Kritikalitätssicherheit der Endlagerung ausgedienter Kernbrennstoffe Translated title: Criticality safety of disposition of nuclear fuel to be discarded

Kurzfassung

In dem nachfolgenden Beitrag werden die Grundsätze der Kritikalitätssicherheitsauslegung eines Endlagers ausgedienter Kernbrennstoffe erläutert. Diese Erläuterungen umfassen:

• Sicherheitsprinzipien der Kritikalitätssicherheitsauslegung eines Endlagers

• Konsistenz der Sicherheitsprinzipien beim Übergang von der Betriebsphase in die Nachbetriebsphase des Endlagers

• Die prinzipielle Abhängigkeit der Länge erforderlicher Nachweiszeiträume von den eingelagerten Nuklidinventaren und deren zukünftigen Entwicklungen, die durch den radioaktiven Zerfall sowie durch mögliche langzeitliche Entwicklungen des Endlagers bedingte Einwirkungen bestimmt werden

• Wahrscheinlichkeit des Eintretens von Kritikalität hinsichtlich bisher erwogener Einlagerungskonzepte und die Notwendigkeit des Nachweises der Sicherheit des Endlagers gegen potentielle Kritikalität in der Nachbetriebsphase

Die sich zur Beantwortung der Frage der Sicherheit des Endlagers gegen potentielle Kritikalität für die Kritikalitätsanalyse ergebenden Aufgaben werden skizziert. Die Bearbeitung dieser Aufgaben macht die Modellierung komplexer Mechanismen (Szenarien), die zu Kritikalität führen können, die Modellierung der komplexen und verschiedenartigen Kritikalitätsexkursionen und die Modellierung der Auswirkungen solcher Exkursionen auf die Sicherheit des Endlagers erforderlich. Die Entwicklung entsprechender Modelle erfordert die konzertierte Zusammenarbeit vieler Fachdisziplinen. Es wird angeregt, die bereits bestehenden Kooperationen unter Einbeziehung der Kritikalitätsanalyse in einer nationalen Initiative zum Projekt „Endlagerung“ noch näher miteinander zu vernetzen. Aufgabe einer solchen Kooperation wird es auch sein, die Risiken aller Tätigkeiten, Einrichtungen und Randbedingungen, die mit der Abfallkonditionierung sowie der Beladung, dem Betrieb und der Nachbetriebsphase eines Endlagers verbunden sind, zu bewerten und so optimal auszubilanzieren, dass das Gesamtrisiko dem Minimierungsgebot genügt. Dies schließt eine Bilanzierung des Risikos einer potentiellen Kritikalität in der Nachbetriebsphase gegen die Risiken ein, die mit der Durchführung von Maßnahmen verbunden sind, die zur physikalisch sicheren Verhinderung des Eintretens von Kritikalität in der Nachbetriebsphase vor und während der Einladung in das Endlages erforderlich wären.

Abstract

In this contribution, some fundamentals of disposal criticality safety will be explained, such as

• safety requirements for the criticality safety assessment of a final repository

• consistency of the safety requirements for the preclosure period with the safety requirements for the postclosure period of the repository

• the fundamental dependence of time periods of conformance on the nuclice inventories stored in the final repository and the changes in these inventories due to radioactive decay and due to possible impacts on these inventories caused by longterm changes in the geological, geohydrological and geochemical conditions at repository site

• probability of occurrence of criticality events respect to some present cask designs to be used for disposal and the waste acceptance requirements to be met by these designs and necessity for furnishing proof of ensuring safety of the repository against potential criticality.

The problems to be investigated in disposal criticality safety analysis for estimating the probability of occurrence of criticality events and the consequences of such events with respect to the safety, reliability and performance of the repository are outlined. Investigation of these problems requires the development of models describing the complex mechanisms (scenarios) which may result in criticality under repository conditions, the complex and diverse types of criticality excursions under repository conditions, and the impact of these excursions on the safety, reliability and performance of the repository. The development of such models requires the concerted cooperation of many special disciplines. It is therefore proposed to set up a national “Final Disposal Project” working group linking up still closer those groups, institutions and organizations cooperating already in researching on final disposal issues and including criticality analysis experts and all the other experts required. One of the objectives of this working group is to give consideration to a risk-informed approach which balances the risks from all operations, facilities and factors associated with the preparation and handling of waste packages as well as the operating and the postclosure period of the repository such that the total risk is optimally ALARP (as low as reasonable practicable). This approach includes balancing the risks from potential criticality excursions under repository conditions in the postclosure period against the risks resulting from safety measures that have to be taken in the preclosure period for ensuring physically safe prevention of a criticality event in the postclosure period.