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● Erhebliche Verlängerungen bestehender Zwischenlagerlösungen
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Sicherheitstechnische Herausforderungen bei einer verlängerten Zwischenlagerung abgebrannter Brennelemente

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Vortrag von Beate Kallenbach-Herbert beim 1. Symposium HAW-Endlagerung, Hannover, 4. / 5. Februar 2015

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Sicherheitstechnische Herausforderungen bei einer verlängerten Zwischenlagerung abgebrannter Brennelemente

  1. 1. www.oeko.de Sicherheitstechnische Herausforderungen bei einer verlängerten Zwischenlagerung abgebrannter Brennelemente Beate Kallenbach-Herbert 1. Symposium HAW-Endlagerung Hannover, 4.+5. Februar 2015
  2. 2. 2 www.oeko.de Längerfristige Zwischenlagerung│Kallenbach-Herbert│Hannover│05.02.2015 Agenda Ausgangssituation1 Regulatorischer Rahmen2 Internationale Aktivitäten3 Schlussfolgerungen5 Weitere sicherheitsrelevante Einflussfaktoren4
  3. 3. 3 www.oeko.de Ausgangssituation ● Zwischenlager für abgebrannte Brennelemente (und verglaste Spaltprodukte) wurden für einen Aufbewahrungszeitraum von 40 Jahren sicherheitstechnisch bewertet und genehmigt. ● Bestehende Genehmigungen laufen zwischen 2034 (erstes zentrales Zwischenlager) und 2046/47 (die meisten dezentralen Zwischenlager) aus. ● Im Fall einer verlängerten Zwischenlagerung sind mögliche Eigenschaftsveränderungen von Behältern, Behältereinbauten, Brennelementen, Gebäuden und Equipment zu bewerten. ● Die Sondersituation der Standort-Zwischenlager Jülich und Brunsbüttel wird hier nicht betrachtet. Längerfristige Zwischenlagerung│Kallenbach-Herbert│Hannover│05.02.2015
  4. 4. 4 www.oeko.de Längerfristige Zwischenlagerung│Kallenbach-Herbert│Hannover│05.02.2015 Agenda Ausgangssituation1 Regulatorischer Rahmen2 Internationale Aktivitäten3 Schlussfolgerungen5 Weitere sicherheitsrelevante Einflussfaktoren4
  5. 5. 5 www.oeko.de Regulatorischer Rahmen (1) Nationales Regelwerk: ● ESK-Leitlinien für die trockene Zwischenlagerung bestrahlter Brenn- elemente und Wärme entwickelnder radioaktiver Abfälle in Behältern, 2013 ‒ „…beziehen sich auf eine zeitliche befristete Aufbewahrung …mit dem Ziel einer nachfolgenden Endlagerung. … ‒ Als geeigneter Maßstab kann der … Zeitraum von 40 Jahren herangezogen werden. … ‒ Ist dieser Zeitraum absehbar nicht ausreichend, sind geeignete zusätzliche Nachweise (z. B. zum Langzeitverhalten von Werkstoffen und Komponenten der Behälter und Inventare unter den lagerspezifischen Beanspruchungsbedingungen) zu erbringen. “ ● ESK-Leitlinien zur Durchführung von periodischen Sicherheitsüberprüfungen und zum technischen Alterungsmanagement für Zwischenlager für bestrahlte Brennelemente und Wärme entwickelnde radioaktive Abfälle, 2014 Längerfristige Zwischenlagerung│Kallenbach-Herbert│Hannover│05.02.2015
  6. 6. 6 www.oeko.de Regulatorischer Rahmen (2) Alterungsmanagement (AM) Maßnahmen für: nicht zugängliche Behälterbereiche und Inventare Maßnahmen für: zugängliche Behälterbereiche, Gebäude, sonstige technische Einrichtungen Zuständigkeit: Lagerbetreiber Außerhalb des direkten Zuständigkeitsbereichs der Lagerbetreiber nicht- technisches AM technisches AM Längerfristige Zwischenlagerung│Kallenbach-Herbert│Hannover│05.02.2015
