Für die Handhabung und Beförderung sowie eine sich anschließende Zwischenlagerung werden die schwach- und mittelradioaktiven Abfälle in einen Behälter verpackt. Ausnahme sind Großkomponenten, die zum Abklingen gelagert werden.6 Je nach Abfallart und geplanten Abfallbehandlungsschritten stehen verschiedene Behältertypen zur Verfügung, die für ihren Verwendungszweck qualifiziert sein müssen.
Für die Zwischenlagerung müssen Abfallbehälter langzeitbeständig und ihre Integrität gewährleistet sein, um den sicheren Einschluss der radioaktiven Abfallstoffe bei Betriebsvorgängen und bestimmten Störfällen sicherzustellen. Die konkreten Anforderungen an den Abfallbehälter sind in den Annahmebedingungen des jeweiligen Zwischenlagers festgelegt. Da es das Ziel ist, ein endlagerfähiges Abfallprodukt herzustellen, sind die Anforderungen aus den Endlagerbedingungen Konrad ebenfalls
6 Die Abklinglagerung großer metallischer Komponenten, die bei sofortiger Zerlegung als radioaktiver Abfall entsorgt werden müssten, führt zu einer deutlichen Mengenvergrößerung der Freigabe von Materialien, die ein Radioaktivitätsinventar knapp unterhalb der Freigabewerte besitzen. Kommt es zu einer Konzentrierung der Frei-gabe dieser Materialien in einem bestimmten Zeitraum und der Bearbeitung zur Wiederverwendung in einer bestimmten Anlage oder einem bestimmten Produkt, ist eine Überschreitung der nach Strahlenschutzverordnung zulässigen Strahlenbelastung nicht auszuschließen. (NEUMANN 2013)
7 anzulegen. Zusätzlich sind für den Transport radioaktiver Abfälle die einschlägigen verkehrsrechtlichen Vorschriften zu berücksichtigen.
Alle Typen von Fässern sind lediglich als Zwischenprodukte anzusehen und für die Endlagerung als Innenbehälter entweder in zylindrische (Beton- oder Gussbehälter) oder kubische Endlagerbehälter (Konrad-Container) zu verpacken und ggf. zu vergießen. Tatsächlich liegt der überwiegende Anteil an konditionierten Abfallprodukten z. B. in Schleswig-Holstein in Fässern verschiedener Größe vor. Einen Überblick über in Schleswig-Holstein verwendete Behältertypen gibt Tabelle 1. (BACKMANN 2015)
Tabelle 1: Beispiele für Behältertypen (BACKMANN 2015)
Typ Größen Ausführungen Bemerkung
Die ESK-Leitlinien zur Zwischenlagerung empfehlen, den Schutz von Menschen und Umwelt möglichst durch passive Sicherheitseinrichtungen zu erreichen. Der Abfallbehälter aber auch die Abfallmatrix und ggf. Barrierefunktionen des Gebäudes sowie technische Maßnahmen sind dabei von Bedeutung. Aktive Maßnahmen wie z. B. visuelle Inspektionen können allerdings ergänzend erforderlich sein. (ESK 2013a) Kombinationen aus Rohabfällen, Konditionierungsverfahren und Behältern sowie abgeleitete potenzielle Probleme sind in der Tabelle 2 beispielhaft dargestellt. (BACKMANN 2015)
7 Die MOSAIK®-Behälter aus Gusseisen mit Kugelgraphit werden z.B. als Transport- und Lagerbehälter für Kernbauteile ausgelegt oder auch zur Konditionierung von Ionentauscherharzen und Verdampferkonzentrat eingesetzt. Abfälle können dabei direkt in MOSAIK®-Behältern zu einem endlagerfähigen Produkt konditioniert werden. Zur Herstellung des Gusses für MOSAIK®-Behälter kann im Recycling-Verfahren auch schwachradioaktiver Metallschrott mit geeigneter metallurgischer Zusammensetzung verarbeitet werden. (GNS 2021)
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Tabelle 2: Beispiele für typische Kombinationen von Abfallart, Konditionierungsverfahren und Behälter sowie mögliche Probleme (BACKMANN 2015)
Abfallart Verfahren Behälter Bemerkung
Kernbauteile Zerlegen MOSAIK-Behälter Zerlegen erfolgt wegen hoher Dosisleistung zumeist unter Wasser.
