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Organisationseinheit der BAM
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Die Verfügbarkeit von Behältern für die Entsorgung nicht Wärme entwickelnder radioaktiver Abfälle im Endlager Konrad stellt ein wesentliches Element des nationalen Entsorgungskonzeptes für diese Abfallart dar. Grundlage für die Verfügbarkeit geeigneter Behälter sind typspezifische Bauartprüfungen, auf deren Grundlage eine Eignungs-feststellung in Form eines Prüfzeugnisses durch die Bundesgesellschaft für Endlagerung mbH (BGE), vormals Bundesamt für Strahlenschutz (BfS), erfolgt. Die Prüfgrundlagen sind in den durch das BfS (heute BGE) veröffent-lichten „Anforderungen an endzulagernde radioaktive Abfälle“ (Endlagerungsbedingungen) sowie der zugehörigen „Produktkontrolle radioaktiver Abfälle, radiologische Aspekte“ (PK) verankert. Die Eignungsfeststellung für eine Be-hälterbauart ist gleichzeitig die Grundlage für eine Behälterserienfertigung entsprechend den im Prüfzeugnis veran-kerten Spezifikationen und Randbedingungen.
Mit den Gesetzen zur Neuordnung der Organisationsstruktur im Bereich der Endlagerung (Mitte 2016) und zur Neuordnung der Verantwortung in der kerntechnischen Entsorgung (Mitte 2017) mit der Finanzierung des Kern-energieausstiegs wurden wesentliche Weichenstellungen im Hinblick auf den anstehenden Rückbau der bereits stillgelegten und in den kommenden Jahren noch stillzulegenden deutschen Kernkraftwerke vorgenommen. Bezüg-lich der nicht Wärme entwickelnden radioaktiven Abfälle führt dies zu einer spürbaren Intensivierung der Anstren-gungen zur Bereitstellung qualifizierter Gebinde für das Endlager Konrad, das nach aktueller Planung bis 2027 sei-nen Einlagerungsbetrieb aufnehmen soll. Dies wiederum führt zu einer erheblichen Verdichtung der Verfahren zur Behälterbauartprüfung, die allen Seiten (Antragsteller, BGE, Gutachter) erhebliche Anstrengungen abfordert.
Die Bundesanstalt für Materialprüfung und –forschung (BAM) ist auf Grundlage des Kap. 7 der o. g. „Produktkon-trolle …“ (PK) von der BGE mit den Behälterbauartprüfungen für das Endlager Konrad beauftragt. Hierbei ist eine Vielzahl von Anforderungen zu berücksichtigen, wozu neben den Anforderungen an Abfallbehälter gemäß Kap. 5 der Endlagerungsbedingungen weitere Anforderungen an die Verpackung (Kap. 3.2.2 PK), Kenngrößen (Kap. 3.5.1 PK) und schließlich die eigentliche Prüfung von Behältern/Verpackungen zählt (Kap. 7 PK). Letzteres beinhaltet die umfassende Behälterbeschreibung und –spezifikation, die Behälterauslegung, die thermischen und mechanischen Baumusterprüfungen (z.B. Brand- und Fallprüfungen), und schließlich die qualitätssichernden Maßnahmen für Her-stellung und Betrieb der Behälter. Neben der klassischen Bauartprüfung neuer Behältertypen spielt auch die Prü-fung bereits hergestellter Behälter, sog. Altbehälter, eine wesentliche Rolle, da sich etliche tausend Gebinde bereits in der Zwischenlagerung befinden und nach Möglichkeit für das Endlager Konrad qualifiziert werden sollen.
Dieser Beitrag berichtet aktuell über den Umfang und Stand der laufenden Bauartprüfungen bei der BAM unter Be-rücksichtigung der besonderen Herausforderungen und der zuletzt erzielten Fortschritte. Dabei erfordert die paral-lele Bearbeitung der zahlreichen Verfahren einen verstärkten Koordinierungsbedarf hinsichtlich vergleichbarer fach-licher Aspekte sowie hinsichtlich Priorisierung und Ressourceneinsatz. Bei den experimentellen Nachweisen (Fall- und Brandversuche) betrifft das hinsichtlich der Nutzung der Versuchseinrichtungen bei der BAM die Koordination mit anderen Prüfaufträgen, wie z. B. verkehrsrechtliche Baumusterprüfungen. Schließlich erfordern diverse Fach-fragen zur Interpretation der Anforderungen aus Endlagerungsbedingungen und Produktkontrolle intensive Abstim-mungsprozesse zwischen BAM, BGE und Antragstellern. Wichtige Ergebnisse mit übergeordneter Bedeutung wer-den in Form erläuternder Fachnotizen durch die BGE veröffentlicht und können so bei zukünftigen Antragsverfahren berücksichtigt werden.