  7. 7. 7 www.oeko.de Regulatorischer Rahmen (3) Internationales Regelwerk (insbesondere): ● EURATOM-Richtlinie 2011/70/EURATOM über einen Gemeinschaftsrahmen für die verantwortungsvolle und sichere Entsorgung abgebrannter Brennelemente und radioaktiver Abfälle, vom 19. Juli 2011 ‒ „Die Lagerung radioaktiver Abfälle - einschließlich der Langzeitlagerung - ist eine Übergangslösung, aber keine Alternative zur Endlagerung.“ ‒ „… die wechselseitigen Abhängigkeiten der einzelnen Schritte bei der Entstehung und Entsorgung abgebrannter Brennelemente und radioaktiver Abfälle werden berücksichtigt;“ (Artikel 4 (3) b) Längerfristige Zwischenlagerung│Kallenbach-Herbert│Hannover│05.02.2015
  8. 8. 8 www.oeko.de Regulatorischer Rahmen - Zwischenfazit ● Vorhandene Regelwerke und Genehmigungen sind auf eine begrenzte Betriebszeit der Zwischenlager zugeschnitten ● Eine Extrapolation auf erheblich längere Zwischenlagerzeiten ist auf Basis bestehender Kenntnisse, Nachweise und Regelwerke nicht möglich ● Zwischenlagerbetrieb, periodische Sicherheitsüberprüfungen und Alterungsmanagement ‒ liefern Erkenntnisse für Verhalten zugänglicher Lager- und Behälterbereiche, ‒ geben keine Hinweise für nicht zugängliche Behälterbereiche und Inventare ● Zusätzliche Nachweise und ggf. neue Genehmigungen für die Zwischenlagerung müssen die folgenden Entsorgungsschritte (Transporte, Konditionierung und Endlagerung) berücksichtigen Längerfristige Zwischenlagerung│Kallenbach-Herbert│Hannover│05.02.2015
  9. 9. 9 www.oeko.de Längerfristige Zwischenlagerung│Kallenbach-Herbert│Hannover│05.02.2015 Agenda Ausgangssituation1 Regulatorischer Rahmen2 Internationale Aktivitäten3 Schlussfolgerungen5 Weitere sicherheitsrelevante Einflussfaktoren4
  10. 10. 10 www.oeko.de Internationale Aktivitäten (1) Forschungsaktivitäten im internationalen Kontext: ● IAEA: Coordinated Research Project on Spent Fuel Performance Assessment and Research (SPAR III), 2009 – 2014 ‒ Beteiligte Staaten: Argentinien, Kanada, Frankreich, Deutschland, Ungarn, Japan, Russland, Slowakei, Spanien, Schweden, Schweiz, Großbritannien, USA ‒ Ziele u.a.: Bewertung von Materialverhalten bei der Zwischenlagerung abgebrannter Brennelemente und Auswirkungen auf Handhabung und Transport Längerfristige Zwischenlagerung│Kallenbach-Herbert│Hannover│05.02.2015
  11. 11. 11 www.oeko.de Internationale Aktivitäten (2) Forschungsaktivitäten im internationalen Kontext: ● EPRI: Extended Storage Collaboration Program (ESCP), seit 2009 ‒ Beteiligte Staaten: Deutschland (BAM), Ungarn, Japan, Korea, Spanien, Großbritannien, USA ‒ Ziele: Phase 1: Überblick über bestehende technische Datenlücken Phase 2: Möglichkeiten zur koordinierten Nutzung internationaler Forschungsaktivitäten ‒ Ergebnis aus Phase 1: Hydrid-Effekte (u.a. Wasserstoff-Umorientierung in Hüllrohrmaterial) Forschungsgegenstand von internationalem Interesse Längerfristige Zwischenlagerung│Kallenbach-Herbert│Hannover│05.02.2015 Electric Power Research Institute
  12. 12. 12 www.oeko.de Internationale Aktivitäten (3) Forschungsaktivitäten im internationalen Kontext: ● High Burnup Dry Storage Cask Research and Development Project, seit 2013 ‒ Ziele: Entwicklung und Umsetzung eines Prüfplans zur Generierung von Daten über Zwischenlagersysteme für hoch abgebrannte Brennelemente (> 45 GWd/tSM) ‒ Vorgehen: ● Beladung eines Behälters mit unterschiedlichen Brennelementtypen, ● Monitoring von Behältertemperatur und Gas im Innenraum, ● Begleitende Laboruntersuchung entsprechender Brennelementtypen, ● Öffnen des Behälters nach definierter Lagerzeit: visuelle Inspektion und detaillierte Laboruntersuchung der Brennelemente Längerfristige Zwischenlagerung│Kallenbach-Herbert│Hannover│05.02.2015 Electric Power Research Institute
