Fragen & Antworten

Häufig gestellte Fragen rund um das AVR-Behälter Zwischenlager.
Die 152 Behälter vom Typ CASTOR®, welche sich im Zwischenlager in Jülich befinden, sind mit kugelförmigen Brennelementen aus dem AVR-Reaktor befüllt.

Alles zu den AVR-Brennelementen

Welche und wie viele Kugeln sind es?

Es handelt sich um 288 161 Kugeln die Brennstoff enthalten, plus 124 brennstofffreie Grafitkugeln aus dem Hochtemperaturreaktor der Arbeitsgemeinschaft Versuchsreaktor GmbH (AVR). Dieser wurde von 1967 bis 1988 in der Nachbarschaft des Forschungszentrums Jülich betrieben. In dieser Zeit diente er der Weiterentwicklung des gasgekühlten Hochtemperaturreaktors.

Alle Kugeln sind intakt: Bruchstücke sind nicht enthalten.

Wie sind die Kugeln aufgebaut?

Die Brennelementkugeln haben einen Durchmesser von ca. 6 cm (ca. Tennisballgröße) und bestehen aus Grafitkeramik. Im Innern der Kugeln befindet sich der Kernbrennstoff, verteilt in etwa 20 000 kleinen Kügelchen (Partikeln, engl.: particles – siehe Foto). Der äußere Bereich von etwa 5 – 10 mm ist brennstofffrei.

Woraus besteht ihr Inhalt?

Im AVR-Reaktor wurden während der 20jährigen Betriebszeit unterschiedliche Brennelemente getestet, die auch unterschiedliche Anreicherungen hatten. In den ersten Jahren wurden ausschließlich Brennelemente mit hoch angereichertem Uran, so genannte HEU-BE, eingesetzt, später dann auch Brennelemente mit niedrigeren Anreicherungen, so genannte LEU-BE. Der Anreicherungsgrad bei den HEU-BE lag über 90%, bei den LEU-BE betrug er weniger als 20%. Die HEU-BE wurden im Reaktor relativ hoch abgebrannt, der Abbrand der LEU-BE schwankt relativ stark, was auf unterschiedliche Betriebs- und Einsatzzeiten im Core zurückzuführen ist.
Die Brennstoffpartikel bestehen aus spaltbarem Uran (U-235) sowie dem nicht spaltbaren U-238. Ein Teil der Partikel enthält Thorium (Th-232) statt U-238. Im Laufe der Jahre waren in dem Reaktor zur Brennelemententwicklung unterschiedliche Brennelemente getestet worden. Die Partikel sind mit Siliziumcarbid beschichtet („coated particles“), um die Spaltprodukte zurückzuhalten. Da alle Brennelementkugeln (unterschiedlich lange) im Reaktor waren, enthalten sie – neben unverbrauchtem Kernbrennstoff – u.a. Plutonium (Pu-239, entstanden aus U-238) und Uran-233 (entstanden aus Th-232) sowie die Spaltprodukte.

Wie gefährlich sind die Kugeln?

Spaltprodukte aus der Kernspaltung sind instabil und daher radioaktiv; sie senden ionisierende Strahlung aus (Alpha-, Beta- oder Gammastrahlung). Diese Strahlung ist – je nach Spaltprodukt – unterschiedlich energiereich und hat unterschiedliche Reichweiten. Die Strahlung, die von den Kugeln ausgeht, ist sehr hoch und damit sehr gefährlich. Die Kugeln müssen daher besonders verpackt und gelagert werden, um den Schutz von Mensch und Umwelt zu gewährleisten. In seiner gegenwärtigen Form ist der Kernbrennstoff in den abgebrannten AVR-Brennelementen nicht waffentauglich.

