Mängel in der Neutronenabschirmung bei CASTOR - Behältern

 Dipl. Phys. Udo Jentzsch, Fachgruppe Radioaktivität der BI Lüchow-Dannenberg e.V.


 Zusammenfassung

Messungen der Dosisleistungen an der Oberfläche von CASTOR - Behältern des Typs V/19 beweisen, daß im Mantel der Behälter unterhalb des Primärdeckels und oberhalb des Bodens Bereiche existieren, die keinen Neutronenmoderator enthalten. Da alle CASTOR - Behälter nach dem gleichen Konstruktionsprinzip aufgebaut sind, ist zu erwarten, daß dieser Mangel bei allen Typen zu beobachten ist unabhängig davon, ob sie für die Lagerung und den Transport von abgebrannten Brennelementen oder für Glaskokillen eingesetzt werden. Fehlender Neutronenmoderator hat eine erhöhte Intensität der Neutronenstrahlung zur Folge. Ob und gegebenenfalls für welchen CASTOR - Typ die Einhaltung von Grenzwerten durch diesen konstruktiv bedingten Mangel beeinträchtigt ist, kann nur durch Untersuchungen der genannten Bereiche beurteilt werden. Aus physikalischen Gründen ist zu erwarten, daß die Erhöhung der Neutronendosisleistung bei CASTOR - Behältern für Glaskokillen bedeutsamer ist als bei anderen.

Die vom Hersteller (GNB) veröffentlichten Längsschnitte durch CASTOR - Behälter zeigen den Mangel nicht. Im Bodenbereich wird eine lückenlose Neutronenabschirmung vorgetäuscht.

Die für den Transport und Lagerung verantwortliche Firma (GNS) entwickelte Prüfvorschriften zur Bestimmung der Dosisleistung. Diese Prüfvorschrift wurde vom TÜV und den zuständigen Behörden (BfS, BAM) genehmigt. Dabei wurden die Bereiche ohne Neutronenmoderator nur teilweise bzw. gar nicht berücksichtigt.

Gefordert wird ein Gutachten, in dem das geschilderte Phänomen untersucht wird, und eine entsprechende Revision der Prüfvorschriften.

Zur Vorgeschichte

Diskussionen über TÜV - Gutachten zu CASTOR - Behältern in der Fachgruppe Radioaktivität führten bereits 1996 zu dem Verdacht, daß es einen Bereich unterhalb des Primärdeckels von CASTOR - Behältern gibt, der für Neutronenstrahlung keine hinreichende Abschirmung hat. Schriftliche Anfragen an das Niedersächsische Umweltministerium (NMU) wurden stets ausweichend beantwortet, keine konkreten Antworten auf konkrete Fragen. Das Bundesamt für Strahlenschutz (BfS) hüllte sich in Schweigen. Anzeigen gegen das BfS und Eisenbahnbundesamt (EBA) wegen möglicher Strahlengefährdung von Personen wurden von den Staatsanwaltschaften unter Angabe nicht sachbezogener, formaler Gründe niedergeschlagen. Ein Einspruch gegen die Entscheidung der Staatsanwaltschaften wurde von den konsultierten Rechtsanwälten als chancenlos beurteilt und unterblieb deshalb.

Gefährdet durch Neutronenstrahlung erscheint uns der Personenkreis, der sich berufsbedingt in unmittelbarer Nähe eines CASTOR - Behälters aufhält. Ohne das Gefährdungspotential von Neutronenstahlung hier zu erörtern, sei jedoch darauf hingewiesen, daß nach neuen strahlenbiologischen Erkenntnissen das Potential bis zum Faktor 60 höher eingeschätzt wird als bislang offiziell angegeben. Die geltende Strahlenschutzverordnung (StSchV) stützt sich in seiner gesundheitsgefährdenden Bewertung der Neutronenstrahlung auf den Stand der Wissenschaft der sechziger Jahre. Eine Anpassung der StSchV an den Stand der Wissenschaft würde der derzeitigen Praxis des Atommülltourismus ein Ende bereiten.

