STELLUNGNAHME zur Störfallsicherheit der CASTOR-Behälter V/19 und HAW 20/28 CG im Transportbehälterlager Gorleben

erstellt im Auftrag der BI Umweltschutz Lüchow-Dannenberg e.V.

Für alle Behälter, die in das Transportbehälterlager Gorleben (TBL) eingelagert werden sollen, müssen Nachweise darüber geführt werden, daß sie aufgund von mechanischen und/oder thermischen Belastungen nach Unfällen bzw. Störfällen ihre Integrität nicht verlieren. Es dürfen also weder in den Behälterwänden, noch an den Dichtungen der Behälterdeckel Möglichkeiten für Freisetzungen radioaktiver Stoffe entstehen. In Bezug auf das Deckeldichtsystem heißt das die Einhaltung einer bestimmten Leckrate für die - nie vollständig zu vermeidende - Freisetzung flüchtiger Radionuklide zu gewährleisten. Nachweise dieser Art bedürfen experimenteller Untersuchungen bzw. praktischer Tests, um sie entsprechend dem Stand von Wissenschaft und Technik führen zu können. Dies gilt um so mehr für sicherheitstechnisch bedeutsame Bauteile.

Nach den Ausführungen in den Gutachten der Bundesanstalt für Materialprüfung und -forschung (BAM), Az. 9.3/20 166 und Az. 9.3/20 296 wurden für die beiden hier diskutierten Behälter im Rahmen des TBL-Genehmigungsverfahrens folgende Nachweise rechnerisch geführt: 9 m Fall mit Stoßdämpfer bei senkrechtem Aufprall des Behälterbodens auf eine unnachgiebige Fläche. 3,56 m Fall ohne Stoßdämpfer bei senkrechtem Aufprall des Behälterbodens auf den Hallenboden. Es ist davon auszugehen, daß im Rahmen der Transportzulassung für diese Behälter auch Berechnungen für weitere Fallkonfigurationen und das sog. Standardfeuer durchgeführt wurden. Für beide Behältertypen wurden jedoch keine praktischen Tests zur Einhaltung der Leckrate oder zur Absicherung der Rißfreiheit nach der Belastung durchgeführt. Als Hilfskonstruktion für die Berücksichtigung praktischer Tests greifen Antragsstellerin und Genehmigungsbehörde auf Versuche mit CASTOR-Behältern bzw. Modellen aus den Zeiten zwischen 1978 bis 1983 zurück.

Bei den damaligen Versuchsreihen gab es nur zwei, bei denen (mit Ausnahme der Bohrungen für die Neutronenabsorber) der jeweilige Behälter die Merkmale der Originalbehälter besaß. Die Versuche mit einem 1:2-Modell des Typs IIa wurden mit bereits angeschweißtem Fügedeckel durchgeführt, was das Werkstoffverhalten im Deckelbereich beeinflussen kann. Für 5 von 8 Fallversuchen mußte der Verlust der Dichtwirkung des Sekundärdeckels festgestellt werden. Eine Reihe von 3 Versuchen mit einem Prototyp des CASTOR Ic erbrachte bei einem Falltest eine Vergrößerung der Leckrate der Sekundärdeckeldichtung [BAM, Az.: 1.02/3022]. Nur einer der 11 hier betrachteten Versuche entspricht aufgrund der Fallorientierung des Behälters einer Simulation (zumindest für die meisten Randbedingungen) des für das TBL festgelegten Auslegungsstörfalles.

Die Nachweisführung für die Gewährleistung von Behälterintegrität und -dichtheit muß als nicht ausreichend bezeichnet werden. Diese Bewertung wird in drei Punkten begründet:

1. Das Vorgehen entspricht nicht dem Stand der Technik.

2. Die durchgeführten Versuche erlauben keine repräsentativen Aussagen.

3. Die Übertragbarkeit der Versuchsergebnisse auf die hier diskutierten Behältertypen ist auch grundsätzlich nur sehr eingeschränkt möglich.

zu 1) Die Sicherheitsanforderungen auf dem Gebiet der Nutzung der Atomenergie müssen aufgrund des hohen Gefährdungspotentials den höchsten Ansprüchen genügen. Für sicherheitstechnisch relevante Bauteile ist die Nachweisführung mit Tests an Originalbehältern notwendig. Im äußersten Fall kann auf Versuche mit geometrisch ähnlichen und vom Werkstoff her gleichen Behältern Bezug genommen werden. Diese Voraussetzungen sind im vorliegenden Fall jedoch nicht gegeben (siehe oben). Die prinzipiell, aufgrund der Behälterkonstruktion (Bohrungen), für Serienbehälter nicht mehr mit der notwendigen Sicherheit durchführbaren Untersuchungen der Behälterwand auf Risse wären bei den für die Versuche eingesetzten Modelle und Prototypen möglich gewesen. Es ist jedoch festzustellen, daß nach den Versuchen keine Ultraschalluntersuchungen (andere Methoden sind nicht hinreichend) zur Feststellung von möglicherweise entstandenen Rissen in den Behälterkörpern durchgeführt wurden. Es wurde damit versäumt, zumindestens grundsätzlich auf den Werkstoff bezogen, die Frage zu klären, ob der Behälter die Belastungen soweit übersteht, daß er noch entsprechend den Anforderungen für einen sicheren Transport befördet werden kann. Hierzu wäre der Nachweis notwendig, daß sich keine Risse gebildet haben, die bei erneuter Belastung zu einem Versagen des Behälters führen können. Diese Frage hat nach einem Störfall im Zwischenlager besonderes Gewicht, da die Umladung der Behälterinhalte hier nicht möglich ist.