  13. 13. 13 www.oeko.de Internationale Aktivitäten - Zwischenfazit ● International noch keine gesicherten Erkenntnisse zum Brennelementverhalten bei verlängerter Zwischenlagerung ● Versprödung der Brennelement-Hüllrohre kann nicht ausgeschlossen werden mit potenziellem Einfluss auf ‒ Sicherheit bei mechanischen Belastungen bei der Handhabung und bei Störfällen während der Zwischenlagerung ‒ Sicherheit bei mechanischen Belastungen (incl. Unfällen) beim Transport ‒ die Handhabung bei der Umladung / Konditionierung und ‒ die Möglichkeiten zur Konditionierung der Brennelemente für die Endlagerung ● Internationale Initiativen und Projekte können auf nationale Randbedingungen zugeschnittene Forschungsmaßnahmen nicht ersetzen Längerfristige Zwischenlagerung│Kallenbach-Herbert│Hannover│05.02.2015
  14. 14. 14 www.oeko.de Längerfristige Zwischenlagerung│Kallenbach-Herbert│Hannover│05.02.2015 Agenda Ausgangssituation1 Regulatorischer Rahmen2 Internationale Aktivitäten3 Schlussfolgerungen5 Weitere sicherheitsrelevante Einflussfaktoren4
  15. 15. 15 www.oeko.de Kompetenz- erhalt Weitere sicherheitsrelevante Einflussfaktoren Finanzierung Sicherung gegen Entwendung Erhalt der verantwort- lichen Institutionen Erhalt der Sicherheits- standards Generationen- gerechtigkeit Längerfristige Zwischenlagerung│Kallenbach-Herbert│Hannover│05.02.2015 … insbesondere bei langfristiger Zwischenlagerung:
  16. 16. 16 www.oeko.de Längerfristige Zwischenlagerung│Kallenbach-Herbert│Hannover│05.02.2015 Agenda Ausgangssituation1 Regulatorischer Rahmen2 Internationale Aktivitäten3 Schlussfolgerungen5 Weitere sicherheitsrelevante Einflussfaktoren4
  17. 17. 17 www.oeko.de Schlussfolgerungen ● Zwischenlagerung der abgebrannten Brennelemente = Übergangs- lösung mit zeitlicher Begrenzung auf wenige Jahrzehnte konzipiert ● Für zugängliche Behälterbereiche, Gebäude und Equipment könnten Sicherheitsnachweise voraussichtlich über bestehende Genehmigungsfristen hinaus erbracht werden ● Zum längerfristigen Verhalten der Brennelemente derzeit kein ausreichender Kenntnisstand ● Systematische Verschlechterung der Hüllrohreigenschaften können ‒ die Sicherheit bei verlängerter Zwischenlagerung beeinträchtigen, ‒ zu erhöhtem Aufwand bei der Vorbereitung für die Endlagerung führen – bei ggf. reduzierten kerntechnischen Kompetenzen ‒ Optionen für Endlagerkonzepte reduzieren, wenn Konditionierungs- möglichkeiten eingeschränkt sind Längerfristige Zwischenlagerung│Kallenbach-Herbert│Hannover│05.02.2015
  18. 18. 18 www.oeko.de Schlussfolgerungen ● Erhebliche Verlängerungen bestehender Zwischenlagerlösungen ‒ erhöhen für zukünftige Generationen erheblich den technischen Aufwand zur Realisierung einer dauerhaften Entsorgungslösung ‒ schränken die Optionen für dauerhafte Entsorgungslösungen ein ‒ stellen eine erhebliche finanzielle Belastung dar. Längerfristige Zwischenlagerung│Kallenbach-Herbert│Hannover│05.02.2015
  19. 19. 19 www.oeko.de Beate Kallenbach-Herbert Leiterin Bereich Nukleartechnik & Anlagensicherheit Öko-Institut e.V. Büro Darmstadt Rheinstraße 95 64295 Darmstadt Telefon: +49 6151 8191-122 E-Mail: b.kallenbach@oeko.de Längerfristige Zwischenlagerung│Kallenbach-Herbert│Hannover│05.02.2015

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