Die AVR-Brennelemente selbst bestehen im Wesentlichen aus dem Matrixmaterial Pyrokohlenstoff, das unter normalen Bedingungen nicht brennbar ist. Dies wurde bei Brandversuchen mit Kerosin nachgewiesen, wobei selbst nach einer Branddauer von mehr als einer halben Stunde keine der Grafitkugeln gezündet hatte. Vielmehr sind die Flammen nach dem vollständigen Abbrennen des Kerosins selbständig erloschen. Der maximale Gewichtsverlust der Grafitkugeln lag deutlich unterhalb von einem Prozent.

Zwischenlager Jülich

Könnten Kugeln oder Behälter entwendet werden?

Ein unbefugter, ungenehmigter Abtransport von Behältern oder Diebstahl von Kugeln ist aufgrund der Bewachung, baulicher Barrieren und des Gewichts der Behälter nicht möglich.

Das derzeitige Zwischenlager für die AVR-Brennelementkugeln wird Tag und Nacht bewacht. Dadurch würde schon das Betreten des Lagers registriert und gemeldet. Ebenso ist es unmöglich, die Behälter unbemerkt zu öffnen. Dazu müssten mit verschiedenen Werkzeugen die Verschraubungen von insgesamt drei Deckeln gelöst und die Deckel abgehoben werden. Einer der drei Deckel wiegt allein etwa 1,5 t. Der dazu nötige Hallenkran ist über mehrere Schutzvorrichtungen gegen unbefugte Benutzung gesperrt.

Beladene Castoren dürfen nur unter besonderen Schutzvorrichtungen geöffnet werden. Das Öffnen ohne diese Schutzvorrichtungen wäre für einen möglichen Täter lebensgefährlich.

Wo lagern die Behälter derzeit?

Die Brennelementkugeln aus dem AVR befinden sich derzeit in einem Zwischenlager der JEN mbH auf dem Campusgelände des Forschungszentrums Jülich. Das Lager war gemäß § 6 Atomgesetz befristet bis zum 30. Juni 2013 genehmigt.

Wie ist der derzeitige Stand bezüglich der Genehmigung für das AVR-Behälterlager?

Die JEN mbH muss als Voraussetzung für die Erteilung einer Genehmigung für die weitere Aufbewahrung der AVR-Brennelemente im bestehenden AVR-Behälterlager in Jülich insbesondere Nachweise zum Prüfpunkt Erdbebensicherheit erbringen. Hierbei wird von der Genehmigungsbehörde (BfE) ein theoretisch denkbares Extremerdbeben (Wiederkehrperiode 100.000 Jahre) unterstellt, auf dessen Basis die JEN nach dem entsprechenden technischen Regelwerk den Nachweis der Erdbebensicherheit für das bestehende Zwischenlager erbringen muss. Diese neuen Anforderungen liegen deutlich über den zum Zeitpunkt des Baus und der Inbetriebnahme des AVR-Behälterlagers gültigen Anforderungen nach damaligem Stand von Wissenschaft und Technik.

Um diesen Nachweis zu führen, hatte bereits das Forschungszentrum externe Sachverständige mit den hierfür geforderten komplexen Untersuchungen und Berechnungen beauftragt. Sie kommen nach aufwendigen Erkundungsarbeiten des Untergrundes zu dem Ergebnis, dass der geforderte Nachweis der Erdbebensicherheit im Fall des vorausgesetzten Extremerdbebens nicht mit standardisierten Verfahren erbracht werden kann. Die maßgebliche technische Regel fordert in einem solchen Fall weiterführende Untersuchungen, welche derzeit durchgeführt werden.

Wer sind die zuständigen Behörden für das Zwischenlager?

Genehmigungsbehörde für das AVR-Behälterlager Jülich ist das Bundesamt für Strahlenschutz (BfE), atomrechtliche Aufsichtsbehörde ist das Ministerium für Wirtschaft, Innovation, Digitalisierung und Energie des Landes NRW (MWIDE).

CASTOR-Behälter Typ AVR

Welche Castoren Lagern in Jülich?

