Teilprojekte AP 3.4.4 'Radionuklidquellterme für verschiedene Entsorgungsoptionen' und AP 3.4.5 'Individuelle Dosimetrie für Beschäftigte in Entsorgungsanlagen'.1.Ziel: AP 3.4.4: Radionuklidquellterme für Endlager für hochradioaktive Abfälle (HAW) in Steinsalz und Tongestein sowie für Langzeitzwischenlager werden zusammengestellt und verglichen. AP 3.4.5: Bewertung der möglichen individuellen radiologischen Belastung von Beschäftigten im Falle von Endlagerkonzepten mit der Option Rückholbarkeit und bei der Langzeitzwischenlagerung von HAW durch Simulation von Strahlenfeldern und individueller Tätigkeitsabläufe. 2. Arbeitsplanung: AP 3.4.4; Nach der Abstimmung von Szenarien und Randbedingungen werden Radionuklidquellterme für generische tiefengeologische Endlager im Steinsalz und Tongestein festgelegt. Radionuklidquellterme aus den verschiedenen Lagerkonzepten werden verglichen und zusammen mit den Informationen aus geochemischer Ausbreitungsmodellierung mit Biosphärenmodellen zusammengeführt. AP 3.4.5: Nach der Erstellung von Modellen generischer Endlager mit der Option Rückholbarkeit bzw. von Langzeitzwischenlager und der Zusammenstellung von Daten zu Behältern mit HAW werden repräsentative Strahlenfelder simuliert. Dosimetriemodelle für typische Arbeitsabläufe werden erstellt, daraus individuelle Dosisbeiträge modelliert und Optimierungsvorschläge für den Strahlenschutz in HAW-Lagern vorgeschlagen.
Ziel des Vorhabens ist es einen Beitrag zur sicheren Endlagerung hochradioaktiven Abfalls zu leisten. In diesem Kontext wollen wir ein auf atomarer Skala basierendes Prozessverständnis der Wechselwirkung von Actiniden und Spaltprodukten mit endlagerrelevanten Mineralen bzw. Mineraloberflächen erlangen, um so Retentionsmechanismen auf langen Zeitskalen zu verstehen. Dazu sind innerhalb des Gesamtprojekts folgende Arbeitspakete vorgesehen: a) Dreiwertige Actinide Pu, Am, Cm (Phosphate, Carbonate, Eisen(hydr)oxide) b) Vierwertige Actiniden Th, U, Np, Pu (Silicate, Sulfate, Carbonate, Phosphate, Sulfide, Eisen(hydr)oxide, LDH-Phasen) a) Cm(III), Am(III) und Eu(III) dotierte Calcite werden synthetisiert und die Besetzung der unterschiedlichen 'sites' wird mit Hilfe der TRLFS quantifiziert. Die maximale Beladung der Sekundärphase mit Actiniden wird aus diesen Daten extrapoliert werden. Mit dreiwertigen Actiniden und Lanthaniden dotierte Calcit Einkristalle werden nach ihrer Synthese an der Beamline in Argonne untersucht. Mit diesen Röntgenreflektometriemessungen wird die Struktur der Oberfläche der Calcitkristalle bestimmt. b) Th(IV) und Np(IV) dotierte Calcite werden im MFR synthetisiert. Einbau sowie Freisetzung der Actiniden wird quantifiziert und modelliert. Der Einfluss von Fremdionen auf die Bildung der An(IV):Calcit 'solid solutions' wird mit Hilfe von SEM und AFM untersucht. Durch XAS werden die Strukturparameter der Einbauspezies bestimmt.
Mit dem Vorhaben sollen die technischen Randbedingungen und Beanspruchungsgrößen unter Berücksichtigung der aktuellen Sicherheitsanforderungen ermittelt sowie Anforderungen zur Konzeption und Auslegung von Endlagerbehältern für ein HAW-Endlager in Steinsalz, Tonstein und Kristallingestein hergeleitet und exemplarisch in denkbare Behälterkonzepte umgesetzt werden. Hierbei wird insbesondere auch die Bedeutung der Endlagerbehälter im Sicherheitskonzept des jeweiligen wirtsgesteinsspezifischen Endlagerkonzeptes berücksichtigt. Darüber hinaus wird die Verfügbarkeit geeigneter Nachweis- und Prognoseinstrumente für relevante Behälterkomponenten überprüft. AP 1: Aufarbeitung des nationalen und internationalen Standes zu bereits existieren-den Anforderungen und Konzepten für Endlagerbehälter und Zusammenstellung sicherheitsrelevanter Behältereigenschaften AP 2: Ermittlung der behälterrelevanten Randbedingungen und Beanspruchungsgrößen für Endlagerbehälter in den drei potenziellen Wirtsgesteinen Steinsalz, Tonstein und Kristallingestein in Deutschland AP 3: Herleitung und Zusammenstellung der Anforderungen an Endlagerbehälter für ein HAW-Endlager in den drei potenziellen Wirtsgesteinen Steinsalz, Tonstein und Kristallingestein AP4: Erarbeitung von Vorschlägen für mögliche Behälterkonzepte in den drei potenziellen Wirtsgesteinen Steinsalz, Tonstein und Kristallingestein.
Das Gesamtziel des Vorhabens besteht in einer Bewertung verschiedener physikalischer Messprinzipien, Verfahren und Methoden zur nichtinvasiven Überwachung des Zustandes des Inventars von Transport- und Lagerbehältern bei verlängerter Zwischenlagerung. Damit sollen Veränderungen der Brennelemente bzw. der Behälterstrukturen über Zeiträume von mehreren Jahrzehnten erkannt werden können, ohne die Behälter zu öffnen, um Aussagen über die Transport- und Konditionierungsfähigkeit der Abfälle vor Verbringung im Endlager zu ermöglichen. Dazu werden durch den Antragsteller die Messverfahren Strahlungsemissionsmessung (Gammastrahlung, Neutronen), Thermographie und Myonenabbildung näher untersucht. Beim Projektpartner HSZG erfolgen Untersuchungen zur akustischen Spektroskopie. Im 1. Jahr werden diese Messverfahren im Rahmen eines vertieften Methoden-Screenings mittels grundlegender physikalischer und technischer Betrachtungen bewertet. Im 2. und 3. Jahr schließt sich eine vertiefte Analyse, Methodenbewertung und Verfahrenskonzeption an. Das Verbundvorhaben ist in die folgenden 10 Arbeitspakete gegliedert (Bearbeitungsmonate in Klammern): AP1: Allgemeine Analyse des Standes von Wissenschaft und Technik (M1-6, TUD, HSZG) AP2: Methodenscreening für Strahlungsemission, Myonen und Thermographie (M5-12, TUD) AP3: Methodenscreening für Schwingungsspektroskopie (M5-12, HSZG) AP4: Analysen zum Gamma- und Neutronenstrahlungsfeld mittels Monte-Carlo-Simulation (M13-M33, TUD) AP5: Monte-Carlo-basierte Analysen zur Bewertung der Myonen-Radiographie (M13-M33, TUD) AP6: FEM-Analysen zur Bewertung der Thermographie (M13-M33, TUD) AP7: Entwicklung von Zustandserkennungsmethoden für multimodale Behälterüberwachungsdaten (M13-M33, HSZG) AP8: Experimentelle Analysen für Gammastrahlung und Thermographie (M13-M33, HSZG) AP9: Experimentelle Analysen zur Schwingungsspektroskopie (M13-M33, HSZG) AP10: Entwicklung von Verfahrenskonzepten zur Behälterüberwachung (M31-M36,TUD, HSZG).