Die Verfügbarkeit von Behältern für die Entsorgung nicht Wärme entwickelnder radioaktiver Abfälle im Endlager Konrad stellt ein wesentliches Element des nationalen Entsorgungskonzeptes für diese Abfallart dar. Grundlage für die Verfügbarkeit geeigneter Behälter sind typspezifische Bauartprüfungen, auf deren Grundlage eine Eignungs-feststellung in Form eines Prüfzeugnisses durch die Bundesgesellschaft für Endlagerung mbH (BGE), vormals Bundesamt für Strahlenschutz (BfS), erfolgt. Die Prüfgrundlagen sind in den durch das BfS (heute BGE) veröffent-lichten „Anforderungen an endzulagernde radioaktive Abfälle“ (Endlagerungsbedingungen) sowie der zugehörigen „Produktkontrolle radioaktiver Abfälle, radiologische Aspekte“ (PK) verankert. Die Eignungsfeststellung für eine Behälterbauart ist gleichzeitig die Grundlage für eine Behälterserienfertigung entsprechend den im Prüfzeugnis verankerten Spezifikationen und Randbedingungen.
Mit den Gesetzen zur Neuordnung der Organisationsstruktur im Bereich der Endlagerung (Mitte 2016) und zur Neuordnung der Verantwortung in der kerntechnischen Entsorgung (Mitte 2017) mit der Finanzierung des Kern-energieausstiegs wurden wesentliche Weichenstellungen im Hinblick auf den anstehenden Rückbau der bereits stillgelegten und in den kommenden Jahren noch stillzulegenden deutschen Kernkraftwerke vorgenommen. Bezüg-lich der nicht Wärme entwickelnden radioaktiven Abfälle führt dies zu einer spürbaren Intensivierung der Anstren-gungen zur Bereitstellung qualifizierter Gebinde für das Endlager Konrad, das nach aktueller Planung bis 2027 sei-nen Einlagerungsbetrieb aufnehmen soll. Dies wiederum führt zu einer erheblichen Verdichtung der Verfahren zur Behälterbauartprüfung, die allen Seiten (Antragsteller, BGE, Gutachter) erhebliche Anstrengungen abfordert.
Die Bundesanstalt für Materialprüfung und –forschung (BAM) ist auf Grundlage des Kap. 7 der o. g. „Produktkon-trolle …“ (PK) von der BGE mit den Behälterbauartprüfungen für das Endlager Konrad beauftragt. Hierbei ist eine Vielzahl von Anforderungen zu berücksichtigen, wozu neben den Anforderungen an Abfallbehälter gemäß Kap. 5 der Endlagerungsbedingungen weitere Anforderungen an die Verpackung (Kap. 3.2.2 PK), Kenngrößen (Kap. 3.5.1 PK) und schließlich die eigentliche Prüfung von Behältern/Verpackungen zählt (Kap. 7 PK). Letzteres beinhaltet die umfassende Behälterbeschreibung und –spezifikation, die Behälterauslegung, die thermischen und mechanischen Baumusterprüfungen (z.B. Brand- und Fallprüfungen), und schließlich die qualitätssichernden Maßnahmen für Her-stellung und Betrieb der Behälter. Neben der klassischen Bauartprüfung neuer Behältertypen spielt auch die Prü-fung bereits hergestellter Behälter, sog. Altbehälter, eine wesentliche Rolle, da sich etliche tausend Gebinde be-reits in der Zwischenlagerung befinden und nach Möglichkeit für das Endlager Konrad qualifiziert werden sollen.