Es handelt sich bei den Behältern in Jülich um den Typ CASTOR®THTR/AVR. Diese Behälter sind wesentlich kleiner als CASTOR-Behälter für Brennelemente aus kommerziellen Kernkraftwerken, die aus den Medien bekannt sind (nur etwa ein Drittel des Volumens).
Der Castor vom Typ THTR/AVR ist ca. 2.70 m lang und besteht aus Sphäroguss; das ist Gusseisen mit Kugelgrafit. Jeder Behälter wiegt beladen etwa 27 t, in Transportkonfiguration etwa 32 t. Er kann daher nur mit dem Hallenkran und speziellen Fahrzeugen bewegt oder transportiert werden.
Die zuletzt aus den Medien bekannten CASTOREN, die nach Gorleben transportiert wurden, sind vom Typ CASTOR®V. Diese sind etwa 6 m lang und haben einen Durchmesser von rund 2,50 m. Im beladenen Zustand haben diese Behälter eine Masse von bis zu 117 Tonnen.Zum Transport, zur Lagerung und zum Strahlenschutz sind die Brennelementkugeln in 152 dieser Castoren vom Typ CASTOR®THTR/AVR verpackt. Jeder der Behälter enthält zwei Brennelementkannen mit jeweils etwa 950 Brennelementkugeln, d.h. insgesamt maximal 1900 Brennelementkugeln pro Behälter.

Wie sicher sind die Behälter?

Bei dem Behälter handelt es sich um einen Transport- und Lagerbehälter mit einer Typ B(U)-Zulassung, d.h. er ist zugelassen für den Transport und die Lagerung von bestrahlten Kernbrennstoffen. Um eine entsprechende Zulassung für den Behälter von der Genehmigungsbehörde, dem Bundesamt für Strahlenschutz, zu erhalten, sind im Zulassungsverfahren für den Behälter eine Vielzahl von Anforderungen zu erfüllen und nachzuweisen, die sich aus dem internationalen Transportrecht bzw. den Transportregularien der International Atomic Energy Agency (IAEA) ableiten. Dazu gehören Auslegungsnachweise und Tests für die Stabilität und den sicheren Einschluss des Inventars, die gesicherte Wärmeabfuhr, die Kritikalitätssicherheit (d.h. Schutz gegen Kettenreaktion) und eine ausreichende Abschirmung auch unter extremen Unfallbedingungen. Die entsprechenden Nachweise und Tests für den CASTOR wurden erfolgreich erbracht und die Zulassung erteilt.
Die CASTOR-Behälter, in denen die AVR-Brennelemente gelagert werden, sind für wesentlich höhere Aktivitäten ausgelegt. Die Entwicklung eines eigenen CASTOR-Behälters für niedrigere Aktivitäten wäre wegen der notwendigen Prüf- und Genehmigungsverfahren aber sehr viel aufwändiger gewesen.

Die Behälter gewährleisten daher bei Transport und Lagerung den Schutz des Personals, der Bevölkerung und der Umwelt vor dem radioaktiven Inventar und der davon ausgehenden Strahlung.

Die Brennelemente entwickeln Wärme; diese ist aber relativ gering und wird über die Behälterwand und von dort über die Raumluft abgegeben. Die Oberflächentemperatur der Behälter liegt normalerweise unter 30 °C.

Links zu Internetseiten:

Wie viel Strahlung tritt außerhalb der Behälter auf?

Die Behälter halten die radioaktiven Stoffe sicher zurück und schirmen die Strahlung fast völlig ab. Die mittlere Dosisleistung (das ist eine Maßeinheit für die Aufnahme ionisierender Strahlung pro Zeiteinheit) beträgt in 1 m Abstand nur etwa 1 Mikro-Sievert pro Stunde (μSv/h). Zum Vergleich: Die Dosis bei einem Kurzstreckenflug beträgt ca. 20 μSv, bei einem Langstreckenflug ca. 100 μSv, bei einer einzigen Röntgenaufnahme im Beckenbereich ca. 1500 bis 1800 μSv. Die mittlere jährliche Strahlendosis für alle Einwohner aus natürlichen Quellen beträgt durchschnittlich ca. 2100 μSv. Hinzu kommt noch die anthropogene (künstlich erzeugte) Strahlenbelastung durch die medizinische Anwendung radioaktiver Stoffe und ionisierender Strahlung. Dieser Anteil wird im Mittel mit 1900 µSv pro Jahr abgeschätzt, zusammen also etwa 4000 μSv pro Jahr.
Alle gesetzlichen Grenzwerte werden nicht nur sicher eingehalten, sondern weit unterschritten. Das Lager mit den Castoren kann ohne Gesundheitsgefährdung betreten werden.

