Aufbewahrung von Forschungsreaktor-Brennelementen im Zwischenlager Ahaus

In Deutschland werden seit Jahrzehnten Forschungsreaktoren von Universitäten und Forschungszentren betrieben. Die in den Reaktoren bereitgestellten Neutronen dienen neben der Grundlagenforschung auch Anwendungszwecken in Medizin und Industrie: von der Produktion von für die Krebstherapie benötigten Radioisotopen bis zur Verbesserung von Lithium-Ionen-Akkus. Die Forschungsreaktoren nutzen Brennelemente, um den für Experimente und Messungen benötigten Neutronenfluss zu erzeugen. Die Brennelemente aus den Forschungsreaktoren in Garching, Berlin und Mainz sollen nach ihrer Verwendung in CASTOR-Behälter verpackt und im Zwischenlager Ahaus aufbewahrt werden. Nach der Zwischenlagerung werden die Brennelemente in einem Endlager für hochradioaktive Abfälle entsorgt.

Bevor Forschungsreaktoren in Deutschland in Betrieb gehen konnten, musste schon in den jeweiligen Genehmigungsverfahren festgelegt werden, wo die CASTOR-Behälter mit den Brennelementen nach ihrem Gebrauch aufbewahrt werden.

Das Zwischenlager Ahaus ist für die Aufbewahrung der Brennelemente aus den deutschen Forschungsreaktoren vorgesehen. Am BGZ-Standort Ahaus lagern bereits seit 2005 Brennelemente aus einem Forschungsreaktor, der in Dresden-Rossendorf zwischen 1957 und 1991 betrieben wurde.

Es wurde bereits Anfang 1993 mit der Stadt Ahaus vereinbart, dass Brennelemente aus deutschen Forschungsreaktoren im Zwischenlager Ahaus aufbewahrt werden können, sofern dafür eine Genehmigung nach dem Atomrecht erteilt wird. Auf dieser Basis wurden Verträge zwischen den Betreibern der Forschungsreaktoren und der Betreiberin des Zwischenlagers Ahaus über die zukünftige Einlagerung der Forschungsreaktor-Brennelemente geschlossen, die nun Anwendung finden.

Im Zwischenlager Ahaus werden bereits 18 CASTOR-Behälter des Typs MTR 2 mit Brennelementen aus dem Forschungsreaktor Dresden-Rossendorf aufbewahrt (auf dem Bild werden die zwei- und dreifach gestapelten MTR 2-Behälter von zweifach gestapelten CASTOR-Behältern des Typs AVR/THTR umringt)

Genehmigungsverfahren

Die Aufbewahrung von Forschungsreaktor-Brennelementen im Zwischenlager Ahaus bedarf einer Genehmigung nach dem Atomrecht durch das Bundesamt für die Sicherheit der nuklearen Entsorgung (BASE).

Für die Aufbewahrung der Brennelemente aus den Forschungsreaktoren Garching, Berlin und Mainz wurden im Jahr 1995 die Genehmigungsverfahren aufgenommen. Da jedoch absehbar war, dass die Betreiber eine erteilte Genehmigung zu dem damaligen Zeitpunkt zunächst nicht nutzen würden, wurden die Genehmigungsverfahren um das Jahr 2002 einstweilig ruhend gestellt.

Forschungs-Neutronenquelle Heinz Maier-Leibnitz (FRM II)

Seit September 2014 ist das Genehmigungsverfahren zur Aufbewahrung der ausgedienten Brennelemente der „Forschungs-Neutronenquelle Heinz Maier-Leibnitz“ (FRM II) fortgesetzt worden. Der Forschungsreaktor wird in Garching bei München betrieben und ist eine zentrale wissenschaftliche Einrichtung der Technischen Universität München (TUM) mit Bedeutung für die nationale wie internationale Forschungslandschaft. FRM II hat eine vertragliche Option zur Aufbewahrung von bis zu 21 CASTOR-Behältern im Zwischenlager Ahaus. Deren Transport ist aus heutiger Sicht ab dem Jahr 2021 geplant.

