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

5 Nachweis der Unterkritikalität
5.1 Einleitung
Bei der direkten Endlagerung von ausgedienten Brennelementen aus Druck- und Siedewasserreaktoren
(DWR, SWR) sowie Versuchs- und Prototyp-Kernkraftwerken und
Forschungsreaktoren ist zu berücksichtigen, dass sich auch im abgebrannten Zustand
nicht vernachlässigbare Mengen an spaltbaren Nukliden im Brennstoff befinden. Dies
sind im Wesentlichen 235 U und 239 Pu. Deshalb ist nach den Sicherheitsanforderungen
an die Endlagerung wärmeentwickelnder radioaktiver Abfälle /BMU 10/ nachzuweisen,
dass die Sicherstellung der Unterkritikalität sowohl in der Betriebs- als auch in der
Nachverschlussphase des Endlagers während des gesamten Betrachtungszeitraums
gewährleistet ist:
Abschnitt 7.2.4 Ausschluss von Kritikalität: „Es ist zu zeigen, dass sich selbst erhaltende
Kettenreaktionen sowohl bei wahrscheinlichen wie auch bei weniger wahrscheinlichen
Entwicklungen ausgeschlossen sind.“
Als Zeitraum sind dabei 1 Mio. Jahre ab dem Zeitpunkt der Stilllegung des Endlagers
zu betrachten. Dazu sind neben einer Veränderung des Nuklidinventars durch radioaktiven
Zerfall auch mögliche Veränderungen der Endlagergebinde durch geologische
und geochemische Prozesse zu berücksichtigen, sofern sie als wahrscheinlich einzustufen
sind und Einfluss auf die Unterkritikalität der eingelagerten Brennelemente
haben können. Das Ziel der Untersuchungen ist es, zu prüfen, ob und unter welchen
Randbedingungen und Anforderungen die Unterkritikalität des Kernbrennstoffs in der
Nachverschlussphase des Endlagers nachsorgefrei gegeben ist.
Dabei ist zu beachten, dass für das Eintreten einer Kritikalität unter Endlagerbedingungen
der Zutritt von Lösungen zu den eingelagerten Kernbrennstoffen und die damit
verbundene Moderatorwirkung einerseits sowie die korrosionsbedingte Änderung geometrischer
Anordnungen andererseits eine notwendige Voraussetzung ist. Da dies als
unwahrscheinliches Ereignis angesehen wird, basieren die durchgeführten Analysen
zur Kritikalitätssicherheit auf einem postulierten Wasserzutritt in einem Behälter. Hypothetische
Ereignisabläufe, die auf dieser Basis zu kritischen Konfigurationen führen
könnten, werden nicht als denkbare Szenarien, sondern als postulierte Betrachtungsfälle
analysiert. Wahrscheinlichkeiten zum Eintritt dieser Betrachtungsfälle im Langzeit-
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