CASTOR-Behälter

 
Da die Lagerung der abgebrannten Brennelemente in den Wasserbecken der Kernkraftwerke zeitlich befristet ist und die Brennstäbe ohnehin abtransportiert werden müssen, stellte sich die Frage nach Behältern, in denen sie nicht nur transportiert, sondern auch zwischengelagert werden können.

Aus diesem Grund wurde im Jahr 1977 die Gesellschaft für Nuklear-Service mbH, kurz GNS, gegründet. Seit 1989 ist die GNS für die Entsorgung aller Kernkraftwerke in Deutschland zuständig. Neben der Konditionierung radioaktiver Abfälle in Kernkraftwerken mithilfe mobiler Anlagen, der Hochdruckverpressung fester radioaktiver Abfälle und der Volumenreduzierung flüssiger radioaktiver Abfälle war die Entwicklung von Zwischenlager- und Transportbehältern für abgebrannte Brennstäbe eine der wichtigsten Aufgabenstellungen.

Die dafür speziell entwickelten Behälter aus der CASTOR-Familie sind das Rückgrat der Sicherheitskette. Die Behälter müssen drei wesentliche Schutzziele erfüllen:

  • Die Strahlung der Brennelemente muss derart abgeschirmt werden, dass für die Umgebung keine Gefährdung besteht.
  • Die in den Brennstäben entstehende Wärme muss abgeführt werden.
  • Selbst nach den größten Unfällen müssen die radioaktiven Stoffe sicher eingeschlossen bleiben.
Für die Herstellung der Behälter wird Sphäroguss, ein spezielles Gusseisen mit kugelförmig ausgebildetem Graphit, verwendet. Dieser Spezialwerkstoff wird den besonderen Anforderungen an die Transport- und Lagerbedingungen in optimaler Weise gerecht.

Bis zu 4 000 Tonnen Sphäroguss werden derzeit jährlich zu Behältern verarbeitet. Über ein Drittel der Materialmenge wird durch die Wiederverarbeitung von kontaminiertem Schrott gewonnen.

Die CASTOR-Behälter sind mit zwei Deckeln verschlossen. Dieses Doppeldeckelsystem garantiert die technische Dichtheit, die ununterbrochen überwacht wird. Nach der Ankunft im Zwischenlager wird im Sperrraum zwischen den Deckeln ein Überdruck erzeugt. Ein an das Behälterüberwachungssystem angeschlossenes Druckmessgerät überwacht diesen Zwischenraum kontinuierlich. Als zusätzlicher Schutz für das Deckelsystem wird eine Schutzplatte aufgesetzt.

Sollte ein Deckel undicht werden, wird dies sofort erkannt, da in diesem Fall der Druck zwischen den beiden Deckeln abfällt. Reparaturmaßnahmen werden dann eingeleitet. Währenddessen gewährleistet der zweite Deckel den sicheren Einschluss der Brennelemente.

Spezial-Einsatzkörbe im Behälter führen die Wärme der Brennstäbe ab. Damit wird erreicht, dass die Brennelemente auch bei einer langfristigen Zwischenlagerung nicht beschädigt werden.

Zudem müssen die Transportbehälter folgenden Prüfungen standhalten:

  • freier Fall des Behälters aus 9 m Höhe auf ein Betonfundament, das mit einer Stahlplatte armiert ist
  • freier Fall aus 1,2 m Höhe auf einen Stahldorn von 15 cm Höhe
  • im Anschluss an die Fallversuche ein 30 Minuten langer Feuertest bei mindestens 800 °C
  • achtstündiges Eintauchen des Behälters in Wasser bei einer Wassertiefe entsprechend 200 m

In den USA, Großbritannien und der Bundesrepublik Deutschland sind darüber hinaus noch weiter gehende Belastungstests durchgeführt worden:
  • Fall aus 600 m Höhe auf Wüstenboden
  • Fallversuch an einem Behälter mit künstlichem Fehler (ein 80 mm tiefer und 480 mm langer, mit Laserstrahl erzeugter Schnitt) in der Höchstbelastungszone
  • Zusammenprall eines Brennelementtransportes mit einer Lokomotive (Relativgeschwindigkeit 130 km/h)
  • Brandversuche bei Temperaturen bis zu 1 200 °C über längere Zeit
Je nach Einsatzgebiet sind verschiedene Typen von Transport- und Lagerbehältern entwickelt worden.