Arbeitsgebiete am FRM II sind – neben der Grundlagenforschung – unter anderem auch die Herstellung von Radioisotopen für Radiopharmaka zur Krebsbekämpfung oder die Siliziumdotierung für die Halbleiterindustrie.

Weitere Informationen zur Forschungs-Neutronenquelle Heinz Maier-Leibnitz finden Sie auf der Internetseite des FRM II.

Berliner Forschungsreaktor BER II

Seit Mai 2020 ist das Genehmigungsverfahren zur Aufbewahrung der ausgedienten Brennelemente des Berliner Forschungsreaktors BER II fortgesetzt worden. Der BER II wurde vom Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie (HZB) betrieben und ist im Jahr 2019 endgültig abgeschaltet worden. Das HZB hat eine vertragliche Option zur Aufbewahrung von bis zu neun CASTOR-Behältern im Zwischenlager Ahaus. Nach aktueller Planung benötigt das HZB maximal drei CASTOR-Behälter des Typs MTR3 zur Verpackung der Brennelemente aus dem BER II. Mit einem Transport der Brennelemente nach Ahaus ist nach HZB-Planung nicht vor 2023 zu rechnen.

Weitere Informationen zum Berliner Forschungsreaktor finden Sie auf der Internetseite des HZB.

Forschungsreaktor TRIGA der Universität Mainz

Das Genehmigungsverfahren zur Aufbewahrung der Brennelemente aus dem Forschungsreaktor Mainz (TRIGA) der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) ruht derzeit und wird zu gegebener Zeit wieder aufgenommen.

Die JGU hat eine vertragliche Option zur Aufbewahrung von bis zu zwei CASTOR-Behältern im Zwischenlager Ahaus.

Weitere Informationen zum Forschungsreaktor Mainz finden Sie auf der Internetseite der JGU.

Behälter für Transport und Lagerung

CASTOR MTR3

Der CASTOR MTR3 wurde speziell für Brennelemente aus Forschungsreaktoren entwickelt. Mit individuell angepassten Tragkörben kann der Behälter die drei unterschiedlichen Brennelementtypen aus dem Forschungsbetrieb in Garching, Berlin und Mainz aufnehmen.

Der dickwandige Gusseisen-Behälterkörper des CASTOR MTR3 schirmt die Strahlung des radioaktiven Inventars wirkungsvoll ab. Mit seinem Deckelsystem, bestehend aus zwei massiven verschraubten Edelstahldeckeln mit Metalldichtungen, schließt er die bestrahlten Brennelemente bei Transport und Lagerung sicher und zuverlässig ein und führt gleichzeitig die von ihnen ausgehende Wärme über die inneren Strukturen und den Behälterkörper nach außen ab.

Da die Brennelemente aus den Forschungsreaktoren deutlich kleiner sind als solche aus Atomkraftwerken, hat der CASTOR MTR3 geringere Abmessungen als Behälter für Brennelemente aus Atomkraftwerken oder Glaskokillen aus der Wiederaufarbeitung.

Und auch die Wärmeleistung bestrahlter Forschungsbrennelemente ist im Vergleich deutlich niedriger. Der CASTOR MTR3 ist für eine Gesamtwärmeleistung von rund 0,29 Kilowatt (kW)[1] zugelassen. Zum Vergleich: Die Zulassung der CASTOR-Behälter des Typs HAW28M für Glaskokillen aus der Wiederaufarbeitung erlaubt eine maximale Gesamtwärmeleistung von 56 kW.

Der CASTOR MTR3 hat seine verkehrsrechtliche Zulassung im Januar 2019 erhalten.

[1] Bezieht sich auf die Gesamtwärmeleistung mit radioaktivem Inventar aus dem FRM II.

