Castor (Kerntechnik)

Castor (Kerntechnik)
Verladung eines Castor-Behälters im März 2001

Castor ist die Abkürzung (Akronym) für engl. „cask for storage and transport of radioactive material“, also „Fass zur Lagerung und zum Transport radioaktiven Materials“. Castor-Behälter sind Spezialbehälter zur Lagerung und zum Transport hochradioaktiver Materialien, zum Beispiel von abgebrannten Brennelementen aus Kernkraftwerken oder Abfallprodukten („Glaskokillen“) aus der Wiederaufarbeitung.

CASTOR ist ein international geschützter Markenname der Gesellschaft für Nuklear-Service (GNS). Im allgemeinen deutschen Sprachgebrauch wird das Wort jedoch auch als Synonym für Brennelementbehälter oder Behälter für hochradioaktive Abfälle verwendet.

Inhaltsverzeichnis

Konstruktionsweise

Der Transport- und Lagerbehälter besteht im Wesentlichen aus einem dickwandigen, zylindrischen Behälterkörper aus Sphäroguß oder Schmiedestahl und einem Doppeldeckel-Dichtsystem mit einem Brutto-Gesamtgewicht von 110-125 Tonnen. Die Dichtdeckel sind mit dem Behälterkörper verschraubt und mit langzeitbeständigen Metalldichtungen ausgerüstet. An der äußeren Mantelfläche befinden sich Axial- oder Radialrippen zur Verbesserung der passiven Wärmeabfuhr. Zum Transport werden boden- und deckelseitig Stoßdämpfer zur Minderung von evtl. unfallbedingten Stoßbelastungen angebracht. [1]

Für Transport und Zwischenlagerung von abgebrannten Brennelementen werden heute meist die Typen CASTOR V/19 (für 19 Brennelemente aus Druckwasserreaktoren) oder CASTOR V/52 (für 52 Brennelemente aus Siedewasserreaktoren) verwendet. Beide Typen können etwa 10 Tonnen Ladung aufnehmen. Die Standort-Zwischenlager enthalten in ihren Genehmigungen für diese Behälter eine maximal zugelassene Oberflächenortsdosisleistung von 0,35 mSv/h, wobei davon maximal 0,25 mSv/h durch Neutronenstrahlung verursacht werden dürfen (d.h. ein einstündiger Aufenthalt unmittelbar neben dem Behälter führt zu einer Dosis von ca. 0,35 mSv, was rund einem Siebtel der normalen jährlichen Strahlenexposition der Bevölkerung von 2,5 mSv entspricht). Die Behälter sind entsprechend den Zwischenlagergenehmigungen für die Aufnahme von maximal 180 kg Schwermetall sowie ein Aktivitätsinventar von maximal 1,2·1018 Bq zugelassen. Bereits zurückgelieferte hochradioaktive Glaskokillen aus der Wiederaufarbeitung wurden bisher in Behältern vom Typ CASTOR HAW 20/28 CG transportiert und gelagert. Die genannten Behälter sind etwa 6 m lang und haben einen Durchmesser von rund 2,50 m, wobei die Wand 45 cm dick ist. Im beladenen Zustand haben die Behälter eine Masse von bis zu 117 Tonnen. Hauptbestandteil der Castor-Behälter ist Gusseisen mit Kugelgraphit (GGG40[2]).

Für die weitere Lagerung ist es vorgesehen, die Behälter wieder zu öffnen und den Abfall in Pollux-Behälter umzulagern[3].

Im Jahr 2008 kamen für den Transport der Glaskokillen aus der Wiederaufarbeitung in Frankreich Behälter vom Typ TN 85 zum Einsatz. Im Jahr 2010 wurden erstmals Behälter des neuen Typs CASTOR HAW28M eingesetzt. Diese Behälter können eine Wärmeleistung von 56 kW abführen.

Die Sicherheit und Eignung von Castor- und anderen Lagerungs- und Transportbehältern für radioaktives Material wird regelmäßig auch bei dem internationalen Symposium PATRAM debattiert.

