TECHNICAL REPORT 92-14 - Nagra

NAGRA NTB 92-14 - III -
ZUSAMMENFASSUNG
In der Schweiz sieht eines der Entsorgungskonzepte für hochradioaktive Abfälle vor,
ein Endlager in einer Tiefe von etwa 1200 m im kristallinen Grundgestein der Nordschweiz
zu errichten. Bei diesem Konzept wurde Wert auf das Prinzip mehrfacher
Sicherheitsbarrieren gelegt, um in ihnen die Rückkehr der Radionuklide zur Biosphäre
zu verzögern und dabei ihre Konzentration auf annehmbare Werte zu reduzieren. Neben
den natürlichen Barrieren (Wirtgestein und überlagerte Sedimente) sind folgende
ingenieurmässigen Barrieren vorgesehen: Die Form des verglasten hochradioaktiven
Abfalls selber und ein mit verdichtetem Bentonit hinterfüllter, horizontal in der Achse
des Endlagers angeordneter Endlagerbehälter. Der Endlagerbehälter soll während mindestens
1000 Jahren dicht bleiben und die Radionuklide vom Grundwasser isolieren.
Die Hinterfüllung aus Bentonit soll den Transport von Wasser und gelösten Partikeln
zwischen dem hochradioaktiven Abfall und dem Wirtgestein reduzieren.
Der erste Teil der vorliegenden Arbeit berichtet über die Teilnahme am Projekt COMPAS
(COntainer Mechanical Performance ASsessment). Dieses Projekt wurde im Zusammenhang
mit dem Atomenergieprogramm 'Radioactive Waste Management and Disposal'
der Europäischen Gemeinschaft ausgeführt und konzentriert sich auf das mechanische
Verhalten von Endlagerbehältem für hochradioaktiven Abfall. Das Projekt COM­
PAS verfolgte zwei Ziele. Erstens sollte nachgewiesen werden, dass Endlagerbehälter
entworfen werden können, welche den geologischen Belastungen tiefliegender Endlager
standhalten. Und zweitens sollten die analytischen Möglichkeiten herausgefunden
werden, mit denen das Verhalten von Endlagerbehältem sowohl unter den geologischen
Belastungen tiefliegender Endlager als auch unter Belastungen infolge von extremen
Bedingungen vorhergesagt werden kann. Im Projekt COMPAS wurde gros ses Gewicht
auf vorhersagende Berechnungen gelegt. Daher wurden mit Experimenten an Modellen,
ausgehend von einfachen Ringmodellen bis zu realen, massstäblichen Modellen
beispielsweise in Form des Endlagerbehälters der NAGRA, die erforderlichen Daten
für eine Überprüfung der Berechnungen bereitgestellt. Unser Interesse an einer Teilnahme
am Projekt COMPAS bestand darin, das verwendete Finite Elemente Programm
an Experimenten zu verifizieren, die für den Entwurf von Endlagerbehältem relevante
Probleme behandeln.
Der zweite Teil dieser Arbeit befasst sich mit dem Themenkreis Spannungsrisskorrosion
beim Endlagerbehälter der NAGRA für die Endlagerung verglaster hochradioaktiver
Abfälle. Die durchgeführten Berechnungen (STEAG & MOTOR-COLUMBUS
1984) zur Dimensionierung des Endlagerbehälters aus Stahlguss GS-40 weisen für die
Spannungen einen Sicherheitsfaktor von 5 gegenüber der Zugfestigkeit nach. Fragen
betreffend Spannungsrisskorrosion müssen nun aber dann gestellt werden, wenn grosse
Zugspannungen erwartet werden, auch wenn niedrigfester Stahl mit seinem potentiell
guten Widerstand gegenüber dieser Art von Korrosion eingesetzt wird. Bei der NAGRA
wurde ein Projekt zu diesem Themenkreis mit folgenden Zielen iniziiert:
1) das Verhalten des Referenzstahls auf Spannungsrisskorrosion detaillierter als in
den früheren Projekten zu untersuchen und Laboruntersuchungen einzubeziehen,