Dieser Beitrag berichtet aktuell über den Umfang und Stand der laufenden Bauartprüfungen bei der BAM unter Be-rücksichtigung der besonderen Herausforderungen und der zuletzt erzielten Fortschritte. Dabei erfordert die paral-lele Bearbeitung der zahlreichen Verfahren einen verstärkten Koordinierungsbedarf hinsichtlich vergleichbarer fach-licher Aspekte sowie hinsichtlich Priorisierung und Ressourceneinsatz. Bei den experimentellen Nachweisen (Fall- und Brandversuche) betrifft das hinsichtlich der Nutzung der Versuchseinrichtungen bei der BAM die Koordination mit anderen Prüfaufträgen, wie z. B. verkehrsrechtliche Baumusterprüfungen. Schließlich erfordern diverse Fach-fragen zur Interpretation der Anforderungen aus Endlagerungsbedingungen und Produktkontrolle intensive Abstim-mungsprozesse zwischen BAM, BGE und Antragstellern. Wichtige Ergebnisse mit übergeordneter Bedeutung wer-den in Form erläuternder Fachnotizen durch die BGE veröffentlicht und können so bei zukünftigen Antragsverfahren berücksichtigt werden.
Der Vortrag illustriert den Stand und die Herausforderungen im Rahmen der Behälter-Bauartprüfungen für das Endlager Konrad. Ausgehend von den Grundlagen der Bauartprüfung und die aktuelle Situation bei den Antragsverfahren werden die fachlichen Begutachtungsschwerpunkte sowie Maßnahmen zur Optimierung Prozess- und Verfahrenssteuerung erläutert.
Mit diesem Beitrag berichtet die BAM über den Stand der Technik und die bereits existierenden Behälterbauarten für die Lagerung von mittelradioaktiven Abfällen mit Ausblick auf die Vorteile und Anwendungszwecke von Schmiedestahl als bevorzugter Behälterwerkstoff. Aus Sicht der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) wird dargestellt, welche Herausforderungen im Allgemeinen bei der Qualifizierung von Schmiedestahlbehältern existieren und warum diese im Vergleich zu den bislang verwendeten Konstruktionen bevorzugt zur Erfüllung der erhöhten Anforderungen an die Barriereeigenschaften eines Behälters der Abfallbehälterklasse II (ABK II) ausgewählt werden.
Durch den Betrieb und den fortschreitenden Rückbau der in Deutschland stationierten Kernkraftwerke und kerntechnischen Anlagen, steigt auf Seiten der Industrie sowie Energieversorgungsunternehmen der Bedarf nach geeigneten Abfallbehältern zur Konditionierung und Entsorgung anfallender schwach- und mittelradioaktiver Abfälle mit vernachlässigbarer Wärmeentwicklung. Deutlich spürbar ist hierbei der Impuls der Hersteller auch Abfallbehälter aus anderen als den bislang verwendeten Werkstoffen wie z. B. Beton, Gusswerkstoff oder Stahlblech zu fertigen. Dabei besteht insbesondere das Interesse an der Herstellung von Konrad-Endlagerbehältern aus Schmiedestahl.
Die Verwendung von Schmiedestahl als Behälterwerkstoff ist bereits bei Transport- und Zwischenlagerbehältern für hochradioaktive Abfälle etabliert. Das Material bietet auch für Konrad-Endlagerbehälter aufgrund seiner günstigen Festigkeits- und Zähigkeitseigenschaften in Anbetracht der erhöhten Anforderungen an die Barriereeigenschaften von störfallfesten Behältern der Abfallbehälterklasse II gewisse Vorteile. Denn für Behälter der Abfallbehälterklasse II müssen gemäß Endlagerungsbedingungen und Produktkontrolle über die Abfallbehälterklasse I hinaus zusätzliche Kriterien an die Behälterauslegung zur Erhaltung der Integrität erfüllt werden. Ebenfalls müssen erhöhte Dichtheitskriterien zur Einhaltung zulässiger Radionuklidfreisetzungen während und nach einem mechanischen oder thermischen Störfallszenario eingehalten werden. Die größten Herausforderungen zur Qualifizierung von Schmiedestahlbehältern liegen in der Bewertung der Nachweiskonzepte zur Ermittlung der abdeckenden Fallorientierung und Prüfmusterkonfiguration für den geforderten Fallversuch aus 5 m Höhe. Hierbei ist gemäß Produktkontrolle das Prüfmuster so auszuwählen und zu fertigen, dass es einschließlich seines simulierten Inhalts für die Serienfertigung repräsentativ ist und bei der Fallprüfung der größtmögliche Schaden bezüglich maximaler Kräfte, maximaler Spannungen und maximaler Verformungen erzielt wird. Eine weitere wesentliche Herausforderung ist die Eignungsprüfung des vom Antragsteller ausgewählten konservativ abdeckenden Inventars für die einstündige Brandprüfung bei 800°C, welche die Gesamtheit der kritischen Eigenschaften der für die Serienbehälter vorgesehenen Inhalte, insbesondere Ionenaustauscherharze und Verdampferkonzentrate sowie deren Auswirkung auf die Wärmeverteilung, das Pyrolyseverhalten und den Druckaufbau im Behälter berücksichtigt.
