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

Nach gegenwärtigem Ermessen erscheint die Bildung einer sich selbst erhaltenden
Kettenreaktion in einem Endlager in einem chloridbasiertem Salzgestein auf Basis des
Nuklidinventars eines einzelnen Endlagerbehälters der Typen BSK 3, POLLUX ® -10
sowie bei der direkten Endlagerung von Zwischenlagerbehältern CASTOR ® mit ausgedienten
LWR-Brennstoffen auch bei Lösungszutritt als ausgeschlossen. Eine wesentliche
Randbedingung für die Nachweisführung ist dabei die Berücksichtigung der Neutronen
absorbierenden Wirkung des Nuklids 35 Cl. Während die Behälter auf Basis ihrer
Auslegung im intakten Zustand Unterkritikalität sicherstellen, sind nach dem Verlust ihrer
Integrität Evolutionsszenarien vorstellbar, in denen ohne Berücksichtigung des 35 Cl
und ohne Berücksichtigung des Abbrands rein rechnerisch Multiplikationsfaktoren
k eff > 1,0 erreicht werden können. Unter Berücksichtigung des 35 Cl in der Konzentration,
die in MgCl 2 -gesättigter Lösung auftritt, bleiben alle diese betrachteten Systeme
und Betrachtungsfälle unterkritisch, so dass das Nachweiskonzept der Kritikalitätssicherheit
für LWR-Brennstoffe darauf abgestützt werden kann. Für einige höher angereicherte
Brennstoffe aus Versuchs- und Prototyp-Kernkraftwerken und Forschungsreaktoren
können – je nach Brennstoffart und Behälterkonzept – dennoch zusätzlich
Konditionierungsmaßnahmen erforderlich werden. Dies gilt insbesondere für die höher
angereicherten Brennstoffe der Reaktoren FRM-II und KNK-II. Eine genaue Einschätzung
erfordert jedoch tiefer gehende Untersuchungen, die über den Rahmen der gegenwärtigen
vorläufigen Sicherheitsanalyse hinausgehen.
Zusätzlich wurden verschiedene Formen möglicher Behälterverfüllungen exemplarisch
untersucht. Je nach Behältertyp und Brennstoffart, v. a. CASTOR ® V/19 und CAS-
TOR ® MTR2, kann durch eine geeignete Verfüllung von Behälterhohlräumen der
Nachweis der Unterkritikalität nach derzeitigem Stand ggf. auch ohne Berücksichtigung
des Chlorids auf Basis von frischem Brennstoff geführt werden. Um dies abschließend
zu bewerten, müssen aber genau definierte Randbedingungen vorliegen, welche augenblicklich
nicht gegeben sind. Es ist dabei auch zu beachten, dass etwaige Verfüllungen
in denkbaren Degradationsbetrachtungsfällen geeignet berücksichtigt werden
müssen. Für andere Behältertypen, insbesondere die Endlagerbehälter BSK-3 und
POLLUX ® -10, in denen keine kompletten Brennelemente, sondern kompakt Brennstäbe
eingebracht werden, ist der vorhandene Behälterhohlraum deutlich geringer, so
dass hier die Zweckmäßigkeit einer möglichen Verfüllung noch überprüft werden müsste.
201