Über welche Zulassung verfügen die Castoren?

Die Jülicher Castoren haben einen Dichtigkeitsnachweis für 40 Jahre. Für eine anschließende Nutzung ist ein neuer Dichtigkeitsnachweis zu erbringen. Da mit der Einlagerung der Behälter mit den AVR-Brennelementen in Jülich im Jahr 1993 begonnen wurde, bedeutet dies, dass im Jahr 2033 für die ersten Behälter ein solcher Dichtigkeitsnachweis neu zu erbringen ist.

Auf 20 Jahre begrenzt ist lediglich die atomrechtliche Genehmigung zur Aufbewahrung der Behälter im Zwischenlager in Jülich, die 1993 erteilt wurde und am 30.6.2013 ausläuft. Auf die Dichtheit der Behälter hat dies jedoch keine Auswirkungen. Dies hat die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) zuletzt im Jahr 2003 in einem Gutachten bestätigt.

Daneben verfügen die Behälter über eine verkehrsrechtliche Zulassung für den Transport. Die Zulassungen selbst werden vom Bundesamt für Strahlenschutz grundsätzlich nur befristet erteilt. Anschließend muss jeweils eine Zulassungsverlängerung beantragt werden, um die Behälter weiter als Transportbehälter nutzen zu können. Bei Behältern, die überwiegend zur Zwischenlagerung eingesetzt werden, kann die Zulassung für einen Zeitraum von bis zu zehn Jahren erteilt werden. Im Falle der in Jülich lagernden Castorbehälter wurde diese Behälterzulassung zuletzt im Jahre 2007 für 10 Jahre bis 2017 erteilt.

Wie werden die Behälter Strahlenschutzüberwacht?

Die aktuellen Dosisleistungen werden gemessen und protokolliert. Die Dichtheit der Behälter wird dauerhaft überwacht. Dazu sind die Behälter an ein spezielles Behälterüberwachungssystem angeschlossen.

Sind die Behälter zur Endlagerung zugelassen?

Vor dem Hintergrund, dass es bis dato kein genehmigtes und annahmebereites Endlager für bestrahlte Kernbrennstoffe in Deutschland gibt, existiert mangels Vorgaben und Annahmebedingungen auch noch kein Behälter mit einer entsprechenden Endlagerzulassung. Dies trifft natürlich auf alle heute in Deutschland existierenden Behälter mit bestrahlten Kernrennstoffen zu, nicht zuletzt auch auf die in Ahaus schon befindlichen 305 CASTOR THTR/AVR-Behälter mit den THTR-Brennelementen. Es ist also völlig offen, in welcher Konfiguration die Brennelemente ins Endlager kommen bzw. ob ein Umpacken notwendig sein wird oder nicht.

Verschiedenes

Wurden AVR-Brennelemente in die Schachtlage Asse gebracht?

