Rechnerische Bestimmung von Aktivierungsaktivitäten eines wassermoderierten, kleinen modularen Kernreaktors

Das BASE unterstützt gemäß dem gesetzlichen Auftrag das Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, nukleare Sicherheit und Verbraucherschutz (BMUV) fachlich und wissenschaftlich auf dem Gebiet der Sicherheit von kerntechnischen Anlagen. Aufgrund des gesetzlich festgelegten Endes der zivilen Nutzung der Kernkraft („13. AtG-Novelle“) zur Stromerzeugung hat sich der Fokus dieser Aufgabe zunehmend auf die Sicherheit ausländischer Anlagen verschoben. Um diese Aufgabe auch in Zukunft auf hohem Niveau durchzuführen, soll das Forschungsvorhaben dazu beitragen, Fragestellungen zu Abfallentstehungspfaden aus leichtwassergekühlten SMR (LW-SMR) zu identifizieren und zu beantworten. Das Vorhaben soll auch dazu dienen, um bei einer eventuellen, zukünftigen Weiterentwicklung internationaler Standards im Sinne einer höchstmöglichen Sicherheit mitwirken zu können. SMR werden in einigen Ländern als Teil der nationalen Strategie angesehen, um Treibhausgasemissionen und die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen zu reduzieren. Dies betrifft auch europäische Staaten wie beispielsweise Frankreich, Finnland, Schweden und Polen. Dabei stehen sehr unterschiedliche Reaktordesigns im Fokus, die zum Teil auch bei den Brennstoffen von den bisher weitverbreiteten Leichtwasserreaktoren (LWR) abweichen. Doch auch bei der Beschränkung auf leichtwassergekühlte SMR (LW-SMR) sind deutliche Änderungen im Betrieb sowie in der Versorgung durch geeignete Brennelemente und in der Entsorgung der durch den Betrieb und den Rückbau anfallende Abfälle zu erwarten. Es stellen sich grundlegende Fragen zu den Abfallentstehungspfaden aus SMR, den erzeugten Abfallmengen, der charakteristischen Nuklidzusammensetzung, den erwarteten Abfallkategorien und zu geeigneten Zerlege- und Konditionierungsverfahren. Es entstehen neue Herausforderungen durch Aktivierungsvorgänge der Materialien von kernnahen Strukturen, die für die Planung von Wartungs-, Rückbau- und Entsorgungsaktivitäten von Anfang mitgedacht werden sollten. Dies kann im Englischen als „integrated waste management“ bezeichnet werden. Beim Rückbau von bestehenden Kernkraftwerken dominieren nach der Herstellung der Kernbrennstofffreiheit, die zu einer Reduzierung des Aktivitätsinventars um mindestens zwei Größenordnungen führt, die Einbauten des Reaktordruckbehälters, der Reaktordruckbehälter und der biologische Schild das Aktivitätsinventar der Anlage. Für LW-SMR ist noch nicht bekannt, welche Strukturen und in welcher Höhe diese kernnahen Strukturen zum verbleibenden Aktivitätsinventar beitragen. Es wird jedoch vermutet, dass die Aktivierung, aufgrund des nachteiligen Oberflächen- zu Volumenverhältnis eines kleinen Reaktorkernes und der austretenden Neutronenströme, im Vergleich zu konventionellen Leichtwasserreaktoren erhöht ist.