Ein Castor-Behälter kostet rund 1,5 Mio. Euro.[4]

Sicherheitsbestimmungen in Deutschland

Rechtliche Grundlage

Das Atomgesetz regelt in Deutschland u. a. den Umgang mit Kernbrennstoffen und damit auch den Umgang mit abgebrannten Brennelementen. Gemäß § 4 Atomgesetz bedürfen deren Transport und gemäß § 6 deren Lagerung einer Genehmigung durch das Bundesamt für Strahlenschutz (BfS).

Die Zulassung der Transport- und Lagerbehälter erfolgt durch das Bundesamt für Strahlenschutz (BfS). Als Gutachter beauftragt das BfS die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM). Im Rahmen der Zulassung sind von den Herstellern Versuchsergebnisse und Nachweise zu erbringen.

Der Transport von wärmentwickelndem Abfall (z. B. Glaskokillen) muss ebenfalls beim BfS beantragt und von diesem genehmigt werden.

Typ-B-Verpackungen

Castor-Behälter sind so genannte Typ-B-Verpackungen und erfüllen darüber hinaus die Annahmebedingungen der zentralen und dezentralen Transportbehälterlager in Deutschland. Für Typ-B-Verpackungen ist gemäß Verkehrsrecht eine Bauartzulassung erforderlich, für die in Deutschland das Bundesamt für Strahlenschutz (BfS) zuständig ist.

Typ-B-Verpackungen müssen allen beim normalen Transport und bei eventuellen schweren Transportunfällen auftretenden mechanischen und thermischen Belastungen standhalten. Ihre Sicherheitsfunktionen dürfen auch bei einem schweren Unfall nicht wesentlich beeinträchtigt werden, so dass keine radioaktiven Stoffe aus der Verpackung in die Umwelt gelangen können. Die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) prüft als Gutachter im Auftrag des BfS die mechanischen und thermischen Eigenschaften der Versandstücke. Im Rahmen der Zulassung sind von den Herstellern Versuchsergebnisse und Nachweise zu erbringen.

Die Anforderungen an die Castorbehälter entsprechen in Deutschland den Empfehlungen der Internationalen Atomenergieorganisation (IAEO). Behälter müssten danach folgenden Unfallszenarien widerstehen[5]:

  1. Aufprall aus 9 m Höhe auf ein unnachgiebiges Fundament
  2. Aufprall aus 1 m Höhe auf einen 15 cm dicken Stahldorn
  3. Feuer (30 Minuten bei 800 °C)
  4. Druck von 20 m Wassertiefe über acht Stunden
  5. Druck von 200 m Wassertiefe über eine Stunde (nach IAEO-Empfehlungen ergänzend)

Zum Nachweis genügt die rechnerische Beweisführung oder der Test eines (maßstäblichen) Modells. Die ersten drei Unfallszenarien könnten nacheinander am selben Modell durchgeführt werden. Der Behälter muss nicht völlig unbeschädigt bleiben, sondern die abschirmende Wirkung des Behälters darf sich durch die Belastung maximal um den Faktor 100 verschlechtern (auf 10 mSv/h (Millisievert pro Stunde in 1 m Entfernung)). Der Fall aus 9 m Höhe führt dazu, dass die Geschwindigkeit der Behälter beim Auftreffen auf die Oberfläche etwa 48 km/h beträgt.

Zusätzlich werden zu den vorgeschriebenen Tests weitere durchgeführt. So zum Beispiel:

  • Sturz eines Behälters von einer Autobahnbrücke aus 40 m Höhe,
  • Sturz eines auf −40 °C durchgekühlten Behälters aus 9 m Höhe,
  • Explosion eines Flüssiggastankwagens mit 5 t Propan direkt neben einem Behälter,
  • Feuertest mit 1200 °C für 30 min,
  • Abwurf eines maßstabsgetreuen Behälters von einem Hubschrauber aus 800 m Höhe,
  • direkter Anprall eines Personenzuges mit 130 km/h an die Längsseite eines Behälters,
  • Beschuss eines Behälters mit einer 1000 kg schweren Nachbildung einer Flugzeugturbinenwelle mit 292 m/s (1050 km/h).