Das Forschungszentrum Jülich hat keine abgebrannten Brennelementkugeln aus dem AVR-Leistungsbetrieb an die Asse abgegeben.
Das Forschungszentrum Jülich hat in den Jahren 1968 bis 1978 insgesamt 13.325 Gebinde mit schwach- und mittelradioaktiven Abfällen an die Asse abgegeben. Dabei handelte es sich um 13.324 Fässer und eine Co-60-Quelle.
Bei den radioaktiven Abfällen handelt es sich um schwach- und mittelradioaktive Abfälle, die in den 60er und 70er Jahren in der damaligen Kernforschungsanlage Jülich im Rahmen von Forschungs- und Entwicklungsarbeiten angefallen sind, auf Grund vertraglicher Verpflichtungen von Anliegerfirmen des Forschungszentrums, z.B. Betriebsabfälle der AVR GmbH, sowie von der Landessammelstelle des Landes Nordrhein-Westfalen stammen.
Die einzulagernden radioaktiven Abfälle wurden vor Anlieferung bei der zuständigen Gesellschaft für Strahlen- und Umweltforschung mbH, Betriebsabteilung für Tiefenlagerung, angemeldet. Erst nach deren Zustimmung wurden sie angeliefert und wurde die Einlagerung vorgenommen.
Bei den 13.324 Fässern mit radioaktiven Abfällen handelte es sich um 13.108 Stück 200-l-Fässer und 216 Stück 400 l-Fässer. Davon wurden 474 Fässer und die Co-Quelle jeweils in einer so genannten verlorenen Betonabschirmung eingelagert. Bei diesen verlorenen Betonabschirmungen handelt es sich um Behälter mit dicken Wänden aus inaktivem Beton, der die Strahlung wirkungsvoll abschirmt.
Zu den eingelagerten Gebinden gehören auch 8 Fässer mit Kernbrennstoffen, die in E1-Abschirmbehältern angeliefert wurden. Bei diesen Abschirmbehältern handelt es sich um Transportbehälter mit dicken Wänden aus Stahl, die die Strahlung besonders wirkungsvoll abschirmen. In zwei dieser acht Fässer befinden sich auch AVR-Brennelemente / Brennelementkugeln, die zuvor zu Testzwecken in einem Forschungsreaktor, also nicht im AVR, bestrahlt und anschließend im Rahmen von Forschungsarbeiten untersucht wurden. In keinem dieser Gebinde sind AVR-Brennelemente enthalten, die im AVR-Reaktor eingesetzt wurden. Das Material in diesen einzelnen Gebinden stammt nicht aus dem „AVR-Leistungsbetrieb“. Bei der Ablieferung betrug die mittlere Aktivität der Fässer zwischen 90 und 220 Ci (ca. 16,5 TBq/m³ und 41 TBq/m³).
Radioaktive Abfälle werden in Abhängigkeit von der Radioaktivität (a) vielfach in schwachradioaktiv (a <0,1 TBq/m³), mittelradioaktiv (0,1 < a < 1000 TBq/m³) und hochradioaktiv (a>1000 TBq/m³) eingestuft. Beim größten Teil der an die Schachtanlage abgelieferten radioaktiven Abfälle handelte es sich um schwach radioaktive Abfälle, allerdings wurden auch mittelradioaktive abgeliefert, darunter auch die oben genannten acht Fässer mit Kernbrennstoffen.
Zusammenfassend ist festzuhalten, dass die damalige Kernforschungsanlage Jülich in den Jahren 1968 bis 1978 insgesamt 13.325 Gebinde mit schwach- und mittelradioaktiven Abfällen an die Asse abgegeben hat, darunter 8 in E1-Abschirmbehältern angelieferte Gebinde (200 l Fässer), die Kernbrennstoffe enthielten, u.a. auch Testbrennelemente und Brennelementkugeln, die zu Forschungszwecken neutronenbestrahlt wurden. Außerdem sind auch sogenannte Grafit- und Absorberkugeln in Fässern an die Schachtanlage Asse abgegeben worden. Bei diesen Grafit- und Absorberkugeln handelt es sich um Kugeln, die keinen Kernbrennstoff enthalten.
Alles, was das Forschungszentrum an die Asse abgegeben hat, war angemeldet und genehmigt. Alle Angaben liegen dem Bundesamt für Strahlenschutz und dem Untersuchungsausschuss des Niedersächsischen Landtags vor.