Endlagerauslegung und -optimierung, Bericht zum ... - PTKA - KIT

Endlager in Salzgestein ist zudem mit dem Auftreten von gesättigter Salzlösung entsprechend
der lokalen Salzzusammensetzung anstelle von reinem Wasser zu rechnen.
Dies reduziert den Neutronenmultiplikationsfaktor gegenüber Moderation mit reinem
Wasser je nach betrachtetem Behälter und Brennstoff deutlich. Die Ursache dafür ist
die gute Absorptionsfähigkeit für Neutronen durch das Nuklid 35 Cl, welches in dem
Salzgestein und in gesättigter Lösung in hoher Konzentration vorliegt. Zusätzlich zu
den intakten Behälterstrukturen wurde eine Reihe von Betrachtungsfällen zur Degradation
der Behälter und der darin eingelagerten Brennstoffe analysiert. Dazu gehörten der
sukzessive Verlust einer eventuellen Borierung (Neutronenabsorber) in der inneren
Behälterstruktur, der Zerfall dieser Strukturen sowie die Bildung sekundärer Uranmineralphasen
im Behälterinneren nach Korrosion des Brennstoffs. Dabei konnte eine Reihe
von Konfigurationen identifiziert werden, welche bei (nicht zu erwartender) Moderation
durch reines Wasser Multiplikationsfaktoren größer als eins, d. h. Kritikalität,
erreichen können.
Bei Berücksichtigung der absorbierenden Wirkung des Chlors bleibt der errechnete
Multiplikationsfaktor, selbst für unbestrahlten Brennstoff, für alle betrachteten Behälter,
LWR-Brennstoffe und Degradationsfälle, stets unter eins.
Ein Anspruch auf Vollständigkeit der untersuchten Betrachtungsfälle wird an dieser
Stelle nicht erhoben. Allerdings sind gegenwärtig keine Konfigurationen erkennbar, die
auf Basis des Inventars eines einzelnen Behälters zu deutlich höheren Multiplikationsfaktoren
oder gar k eff ≥ 1,0 führen könnten.
Außerdem werden keine Aussagen zur Eintrittswahrscheinlichkeit derartiger Konfigurationen
getroffen. Möglicherweise werden hierzu weitere Untersuchungen erforderlich.
Insgesamt basiert das hier verfolgte Nachweiskonzept zur Sicherstellung der Unterkritikalität
wesentlich auf der Neutronen absorbierenden Wirkung des Nuklids 35 Cl. Deshalb
ist eine Validierung der eingesetzten Rechenverfahren hinsichtlich der integralen
Wirksamkeit dieses Nuklids erforderlich /DIN 94/. Typischerweise erfolgt dies durch
Nachrechnung kritischer Benchmark-Experimente, um eventuelle systematische Abweichungen
des eingesetzten Rechenverfahrens zu quantifizieren. Allerdings liegen
derartige Experimente, die signifikante Mengen an Chlor enthalten, bislang nicht in der
nötigen Anzahl und Qualität vor. Vergleichsrechnungen mit Daten aus mehreren unterschiedlichen
Wirkungsquerschnittsbibliotheken für das Nuklid 35 Cl liefern aber konsistente
Ergebnisse für den Neutronenmultiplikationsfaktor. Somit ist bislang kein Hinweis
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