: Bewertung besonderer Belastungszustände von Brennelementen und Komponenten

In der stationären Phase der Zwischenlagerung, wenn also der Behälter auf seiner Lagerposition steht, sind die Einwirkungen auf die Lagerbehälter und deren Inhalte überschaubar und vergleichsweise leicht abzuschätzen. So wirken beispielsweise auf die Hüllrohre Kräfte, welche allein aus dem Innendruck der Brennstäbe resultieren und sich in der Umfangsspannung der Brennelemente niederschlagen. Für diese Umfangsspannung wurde von der Aufsichtsbehörde ein Grenzwert festgelegt, der nicht überschritten werden darf; zudem nimmt die Umfangsspannung temperaturbedingt während der Zwischenlagerung ab. Erweitert man jedoch den Betrachtungszeitraum bis zur Verbringung der Abfälle in ein Endlager, so müssen mindestens ein Transport, diverse Handhabungs- und gegebenenfalls ein Entlade- und Konditionierungsvorgang in die Betrachtung der Belastungszustände mit einbezogen werden.

Vielzahl von Belastungsszenarien denkbar

Aus derzeitiger sicherheits- und verfahrenstechnischer Sicht sollte die strukturelle Integrität der Brennelemente und der tragenden Strukturen bis zur Entladung gewährleistet bleiben, sodass eine geregelte Entnahme der Brennelemente und Brennstäbe möglich ist. Gegenüber dem stationären Lagerzustand sind hier deutlich mehr Szenarien denkbar, in denen zusätzliche Lasten auf die Brennelemente und Komponenten wirken können, z. B.

• ein Absturz bei lagerinternen Transporten ohne Stoßdämpfer,
• das Kippen von Behältern oder
• Erschütterungen.

Mögliche Konsequenzen wären die Verformung von bestrahlten Brennelementstrukturteilen und Brennstäben bei seitlichem/schrägem Aufprall oder Belastungen, die zum Bruch von Brennstäben führen (sowohl bei intakten als auch bei vorgeschädigten Brennstäben). Mithilfe moderner Simulationsprogramme, welche auf der Finiten-Elementen-Methode (FEM) basieren, lassen sich die wirkenden Kräfte solcher Szenarien analysieren und mögliche Schäden prognostizieren.

Belastungen während der verlängerten Zwischenlagerung zuverlässig bewerten

Die Erkenntnisse des Forschungsprojekts sollen die GRS als unabhängige Sachverständigenorganisation in die Lage versetzen, die Belastungen von Brennelementen und Komponenten während der verlängerten Zwischenlagerung und des nachfolgenden Transports zu bewerten. Das Projekt läuft bis Ende März 2025. Der Abschlussbericht wird wie gewohnt in unserer Publikationsdatenbank veröffentlicht.