Sichere Entsorgung von hochradioaktivem Abfall

Wie lange sind Behälter mit hochradioaktivem Abfall technisch sicher? Und welcher Behälter eignet sich für welches Endlager?

Dazu hat das Bundesamt für die Sicherheit der nuklearen Entsorgung (BASE) zwei neue Forschungsprojekte unter Federführung der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) initiiert. Beide Projekte sind im April 2023 gestartet und haben jeweils eine Laufzeit von drei Jahren.

„Für das BASE steht als Genehmigungsbehörde die Sicherheit der nuklearen Entsorgung an erster Stelle. Auch nach dem Abschalten der letzten Reaktoren müssen die radioaktiven Hinterlassenschaften zunächst oberirdisch in Zwischenlagern und später in tiefen geologischen Formationen in einem Endlager sicher aufbewahrt werden. Das BASE hat ein Forschungsprogramm initiiert, das in beiden Themenbereichen sicherheitstechnische Aspekte der Behälter unter die Lupe nimmt“, so Jochen Ahlswede, Leiter der Abteilung Forschung und Internationales im BASE. Auch die Förderung des wissenschaftlichen Nachwuchses werde in den Projekten eine Rolle spielen.

„Die sichere Zwischenlagerung hochradioaktiver Abfälle für viele Jahrzehnte stellt sehr hohe Anforderungen an die Materialien der Transport- und Lagerbehälter“, so Dr. Holger Völzke, Leiter des BAM-Fachbereichs Sicherheit von Lagerbehältern. „Wir untersuchen hierzu beispielsweise die Langzeitbeständigkeit der Dichtungen, um diese auch für eine verlängerte Zwischenlagerung von mehr als 40 Jahren bewerten zu können. Gleichzeitig entwickeln wir Anforderungen und Prüfkriterien für die späteren Endlagerbehälter, auf deren Grundlage diese entwickelt und geprüft werden können.“

Behälter bleiben mehrere Jahrzehnte in Zwischenlagern

Derzeit lagert der in Deutschland angefallene hochradioaktive Abfall in Transport- und Lagerbehältern in 16 deutschen Zwischenlagern. Die Behälter sind für eine Zwischenlagerung von 40 Jahren genehmigt. Die ersten Genehmigungen laufen 2034 und damit vor Bereitstellung eines Endlagers aus. Die Betreiber müssen daher rechtzeitig neue Genehmigungen beantragen.

Zusätzliche Erkenntnisse darüber zu gewinnen, inwieweit die Transport- und Lagerbehälter den hochradioaktiven Abfall auch über längere Zwischenlagerzeiträume weiterhin sicher einschließen, ist das Ziel des Forschungsprojekts „Erweiterte Langzeituntersuchungen an Metalldichtungen mittels kontinuierlicher Kraftmessung im verpressten Zustand“. Im Fokus stehen dabei die Metalldichtungen der Behälter. In dem Forschungsprojekt werden sie in speziell entwickelten Versuchsvorrichtungen über längere Zeiträume verschiedenen thermischen und mechanischen Belastungen ausgesetzt. Mit Hilfe der dabei gewonnenen Messdaten können dann verbesserte Prognosemodelle zu ihrem Langzeitverhalten entwickelt werden.

„Klar ist allerdings: Zwischenlager und die darin lagernden Behälter können den notwendigen Schutz von Mensch und Umwelt nur für eine begrenzte Dauer gewährleisten. Langfristig müssen die hochradioaktiven Abfälle in jedem Fall in einem Endlager in tiefen geologischen Formationen sicher aufbewahrt werden“, erläutert Ahlswede.

Behältersystem ist wichtige Komponente im Endlager

Welcher Endlagerbehälter sich für welchen Gesteinstyp des späteren geologischen Endlagers eignet, dieser Frage geht daher das Forschungsprojekt „Konkretisierung der Anforderung an Endlagerbehälter und Entwicklung von Prüfkonzepten“ nach. Dazu werden die verschiedenen Anforderungen hergeleitet, denen die Behälter in Steinsalz, Ton- oder Kristallingestein genügen müssen, um die notwendigen Sicherheitsfunktionen zu erfüllen. Zum Hintergrund: Die Frage, in welchem Gesteinstyp in Deutschland ein Endlager errichtet wird, wird in einem aufwändigen Auswahlverfahren – auf Grundlage des Standortauswahlgesetzes sorgsam entschieden. Daher müssen bereits im Verlauf des Auswahlverfahrens geeignete Behälterkonzepte als wesentlicher Bestandteil der möglichen Endlagerkonzepte entwickelt werden.

Im zweiten Forschungsprojekt werden daher nicht nur die Anforderungen an die Behälter selbst konkretisiert, sondern auch mögliche Prüf- und Bewertungsmaßstäbe entwickelt, nach denen entschieden werden kann, welche Behälterbauart letztlich am besten geeignet ist. Hierbei beziehen die Forschenden die internationale Entwicklung von Behälterkonzepten mit in ihre Arbeit ein.

Die erarbeiteten Ergebnisse wird das BASE im Hinblick auf Sicherheitsfragen in der Zwischen- und Endlagerung auswerten und veröffentlichen. Die Abschlussberichte der beiden Projekte werden als Open-Access-Publikation öffentlich zugänglich sein.

Weitere Informationen:

https://www.base.bund.de Bundesamt für die Sicherheit der nuklearen Entsorgung
https://www.bam.de/sicherheit-von-lagerbehaeltern BAM-Fachbereich Sicherheit von Lagerbehältern