zu 2) Verschiedenen Stellungnahmen ist zu entnehemen , daß für die durchgeführten Versuche Behälter bzw. bestimmte Behälterteile aus unterschiedlichen Werkstoffen bestanden, siehe z.B. Prüfzeugnis der BAM, Az.: 1.2/12273 vom 28.06.1982 und BAM-Bericht Nr. 1.023-1/82 vom 15.02.1982. Das gleiche gilt für die Konstruktion der Stoßdämpfer, siehe BAM-Gutachten, Az.: 1.02/3022. Es ist daher davon auszugehen, daß insbesondere für die Typen V/19 und HAW andere Werkstoffe und möglicherweise auch andere Gießtechniken, entsprechend dem technischen Fortschritt, eingesetzt werden. Auch die Stoßdämpfer haben für die neuen Behälter eine andere geometrische Form. Bei allen mit CASTOR-Behältern für Leichtwasserreaktorbrennelementen durchgeführten Fallversuche enthielten die Behälterkörper nicht die für die Neutronenmoderation in zwei konzentrischen Kreisen in die Originalbehälter eingebrachten Bohrungen und entsprachen damit nicht der geforderten Ähnlichkeit zwischen Testobjekt und Originalbehälter. Es ist nicht bestreitbar, daß die Bohrungen aufgrund der in ihrer Nähe vorhandenen Spannungsverhältnisse ein bevorzugter Ort für eine Rißinitiierung sein können. Bruchmechanisch stellen die Bohrungen selbst eine Vorschädigung dar. Insbesondere bei dynamischen Belastungen, wie sie durch den Aufprall eines Behälters entstehen, ist die Absicherung theoretischer Überlegungen und Rechnungen durch praktische Tests unerläßlich. Eine Validierung der Anwendung von Computer-Programmen auf bestimmte Probleme ist Stand von Wissenschaft und Technik. Der Aussagewert von allein durch Rechnungen erhaltenen Ergebnissen hat sich gerade im Zusammenhang mit CASTOR-Behältern in jüngster Vergangenheit als unzureichend herausgestellt (siehe Probleme bei der Beladung eines CASTOR IIa im Kernkraftwerk Philippsburg im Jahr 1994). Zur Überprüfung der gleichen Anwendbarkeit von Modellgesetzen für die Berechnung der Auswirkungen des Energieeintrags auf Behälter stark unterschiedlicher Massen, hätten entsprechende Testreihen durchgeführt werden müssen. Alle direkt vergleichbaren Tests (gleicher Behältertyp, gleiche Fallhöhe) der oben angesprochenen Versuchsreihen haben aus verschiedenen Gründen zu unterschiedlichen Ergebnissen geführt, deren Aussagewert erst durch Interpretationen gewonnen werden konnte. Dies erhöht bereits bei der Übertragung auf typgleiche Behälter die Unsicherheiten und wird bei unterschiedlichen Typen noch weniger kalkulierbar.

zu 3) Um die Ergebnisse von Versuchen übertragen zu können, müssen die Behälter (bei gleichem Werkstoff) geometrisch ähnlich sein. Dies ist bei den Typen V/19 und HAW im Vergleich zu den früher getesteten Behältern jedoch nicht der Fall: Die alten Behälter sind im Querschnitt quadratisch mit Radien an den Kanten, die neuen Behälter sind rund. Die geometrischen Verhältnisse der Behälterabmessungen unterscheiden sich. Die alten Behälter haben Rippen zur Abführung der Nachzerfallswärme, die längs der Behälterachse verlaufen, bei den neuen verlaufen sie senkrecht zur Behälterachse. Die geometrischen Formen und Abmessungen sowie z.T. auch die Konstruktion des Deckelsystems mit seinen Dichtungen unterscheidet sich für die einzelnen CASTOR-Typen wesentlich, siehe Technischer Bericht BAM-Az.: 9.3/20 128 (04-95).

Wolfgang Neumann
Hannover, den 19.08.1996 Behälterversuche


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