Diese Prüfung hat das Ziel, die Erfüllung der Dichtheitskriterien nach einem simulierten thermischen Störfall nachzuweisen.
Bis auf einige Ausnahmen existieren in den Endlagerungsbedingungen und Produktkontrolle keine spezifischen Anforderungen an Behälterwerkstoffe. Grundsätzlich dürfen Behälter aus Werkstoffen hergestellt werden, die einzeln und in Ihrer Gesamtheit nachweislich für den Einsatzzweck der Behälter geeignet sind. Diese Anforderungen sind in der Regel dann erfüllt, wenn die verwendeten Schmiedestähle nach allgemein anerkannten Regeln der Technik hergestellt, gefügt und geprüft werden und im Rahmen der Bauartprüfung der Behälter ihre Eignung nachgewiesen werden. Neben den bisher explizit genannten Behälterwerkstoffen Beton, Guss(eisen) und Stahlblech hat das Bundesamt für Strahlenschutz (BfS) auch in Zusammenarbeit mit der BAM Schmiedestahl zusätzlich in die neue Revision der Endlagerungsbedingungen aufgenommen. Hierdurch wird jetzt neu die Option eröffnet ohne gesonderte Zustimmung des
BfS, Anträge auf Zulassung von Schmiedestahlbehältern für das Endlager Konrad zu stellen. Hierbei stehen grundsätzlich alle über die Behältergrundtypen in spezifizierten Formen und Abmessungen zur Disposition. Mit diesem Beitrag berichtet die BAM über die aktuellen nationalen und internationalen Bestrebungen Schmiedestahl als Behälterwerkstoff für die Lagerung von mittelradioaktiven Abfällen zu etablieren. Dabei wird auch auf die Besonderheiten eingegangen, denen sich Antragsteller bei der Qualifizierung von derartigen Behältern in der Abfallbehälterklasse II unter Berücksichtigung der in und genannten Anforderungen zu stellen haben.
Low and intermediate level radio active waste has been produced in Germany for several decades. While a part of the waste had been deposited in the Morleben repository and the Asse mine which have been operated for just a limited period of time, the major amount is conditioned and packaged in temporarily stored waste containers.
Those containers are designated for final disposal in the KONRAD repository being currently under construction and expected to start operation in 2022. As a consequence, an assessment of the waste container documentation and safety is strongly needed to receive an approval for the KONRAD repository. This requalification is challenging because those old containers have to meet the same safety requirements as new containers.
Federal approval of legacy waste containers for the Konrad repository - strategies and challenges
(2016)
The approval of an increasing number of legacy waste containers for the Konrad re-pository is expected in the next years. While well documented young legacy waste containers can rather easily be approved, the assessment is challenging for contain-ers which were manufactured some decades ago. All parties have to work closely together to find a specifically fitted strategy for such approvals. Thereby, rework of documents and requalification can be a promising approach. Details about three basic strategies have been shown to give a hint which options are available.
Federal approval of legacy waste containers for the Konrad repository - strategies and challenges
(2016)
The approval of an increasing number of legacy waste containers for the Konrad re-pository is expected in the next years. While well documented young legacy waste containers can rather easily be approved, the assessment is challenging for contain-ers which were manufactured some decades ago. All parties have to work closely together to find a specifically fitted strategy for such approvals.
Thereby, rework of documents and requalification can be a promising approach. Details about three basic strategies have been shown to give a hint which options are available.
Low and intermediate level radioactive waste has been produced in Germany for several decades. While a part of the waste had been deposited in the Morleben repository and the Asse mine which have been operated for just a limited period of time, the major amount is conditioned and packaged in temporarily stored waste containers. Those containers are designated for final disposal in the KON-RAD repository being currently under construction and expected to start opera-tion in 2022. As a consequence, an assessment of the waste container documen-tation and safety is strongly needed to receive an approval for the Konrad reposi-tory. This requalification is challenging because those old containers have to meet the same safety requirements as new containers.