Technische Daten

Beladekapazität

  • Tragkorb KKE7 für FRM II: 5 Brennelemente pro Behälter
  • Tragkorb MTR für BER II: 33 Brennelemente pro Behälter
  • Tragkorb TRIGA: voraussichtlich 16 Brennelemente pro Behälter[2]
  • Maximale Gesamtwärmeleistung (kW) und Gesamtaktivität (PBq):
    • FRM II: 0,285 kW und 3,96 PBq
    • BER II: 0,67 kW und 7,38 PBq

Abmessungen und Gewichte des Behälters in der Lagerkonfiguration

  • Gesamthöhe 160 cm
  • Außendurchmesser 150 cm
  • Schachthöhe 92 cm
  • Schachtdurchmesser 72 cm
  • Behältergewicht 16 t

[2] Die Zulassung des MTR3 mit den Tragkörben MTR und TRIGA ist noch nicht erfolgt.

Sicherheit der Behälter

CASTOR-Behälter halten extremen Unfallbedingungen stand. Zahlreiche Tests in den vergangenen vier Jahrzehnten belegen die Sicherheit der Behälter. Sie wurden weltweit den meisten Versuchen zur Behältersicherheit unterzogen.

Falltests

Falltests aus unterschied­lichen Höhen (7,5 m bis 40 m) mit variierten Aufprall­bedingun­gen (horizontal, diagonal, vertikal) nach den Rege­lungen der IAEA (Interna­tional Atomic Energy Agency). Der Behälter­hersteller hat darüber hinaus Anfang der 1990er-Jahre weitere Tests durchgeführt, die über die Anfor­derungen der Zulassungs- und Genehmi­gungs­behörde hinaus­gehen. Der Behälter blieb bei den Tests dicht.

Feuertest

Thermische Tests, wie Feuertests und Wärme­last­versuche: Hier stehen die Behälter­tempe­raturen im Mittel­punkt. Heute erlauben Computer­simu­latio­nen zuver­lässige Vorher­sagen und haben die Fall- und Feuertests in vielen Fällen ersetzt. Der Behälter hält den Temperaturen unbeschadet stand.

Weitere Tests

Tests, die ergänzend zu den Sicher­heits­anfor­derun­gen der Behörden sind. Zum Beispiel eine Explosion eines gefüllten Tank­wagens mit Flüssiggas neben einem CASTOR-Behälter. Der Versuchs­aufbau wurde so lange erhitzt, bis der Innen­druck des Gases zum Bersten des Tank­wagens und zur nachfol­genden Explosion des Gases führte. Der Behälter schlug einige Meter vom Versuchsaufbau entfernt ins Erdreich ein. Der Behälter ist dicht geblieben.

Sicherheit während der Zwischenlagerung

Um die Sicherung des Zwischenlagers zu verstärken, wurde in den vergangenen Jahren eine zusätzliche Schutzwand errichtet. Das linke Bild zeigt die im Bau befindliche Barriere im Jahr 2019, das rechte Bild die fertiggestellte Barriere im Jahr 2021.

BGZ-Zwischenlager wie das in Ahaus werden nach höchsten Sicherheitsanforderungen betrieben und kontinuierlich nachgerüstet. Die Einhaltung dieser Sicherheitsanforderungen wird fortlaufend durch die Aufsichtsbehörden kontrolliert. Im Zwischenlager Ahaus sind in rund 30 Jahren Betrieb keinerlei Störungen aufgetreten, die für Mensch oder Umwelt eine Gefährdung bedeutet hätten.

Um die Brennelemente aus den Forschungsreaktoren im Zwischenlager aufbewahren zu dürfen, benötigt die BGZ eine Genehmigung des Bundesamts für die Sicherheit der nuklearen Entsorgung (BASE).

