Rückbau von Kernkraftwerken
Bestimmung des Aktivitätsinventares
- Aktivierungsberechnungen für viele Einzelkomponenten zur vollständigen Erfassung des Aktivitätsinventares des gesamten Reaktorgebäudes
- Berechnungen mit SCALE 6
- Datenbasis: Neutronenflussdichte und -spektrum in der Komponente, Betriebshistorie der Anlage, Materialzusammensetzung (inklusive aller Spurenelemente)
- Verifizierung anhand einzelner beprobter Komponenten
Das Ergebnis der Berechnungen sind umfangreiche Nuklidvektoren für unterschiedliche Zeitpunkte nach Abschaltung des Reaktors.
Da für einige Komponenten prinzipbedingt keine Aktivierungsberechnungen durchgeführt werden können oder deren Kontamination überwiegt, werden zusätzlich Aktivitätsbestimmungsstudien anhand von Dosisleistungsmessungen und -berechnungen mit MCNP durchgeführt.
Dosisleistungsberechnungen
Für alle Berechnungen mit MCNP wird ein detailliertes Reaktormodell entwickelt, welches folgende Komponenten enthält:
- Reaktordruckbehälter (RDB) inkl. Plattierung
- Reaktoreinbauten (Brennelemente entfernt)
- Steuerstäbe und -antriebe
- Alle relevanten Rohleitungen
- Diverse Betriebsabfälle, welche bei der Stilllegung angefallen sind
- Biologischer Schild inkl. Kanälen und Öffnungen
- Alle relevanten Gebäude- und Betonstrukturen sowie das gesamte Außengebäude
Da sich beim Rückbau die radiologischen Gegebenheiten ständig ändern, wird das Modell für viele verschiedene Rückbauzustände angepasst, bspw. ein gefluteter und geöffneter RDB oder aufgetrennte Rohrleitungen des Primärkreislaufes.
Die äußerst komplexe Quelldefinition des Simulationsmodelles beruht auf den vorab durchgeführten Aktivierungsberechnungen.
- Enthält alle im Geometriemodell enthaltenen Komponenten (abgesehen von weit entfernten Betonstrukturen)
- Feine Segmentierung zur Abbildung von Gradienten der Aktivität
- Zusätzlich dazu: kontaminierte Betonflächen und innenliegende Kontamination der Rohrleitungen mit komplizierter Geometrie (bspw. toroidale Oberflächen)
Als Ergebnis der Berechnungen ergeben sich ortsaufgelöste Dosisleistungsverteilungen oder Dosisleistungswerte an diskreten Detektorpositionen. Der Bezugszeitpunkt ist frei einstellbar. Das Modell und die Berechnungen wurden anhand mehrerer Messkampagnen verifiziert.
Beladungsplanung der Abfallbehälter
Das Ziel dieses Arbeitspaketes war die optimale Planung der Beladung der Behälter, sodass alle Grenzwerte an die Dosisleistung (Annahmebedingungen von Zwischen- und Endlager) und der Aktivität (Störfallsummenwerte) eingehalten werden.
- Viele verschiedene Behälterkonfigurationen: Konrad-Containern unterschiedlicher Größe und mit verschiedenen Abschirmungskonfigurationen sowie MOSAIK®-Behälter, ebenfalls mit oder ohne Abschirmung
- Berücksichtigung aller relevanten Nuklide
- Simulation der durch beladene Entsorgungsbehälter verursachten Ortsdosisleistung
- Simulation freistehender Abfallmatrizen zur Berücksichtigung der ODL-Grenzwerte der ADR-Richtlinien
Für jede betrachtete Behälterkonfiguration ergeben sich die nuklidspezifischen Beiträge zur ODL für unterschiedliche Beladungsmassen. Dadurch werden die Selbstabschirmungseffekte realer Abfälle bei unterschiedlich schwer beladenen Behältern berücksichtigt.
- Berechnungen für homogenisierte Abfallmatrizen zur Planung der Segmentierung von Großkomponenten und Beladung der Behälter
- Zuverlässige Planung einer radiologischen Überladung möglich
Stichprobenhaft wurden einige Gebinde mit realitätsgetreuen Abfallmatrizen simuliert. Dadurch konnte die Auswirkung von Streamingeffekten durch Hohlräume und Inhomogenitäten in der Abfallmatrix abgeschätzt werden.