atw - International Journal for Nuclear Power | 1.2024

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Report
unterschiedliche Hüllrohrmaterialien (Zry-4, M5,
Opt.ZIRLO, Duplex Zry-2 mit/ohne Liner) sowie
UO2- und MOX-Brennstoff im Mittelpunkt. Es
würden dabei an den bestrahlten Brennstäben
typische Innendrücke, axiale Temperaturverteilungen
und Temperaturverläufe bei Trocknungsprozess
und Abkühlung nachgebildet. Stuke
teilt mit, dass insgesamt 22 Brennstabsemente
unterschiedlicher Art hinsichtlich Material,
Abbrand und Brennstoff untersucht würden. Die
Versuchsanlage sei 2023 in eine Heiße Zelle bei
Studsvik in Schweden integriert worden. Aktuell
seien Vorversuche an unbestrahlten Hüllrohren
und die Vorcharakterisierung der ersten sechs
Brennstabsegmente sowie die Vorbereitung der
ersten sechs Brennstabsegmente für die erste Kampagne
fast abgeschlossen. Der voraussichtliche
Start der ersten Langzeitmessung in der Heißen
Zelle werde im ersten Quartal 2024 liegen. Darüber
hinaus gebe es weitere Programme mit bildgebenden
Verfahren zur Untersuchung der Behälter und
des Inventars sowie zum Hüllrohrverhalten, die
teils schon vorgestellt worden seien. Dr. Stuke
schließt seinen Vortrag mit der Folgerung, dass ein
Behälteröffnungsprogramm in Deutschland aus
technisch-wissenschaftlicher Sicht zur Zeit nicht
angemessen und sinnvoll wäre. Deutsche Forscher
beteiligten sich an internationalen Beobachtungsprogrammen
und der Aufwand für ein eigenes
Programm wäre enorm hoch.
In der Diskussion wird die Frage nach der Nutzung
der Pilotkonditionierungsanlage (PKA) in Gorleben
für die Öffnung von Behältern und Unter suchungen
des Inventars aufgeworfen. Dr. Stuke erläutert
dazu, dass die PKA alleine nicht ausreichend
sei und dort nur Sichtprüfungen durchgeführt
werden könnten. Im weiteren Verlauf der Diskussion
erklärt Stuke, dass es das Ziel sei, mit den verschiedenen
Forschungsprogrammen eine Voraussicht
von rund 20 Jahren hinsichtlich der Behälter
und des Inventars zu erlangen. Im Programm
LEDA seien drei Kampagnen vorgesehen und diese
hätten unterschiedliche Charakteristiken hinsichtlich
des Wasserstoffverhaltens.
Myonenradiographie von Transport- und
Lagerbehältern
Julia Niedermeier von der TU München hält mit
„Myonenradiographie von Transport- und Lagerbehältern“
den Eröffnungsvortrag des zweiten
Tages des Fachworkshops Zwischenlagerung.
Sie erklärt, dass die TU München eine theoretische
Machbarkeitsstudie zur Nutzung der Myonenradiographie
in der Zwischenlagerung abgebrannter
Brennelemente und hochradioaktiver Abfälle
durchführe. Langfristiges Ziel sei es dabei,
einzelne Brennstäbe visuell auflösen zu können.
Neben der erreichbaren Auflösung sei auch die
Dauer des Untersuchungsprozesses am einzelnen
Behälter eine wichtige Forschungsfrage, da die
Zahl der nutzbaren Myonen begrenzt sei. Niedermeier
berichtet, dass ein zweites Forschungsprojekt
zur praktischen Umsetzung im Zwischenlager
Grafenrheinfeld laufe.
Zum Hintergrund des Forschungsvorhabens
erläutert Niedermeier, dass pro Minute rund
600 Myonen infolge kosmischer Strahlung den
Körper durchdringen, eines pro Minute pro
„ Daumennagel“. Dies entspreche rund 10.000 Myonen
pro Minute und Quadratmeter. Aktuell befasse
man sich mit der Entwicklung eines sehr genauen
Behältermodells um die Auflösung zu verbessern
und untersuche, welcher Grad an Vereinfachung
zur Veränderung der Simulation des Streuverhaltens
führe. Die Myonenenergie werde mit
4 GeV, der Eintrittswinkel mit 0 Grad angenommen.
Die Myonenzahl variiere zwischen
4,5 und 15 Millionen, entsprechend Bestrahlungszeiten
von 100 Stunden bis zwei Wochen.
Niedermeier berichtet, dass das Forschungsprojekt
MUTOMCA (MUon TOMography for
shielding CAsks) in Grafenrheinfeld in Zusammenarbeit
mit dem Forschungszentrum Jülich, dem
Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN)
und der Euratom DG ENER­ E der Re-Verifikation
von Brennelementbehältern mit Unterscheidung
zwischen Brennelementen und Dummy
Elementen diene. Die bisherigen praktischen Tests
seien vielversprechend und die Arbeiten würden
zur weiteren Verbesserung der Ergebnisse fortgesetzt.
In der Diskussion erklärt Niedermeier,
dass das Thema Myonenradiographie eine Forschung
in wenigen, kleinen Gruppen sei und
daher ein tendenziell eher isoliertes Forschen die
Regel sei.
Wasserstoffdiffusion in zirkoniumbasierten
Hüllrohrmaterialien
Dr. Peter Kaufholz, von der BGZ trägt zu „Wasserstoffdiffusion
in zirkoniumbasierten Hüllrohrmaterialien“
vor. Er erläutert, dass im Betrieb im
Reaktor eine Wasserstoffaufnahme vor allem
durch wasserseitige Oxidation und die Bildung von
Zirkonhydriden erfolge, woraus sich nur eine
geringfügige Beeinflussung der mechanischen
Struktur ergebe. Die relevanten Einflussgrößen
seien Spannungszustand, Temperaturhistorie und
Wasserstoffkonzentration. Der Spannungszustand
werde vom Innendruck und dem Pellet-Cladding-
Bonding, Brücken zwischen Brennstoffpellet und
Hüllrohr bestimmt, wobei diese das Hüllrohr
auch stabilisieren. Die Temperaturhistorie werde
von der Nachzerfallswärme und der Wärmeabfuhr
bestimmt. Sie sei gekennzeichnet durch
den Wechsel von hohen Betriebstemperaturen von
350 °C zu niedrigen Temperaturen in der Nasslagerung
von rund 40°C sowie dem wechselhaften
Ausgabe 1 › Januar