Der Hersteller gibt an, dass die Behälter durch diese Tests keine Beeinträchtigungen der Sicherheitsfunktionen erlitten hätten und druckdicht geblieben seien.[6]

Kritik an der Sicherheit

Testverfahren

Kritiker bezweifeln die Aussagefähigkeit der Versuche, Testreihen und Hochrechnungen zur Sicherheit der verschiedenen Castor-Behälter oder entsprechender Behälter. Für frühere Tests wurden leere Behälter verwendet, sie waren daher etwas leichter als im Anwendungsfall. Zwischenzeitlich kommen bei Fallversuchen nachgebildete Inventare zum Einsatz, die in ihren Abmessungen und mechanischen Eigenschaften dem Original-Inventar entsprechen. Viele Versuche wurden mit verkleinerten Modellen im Maßstab 1:2 durchgeführt, deren Statik annähernd den Originalen entspricht. Kritiker vergleichen dies mit einem Crashtest von Autos, bei dem sich niemand auf Miniaturversuche verlassen würde.

Schließlich wurde lange Zeit auf verschiedene Tests völlig verzichtet und stattdessen alleine auf theoretische Berechnungen zurückgegriffen. Nachdem von unabhängigen Beobachtern Rechenfehler bei der Beurteilung des Sturzes auf Betonboden benannt wurden (7/2002) fanden neue Berechnungen statt, die bis 12/2005 unter Verschluss waren.

Die Genehmigung wird nur für neu entwickelte Behälter beantragt. Für Variationen von einmal getesteten Behältern werden standardmäßig keine neuen Genehmigungsverfahren durchgeführt, zum Beispiel wenn ein anderer Einsatzkorb verwendet oder ein völlig anderer Stoßdämpfer (Endkappe) verwendet wird.

Weitere Szenarien

Neben dieser allgemeinen Skepsis gibt es auch konkrete Kritik an dem vorgeschriebenen Testverfahren.

  • Der Hitzetest deckt einige Szenarien nicht realistisch ab, wenn etwa größere Mengen brennbaren Materials an einem Unfall beteiligt sind. Bei einem Zusammenstoß mit einem Tanklastzug, insbesondere in einem Tunnel, ist es wahrscheinlich, dass Temperaturen über den vorgesehenen 800 °C entstehen und das Feuer länger als eine halbe Stunde andauert.

Terroranschläge

Bei den Sicherheitsvorgaben völlig außer Acht gelassen wurde die mögliche mutwillige Zerstörung der Behälter, etwa durch Terrorangriffe. Für Terroristen sind die Castortransporte über hunderte Kilometer und durch mehrere Länder ein wesentlich leichteres Ziel als die im Verhältnis dazu relativ gut gesicherten Kernkraftwerke. Offiziell aus diesem Grund wurde es in Frankreich verboten, die Transportstrecken bekannt zu geben. In Deutschland werden die Transportrouten ohnehin nicht veröffentlicht.

Rechtsprechung

Gerichte sahen in diesen Argumenten niemals einen Grund, die Sicherheit der eingesetzten Behälter zu bezweifeln. Die Kritiker scheiterten in allen Gerichtsverfahren. Die Richter folgten regelmäßig den Argumenten der Gutachter der Genehmigungsbehörden und bestätigten die rechtliche Zulässigkeit der Zwischenlagerung oder die Verwendung der eingesetzten Behälter.