In den Genehmigungsverfahren muss die BGZ unter anderem nachweisen, dass

  • die nach dem Stand von Wissenschaft und Technik erforderlichen Maßnahmen zur Schadensvorsorge getroffen sind,
  • die Brennelemente ausreichend zum Beispiel gegen terroristische Angriffe geschützt sind und
  • das Personal über Fachkunde verfügt und zuverlässig ist.

Erst wenn alle Voraussetzungen erfüllt sind, wird eine Genehmigung erteilt.

Während der Zwischenlagerung der hochradioaktiven Brennelemente stellt die BGZ sicher, dass zu jeder Zeit vier zentrale Schutzziele (Unterkritikalität, Wärmeabfuhr, sicherer Einschluss und Abschirmung) eingehalten werden.

Hochradioaktive Abfälle: Sicherheit bis zur Endlagerung

Im Zwischenlager Ahaus werden seit 1992 CASTOR-Behälter mit hochradioaktiven Abfällen sicher aufbewahrt

 

Im August 2015 hat das Bundeskabinett zur verantwortungsvollen und sicheren Entsorgung radioaktiver Abfälle in Deutschland das Nationale Entsorgungsprogramm beschlossen. Zuvor wurde die Öffentlichkeit im Rahmen einer Strategischen Umweltprüfung umfassend beteiligt. Im Rahmen der Öffentlichkeitsbeteiligung konnten sowohl Behörden als auch Bürgerinnen und Bürger zum Entwurf Stellung nehmen.

Mit dem Nationalen Entsorgungsprogramm liegt in Deutschland eine unter Beteiligung der Öffentlichkeit sowie der Bundesländer erstellte Strategie zum Umgang mit den radioaktiven Abfällen vor. Diese sollen bis zu ihrer Endlagerung in den Zwischenlagern aufbewahrt werden.

Gemäß Standortauswahlgesetz soll im Jahr 2031 ein Standort für ein Endlager für hochradioaktive Abfälle festgelegt werden. Im Anschluss daran erfolgen die Genehmigung und die Errichtung des Endlagers. Voraussichtlich um das Jahr 2050 soll das Endlager in Betrieb gehen.

Am Standort des Endlagers soll gemäß Nationalem Entsorgungsprogramm ein Eingangslager errichtet werden. Damit wäre die Voraussetzung geschaffen, mit dem Beginn der Räumung der bestehenden Zwischenlager zu beginnen.

Die Zwischenlagerung am jeweiligen Standort bleibt zeitlich befristet.

Dialog und Transparenz

Die BGZ hat am Standort Ahaus frühzeitig über die zukünftige Aufbewahrung der Forschungsreaktor-Brennelemente informiert.

Dieser Dialog auf Augenhöhe mit den Menschen in der Region wird fortgesetzt: Nachdem in 2019 und 2020 Vertreter*innen des FRM II gemeinsam mit der BGZ in Dialogveranstaltungen Rat, Verwaltung und Bürgermeisterin der Stadt Ahaus über den Projektfortschritt informierten, wird voraussichtlich im Spätsommer 2021 eine Online-Veranstaltung für alle Interessierten stattfinden.

Die Termine für alle zukünftigen Veranstaltungen werden unter anderem auf dieser Seite veröffentlicht.

Dezember 2020: Berichterstattung des WDR über die geplante Zwischenlagerung der Brennelemente aus dem FRM II im Zwischenlager Ahaus

Organisation der Entsorgung der Forschungsreaktor-Brennelemente

Behälterherstellung

Universitäten/
Forschungszentren

Beauftragung der Transporte zum Zwischenlager Ahaus

Beschaffung der Behälter

Annahme und Prüfung der beladenen Behälter

Einlagerung der Behälter in Zwischenlager

Sichere Zwischenlagerung der Behälter

Abtransport zur Endlagerung

Annahme und Prüfung der Behälter

Betrieb des Eingangslagers am Endlagerstandort gemäß Standortauswahlgesetz

Einlagerung in das Endlager

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