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Der Vortrag vermittelt einen Überblick über internationale Forschungsaktivitäten im Hinblick auf zukünftig deutlich zu verlängernde Zwischenlagerzeiträume für bestrahlte Brennelemente. Ausgehend von der aktuellen Entsorgungssituation werden die relevanten Fragestellungen skizziert. Davon ausgehend werden die FuE-Aktivitäten der IAEA vorgestellt sowie die wichtigsten Themen beim Extended Storage Collaboration Program (ESCP) in den USA. Schließlich wird das "European Joint Programme on Radioactive Waste Management and Disposal“ kurz vorgestellt und werden die nationalen Initiativen auf diesem Sektor diskutiert.
Verbundvorhaben KoBrA: Ausblick zur Umsetzung von Anforderungen in Technische Behälterkonzepte
(2018)
Als Ausblick auf noch ausstehende Arbeiten zum Verbundvorhaben "KoBrA" zur Erfassung nationaler und internationaler Anforderungen und Konzepte für Behälter zur Endlagerung wärmeentwickelnder radioaktiver Abfälle in den potentiellen Wirtsgesteinformationen Kristallin, Ton und Salz werden die grundlegenden Anforderungen und Schutzziele der Endlagerbehälter untersucht und der konzeptionelle Weg von Anforderungen hin zu Konzepten erläutert.
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.
This paper describes and discusses the major challenges of spent fuel management in Germany after the phase-out of nuclear electricity generation was decided in 2011 and a new repository siting procedure was implemented in 2013. Consequences from those decisions which were legally founded by amendments of the German Atomic Energy Act (AtG) result in the need to transfer all remaining spent fuel from limited reactor operation (last reactor shutdown until the end of 2022) into casks for subsequent dry interim storage on-site. Storage licenses are generally issued site-specific considering specific dual purpose casks (DPC) and their inventories and they are generally limited to 40 years so far. But the need for extending the interim storage period in the future has become obvious. Even though, this may not be an issue to be solved already today questions about additional safety demonstrations will arise as soon as licenses need to be extended. Certainly, these questions will ask for reliable data about the long term performance and safety of structures, systems, and components, e. g. the long term performance of cask components and materials like bolted closure systems including metal seals, or fuel rod behaviour concerning cladding materials under stress and temperature conditions. In case of dual purpose casks for storage and transportation this includes aspects on how to demonstrate transportability during or after several decades of interim storage. Long term investigations often require plenty of time and therefore need to be initiated timely.
The presentation focuses on the latest developments of the German nuclear waste management policy including restructering of responsible organizations and the restart of the repository site selection process for high level radioactive waste.
The second part illustrates latest results of long term investigations of metal seals at BAM with regard to extended interim storage periods.
Ongoing R&D work at BAM
(2018)
The presentation provides an update on the German nuclear waste management policy towards final disposal and related reasearch at BAM. Topics include long term investigations of metal seals, investigations of fuel cladding failure mechanisms, and the development of requirements and concepts for high level radioactive waste and spent fuel disposal containers.
Perspectives on extending interim storage of spent nuclear fuel (beyond the initial license period)
(2017)
The presentation adddresses the consequences and challenges of the German nuclear phase-out in conjunction with the restart of siting process for a high-level radioactive waste repository. Concerning spent fuel this will lead to extended interim storage periods for the dry storage casks beyond the initial licensing period of 40 years.
For extending storage periods additional safety assessments and data about the long term performance of materials, components and casks will be needed and BAM has already been lauching specific R&D projects addressing identified data gaps.
This paper describes and discusses the major challenges of spent fuel management in Germany after the phase-out of nuclear electricity generation was decided in 2011 and a new repository siting procedure was implemented in 2013. Consequences from those decisions which were legally founded by amendments of the German Atomic Energy Act (AtG) result in the need to transfer all remaining spent fuel from limited reactor operation (last reactor shutdown until the end of 2022) into casks for subsequent dry interim storage on-site. Storage licenses are generally issued site-specific considering specific dual purpose casks (DPC) and their inventories and they are generally limited to 40 years so far. But the need for extending the interim storage period in the future has become obvious. Even though, this may not be an issue to be solved already today questions about additional safety demonstrations will arise as soon as licenses need to be extended. Certainly, these questions will ask for reliable data about the long term performance and safety of structures, systems, and components, e. g. the long term performance of cask components and materials like bolted closure systems including metal seals, or fuel rod behaviour concerning cladding materials under stress and temperature conditions. In case of dual purpose casks for storage and transportation this includes aspects on how to demonstrate transportability during or after several decades of interim storage. Long term investigations often require plenty of time and therefore need to be initiated timely.
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.