Transporte von Castor-Behältern nach und in Deutschland

Hauptartikel: Atommülltransport
Transport von Castor-Behältern

Castor-Behälter werden großteils als Güterzug transportiert. Straßentransport erfolgt in der Regel dort, wo keine Bahnanlagen existieren, etwa auf den letzten Kilometern zwischen dem Verladekran bei Dannenberg (Elbe) und dem Transportbehälterlager Gorleben. In Deutschland wurden aufgrund des Atomausstiegs Transporte der abgebrannten Brennelemente aus den Kernkraftwerken zu den Wiederaufarbeitungsanlagen am 30. Juni 2005 eingestellt; stattdessen dienen die Castor-Behälter als Zwischenlager, die sich oft bei den jeweiligen Kraftwerkstandorten befinden. Die in den Wiederaufbereitungsanlagen befindlichen Brennelemente aus deutschen Kernkraftwerken werden zurückgeholt, und zwar aus Frankreich voraussichtlich bis Ende 2011[7]), in den Jahren 2014-17 aus Großbritannien.[8] In Deutschland herrscht in Teilen der Bevölkerung großer Widerstand gegen den Transport von hochradioaktiven Abfällen. Die größten Proteste verursachen regelmäßig die Rücktransporte wiederaufbereiteter Brennstäbe aus der Wiederaufarbeitungsanlage von La Hague in Frankreich in das Zwischenlager Gorleben. An Demonstrationen und Sitzblockaden beteiligen sich regelmäßig mehrere tausend Menschen. Vor Ort im Landkreis Lüchow-Dannenberg gibt es eine stark verankerte Protesttradition mit ausgebildeter Infrastruktur. Auch entlang der Transportstrecke in Deutschland kommt es regelmäßig zu Protesten und Blockaden.

Die Kritik der Gegner richtet sich nicht generell gegen den Rücktransport des deutschen Atommülls nach Deutschland. Dies zeigt auch die Beteiligung französischer Umweltaktivisten an den Blockaden entlang der Transportstrecke und im Wendland. Die Proteste wenden sich allgemein gegen die fortgesetzte Produktion von weiterem Atommüll in den laufenden Atomkraftwerken und ganz speziell gegen den Endlagerstandort Gorleben, der als ungeeignet und gefährlich angesehen wird. Nicht nur die lokale Bevölkerung befürchtet, dass durch die Transporte ins Transportbehälterlager Gorleben die politische Entscheidung für das Endlager gefestigt wird. Dagegen verkürzen dezentrale Zwischenlager an den Kraftwerksstandorten die Transporte in die Zwischenlagerung und sind keine Vorentscheidung für einen bestimmten Endlager-Standort.

Behältertypen

Behälter vom Typ CASTOR

Technische Daten CASTOR V/19 CASTOR V/52 CASTOR 440/84 CASTOR HAW20/28CG CASTOR HAW28M
Abfallherkunft Druckwasserreaktor Siedewasserreaktor WWER-440 Wiederaufbereitungsanlage Wiederaufbereitungsanlage
Brennelementmenge 19 BE 52 BE 84 BE 28 Glaskokillen 28 Glaskokillen
Länge 5.862 mm 5.451 mm 4.080 mm 5.933 mm 6.122 mm
Breite 2.436 mm 2.436 mm 2.660 mm 2.480 mm 2.430 mm
Masse 125,6 t 123,4 t 116 t 112 t 114 t

Ähnliche Behälter anderer Hersteller

Die hier aufgelisteten Behälter anderer Bauart der Hersteller „Excellox“ (Großbritannien) und „TN“ (eine Trademark von Cogema Logistics[9], Frankreich) werden zur Vollständigkeit hier aufgeführt. Für sie gelten die selben Grundprinzipen, so dass der Begriff „Castor“ hier als Synonym für alle Behälter zum Transport radioaktiver Stoffe angesehen werden kann.

Technische Daten Excellox TN 13/2 TN 17/2 TN 85
Abfallherkunft Wiederaufbereitungsanlage Druckwasserreaktor Siedewasserreaktor Wiederaufbereitungsanlage
Brennelementmenge 6 Glaskokillen 12 BE 17 BE 28 Glaskokillen
Länge – mm – mm – mm – mm
Breite – mm – mm – mm – mm
Masse – t – t – t – t

Literatur

Weblinks

 Commons: Castor (Kerntechnik) – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien
Daten
Kritik

Einzelnachweise

  1. Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit: Sicherheitsanforderungen beim Transport von radioaktiven Stoffen
  2. CASTOR-Behälter. GNS, abgerufen am 10. November 2010.
  3. http://www.zeit.de/2003/48/Gorleben
  4. Castor: Spitzentechnik aus Krefeld. In: wz-newsline.de. 8. November 2010, abgerufen am 8. November 2010.
  5. Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit: Sicherheitsanforderungen beim Transport von radioaktiven Stoffen
  6. Tests - GNS
  7. Letzter Castor-Transport aus La Hague
  8. Überblick über verbleibende Transporte
  9. Meldung zur Umfirmierung von Transnucléaire in Cogema Logistics

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