MOSAIK-Behälter Handhabung in heißer Zelle
Mischabfälle, sonstige Trocknen,
Verdampferkonzentrat Trocknen Fässer, Gusscontainer
Trocknung ggf. problematisch, ggf. Verflüssigung bei Temperaturen
< 70°C
Harze Entwässern MOSAIK-Behälter Freisetzung von Wasser aus der Matrix durch Alterung der Harze während der Zwischenlagerung Großkomponenten Verpacken8 Stahlblechcontainer
2.2.1 Anforderungen an Behälter/Abfallgebinde
Laut ESK-Leitlinien von 2013 ergeben sich die Anforderungen an die Abfallbehälter insbesondere aus den Sicherheitsanalysen zum bestimmungsgemäßen Betrieb und zu den Störfällen eines Zwischen- und Endlagers. (ESK 2013a) Die Anforderungen sind in Technischen Annahmebedingungen der Zwischenlager und in den Endlagerungsbedingungen festgelegt. Darüber hinaus sind auch die verkehrsrechtlichen Anforderungen nach den jeweils geltenden Gefahrgutvorschriften zu beachten.9 Die Ausführung der Abfallbehälter muss geeignet sein, ihre Handhabung auch während und nach der Zwischenlagerung sicherzustellen.
Für eine Zwischenlagerung der Abfallgebinde ist die Langzeitbeständigkeit der Materialien der Abfallbehälter zu betrachten, damit die Anforderungen während der Lagerzeit erfüllt werden. Durch eine geeignete Auslegung der Abfallbehälter (Werkstoff, Abmessungen, Korrosionsschutz, konstruktive Ausführung, zum Beispiel Vermeidung von ungeschützten Spalten) ist die Integrität sicherzustellen.
Diese Auslegung der Abfallbehälter hat auch die physikalischen, chemischen und thermischen Eigenschaften des Abfallprodukts und die atmosphärischen Bedingungen des Zwischenlagers zu berücksichtigen. Es sind somit mögliche Beeinträchtigungen der Integrität der Behälter durch Einwirkungen aus dem Inneren der Behälter und von außen zu betrachten.
An die Auslegung eines Korrosionsschutzes der Behälterinnenflächen können bei Abfallprodukten mit korrosionshemmenden Eigenschaften, wie z.B. trockenen Verbrennungsrückständen, geringere
8 Reaktordruckbehälter und Dampferzeuger werden nicht verpackt.
9 Für den Fall, dass eine Zwischenlagerung in Abfallbehältern erfolgt, die nicht entsprechend den verkehrsrechtlichen Anforderungen qualifiziert sind, sind die verkehrsrechtlichen Anforderungen zum Beispiel mit Hilfe einer Umverpackung zu erfüllen.
9 Anforderungen gestellt werden. Entsprechendes gilt auch für die Auslegung des äußeren Korrosionsschutzes von Abfallbehältern für eine Zwischenlagerung in Bereichen mit entfeuchteter Lageratmosphäre.
Sofern Abfallbehälter für eine Zwischenlagerung nicht aufgrund ihrer Auslegung, wie z.B. als dickwandige Beton- oder Gussbehälter, aufgrund der Eigenschaften des Inhalts oder aufgrund der atmosphärischen Bedingungen im Zwischenlager zweifelsfrei geeignet sind, sind wiederkehrende Kontrollen im Zwischenlager an den Abfallbehältern bzw. Großkomponenten durch zerstörungsfreie Prüfungen, wie z.B. visuelle Inspektionen, vorzunehmen. (Kommentar: In der Formulierung der ESK steht der Begriff „zweifelsfrei“, dieser unkonkrete Begriff lässt Interpretationsspielraum.
Sicherheitstechnisch besser wäre, generell wiederkehrende Prüfungen zu verlangen.)
Wird eine unvorhergesehene Beeinträchtigung der Integrität der Behälter festgestellt, so ist mittels eines qualifizierten Verfahrens durch geeignete Maßnahmen, welche z.B. in einem behördlich anerkannten Reparaturkonzept festgelegt wurden, die Integrität der Behälter in der Art wiederherzustellen, dass die für eine Zwischenlagerung an Behälter zu stellenden Anforderungen für die verbleibende Zwischenlagerzeit erfüllt werden. (ESK 2013a)
Die folgenden grundsätzlichen Anforderungen werden an die Behälter bzw. Abfallgebinde für vernachlässigbar wärmeentwickelnde Abfälle gestellt (NEUMANN 2020):
• Langzeitbeständigkeit bzgl. chemischer/physikalischer/thermischer Abfalleigenschaften und atmosphärischer Bedingungen,
• Dosisleistung: max. 2 mSv/h an Oberfläche und 0,1 mSv/h in 1 bzw. 2 m Abstand,
• Außenkontamination: max. 4 Bq/cm2 (β,γ-Strahler) bzw. 0,4 Bq/cm2 (α-Strahler),
• Widerstandsfähigkeit gegen äußere Einwirkungen in Abhängigkeit vom Inventar - Aufprall: 0,3 m - 9 m Höhe (9 km/h - 48 km/h)
- Temperatur: bis zu 800 °C über 30 min
• Fixierung im Behälter/Container durch:
o Vergießen von Hohlräumen mit Zement (kann mit kontaminierten Wässern angerührt werden),
o Verfüllen von Hohlräumen mit schüttfähigen Feststoffen (kann z.B. kontaminierter Bauschutt sein).
• Vorkehrungen zur Druckentlastung durch Gasbildung.