OBSERVE – Dosisleistungs- und Temperaturmessprogramm

Gegenstand:	OBSERVE Dosisleistungs- und Temperaturmessprogramm an beladenen Behältern Vergleich rechnerischer Erwartungswerte mit Messwerten an ausgewählten Behältern zu verschiedenen Zeitpunkten während der Lagerung Überprüfung der Abschirm-/Wärmeabfuhreigenschaften der Behälter (Schutzziele)
Projektpartner:	WTI Wissenschaftlich-Technische Ingenieurberatung GmbH
Laufzeit:	Phase I (Machbarkeitsstudie): abgeschlossen Phase II (Entwicklung, Fertigung und Inbetriebnahme der Messvorrichtung): bis 2028

Entsprechend der Anordnung und den Eigenschaften des radioaktiven Inventars und der Behälterkomponenten ergeben sich Dosisleistungs- und Temperaturverteilungen auf der Oberfläche der Behälter (siehe Abbildung 6 und Abbildung 7).

Routinemäßig wird vor der Einlagerung der Behälter durch Messungen bestätigt, dass die für die Aufbewahrung im jeweiligen Lager geltenden Dosisleistungs- und Temperaturgrenzwerte eingehalten werden. Diese Messungen erfolgen an repräsentativen, je Bauart spezifisch festgelegten Messpunkten, um zuverlässige Angaben über den Mittelwert zu erhalten beziehungsweise Maximalwerte aufzufinden.

Abbildung 6:
Verteilung der Dosisleistung (DL) auf der Oberfläche eines CASTOR^®-Behälters (links: Neutronen-DL, rechts: Gamma-DL)

Abbildung 7:
Vergleich berechneter und gemessener Behälter-Maximaltemperaturen in einem Zwischenlager (oben: CFD-Berechnung, unten: Thermografie)

Durch den radioaktiven Zerfall des Inventars nehmen während der Lagerung die Aktivität und damit die Wärmeleistung ab. Ebenso kommt es zu temperaturabhängigen und strahleninduzierten Eigenschaftsänderungen der verwendeten Materialien (zum Beispiel Wärmeausdehnung, Dichteänderungen und Radiolyse des Moderatormaterials), die eine Rückwirkung auf die Abschirmung und Wärmeabfuhr haben.

Das geplante Dosisleistungs- und Temperaturmessprogramm OBSERVE zielt darauf ab, die gesamte Mantelfläche von ausgewählten Behältern zu verschiedenen Zeitpunkten über einen längeren Zeitraum messtechnisch zu erfassen und darüber eine direkte und integrale Aussage zum Alterungsverhalten der Behälter beziehungsweise des Inventars abzuleiten. Dazu sollen die gemessenen Dosisleistungs- und Temperaturverläufe mit den rechnerisch ermittelten Prognosewerten verglichen werden. Über diese Vergleiche und die jeweilige Verteilung können Rückschlüsse auf die tatsächlichen Abschirm- und Wärmeabfuhreigenschaften gezogen werden. Wenn sich die Messwerte innerhalb der zu erwartenden Bandbreite befinden, ist dies eine Bestätigung, dass es zu keinen unerwarteten Veränderungen gekommen ist und das Alterungsverhalten korrekt beurteilt worden ist. Somit können die Messprogramme einen aktiven Beitrag zum Alterungsmanagement leisten.

Im ersten Projektabschnitt wurde eine Machbarkeitsstudie durchgeführt, um zu überprüfen, inwieweit Dosisleistungs-/Temperaturmessungen geeignet sind, Rückschlüsse auf den Zustand von Behälterkomponenten und des Inventars zu ziehen. Die Betrachtungen haben gezeigt, dass sich sowohl Änderungen an der Brennstoffanordnung als auch Lücken in der Neutronenabschirmung ab einem gewissen Umfang mittels engmaschiger Dosisleistungsmessungen an der Manteloberfläche detektieren lassen. Damit lässt sich schon jetzt sagen, dass das OBSERVE-Messprogramm prinzipiell geeignet ist, die bestehenden Maßnahmen im Alterungsmanagement zu ergänzen und den Zustand der Behälter mittels Messungen zu bewerten. In Phase II werden die Anforderungen an die Durchführung der Messungen (Equipment, Messraster, Messdauer) abgeleitet und ein entsprechendes Messprogramm erarbeitet.