Transparenz als Folge des Kontaminationsskandals

Der Kontaminationsskandal hat in der Öffentlichkeit hohe Wellen geschlagen. Insbesondere die von CASTOR - Transporten betroffene Bevölkerung im Landkreis Lüchow - Dannenberg war verunsichert. Die Kommunalpolitiker des Landkreises forderten umfassende Informationen über die Meßergebnisse, die im Rahmen des Strahlenschutzes an den CASTOR - Behältern, die sich im Zwischenlager Gorleben befinden, durchgeführt wurden. Strahlenschutzmessungen an CASTOR - Behältern beinhalten sowohl Bestimmungen der nicht festhaftenden Radioaktivitäten an den Oberflächen, - auf die hier nicht eingegangen werden soll -, und Dosisleistungsmessungen. Das NMU als Atomaufsichtsbehörde, ist sowohl zuständig für die Kontrolle der Einhaltung von betrieblichen Grenzwerten für die Einlagerung im Zwischenlager als auch für die Einhaltung der Grenzwerte für den Transport auf der Straße (Gefahrgutverordnung Straße GGVS) vom Bahnhof Dannenberg nach Gorleben. Für den Transport auf der Schiene (Gefahrgutverordnung Eisenbahn GGVE) ist das Eisenbahnbundesamt (EBA) verantwortlich. Das NMU kam der Aufforderung des Kreises nach und ermöglichte damit nicht nur die Einsicht in die Meßprotokolle, sondern auch in die Prüfvorschriften, mit denen die Einhaltung nationaler und internationaler Grenzwerte gewährleistet werden soll. Die Prüfvorschriften werden vom Betreiber, die Gesellschaft für Nuklear - Service (GNS), entwickelt und vom TÜV, Bundesamt für Strahlenschutz (BfS) und Bundesamt für Materialforschung (BAM) genehmigt.

Das EBA verweigerte bislang unter dem Vorwand des Datenschutzes jede Auskunft über die von ihr durchgeführten Messungen. Es gibt konkrete Hinweise, daß die Berufung auf den Datenschutz nur vorgeschoben ist, um Mängel des Strahlenschutzes zu vertuschen. Dafür seien zwei Beispiele genannt:

a) Das Meßprotokoll 4/614 vom 07.05 1996 weist lediglich zwei Meßwerte von den laut Prüfvorschrift vorgesehenen 22 Punkten für die Neutronendosisleistung aus, die noch dazu vom Betreiber (BLG) ermittelt wurden. (Anm.: Dieses Protokoll lag auch den Staatsanwaltschaften vor.)

b) Im Transportdokument für Radioaktive Stoffe (Glaskokillen aus La Hague) für den Transport Nr. VG 02 CA wurde vom Absender an den vorgesehenen Meßpunkten die Bewertung angegeben, daß die vorgeschriebenen Grenzwerte für nicht festhaftende Radioaktivität eingehalten wurden. Konkrete Meßwerte fehlen. Kontrollmessungen, die nach erfolgtem Transport vom EBA durchzuführen sind, sind im Protokoll nicht vermerkt.

 

Die Prüfvorschriften enthalten folgenden Vermerk:

Diese Prüfvorschrift darf nur mit Zustimmung der GNS Gesellschaft für Nuklear - Service mbH, Essen, ganz oder teilweise vervielfältigt bzw. Dritten zugänglich gemacht werden.

Ohne Kontaminationsskandal und der heftigen Reaktion der Öffentlichkeit wäre die zwischen den Bundesämtern, TÜV und Betreibern vereinbarte Geheimhaltung sicher fortgeführt worden. Wie unsere oben erwähnte Erfahrung zeigte, hielt sich die Atomaufsichtsbehörde des Landes bis zum Zeitpunkt des Skandals auch an diese Vereinbarung.

Prinzipieller Aufbau von CASTOR - Behältern

Der prinzipielle Aufbau der CASTOR - Behälter vom Typ V/19, Typ V/52 und Typ HAW 20/29 geht aus den Abbildungen hervor. Die Bilder sind den für die Öffentlichkeit bestimmten Informationen der Gesellschaft für Nuklear - Behälter m.b.H. entnommen. Ob und in wieweit diese Abbildungen die wesentlichen Merkmale richtig wiedergeben, läßt sich nur auf der Grundlage der Konstruktionszeichnungen beurteilen. Zweifel sind angebracht, wie unten gezeigt wird. Der CASTOR V/19 ist für Transport und Lagerung von 19 Brennelementen aus Druckwasserreaktoren bestimmt. Der CASTOR V/52 dient dem Transport und der Lagerung von 52 Brennelementen aus Siedewasserreaktoren. Der CASTOR HAW 20/28 CG wird für Transport und Lagerung von hochradioaktiven Müll aus den Wiederaufarbeitungsanlagen im französischen La Hague in Form von 20 bzw. 28 Glaskokillen eingesetzt.

Der Aufbau der genannten CASTOR - Typen ist im wesentlichen gleich. In der Wandung des Eisengußbehälters sind zylinderförmige Hohlräume vorhanden, in denen Moderatorstäbe aus Polyäthylen eingesetzt sind. Diese Moderatorstäbe und die Moderatorplatten am Boden und oberhalb des Primärdeckels sind wesentlichen Elemente zur Abschwächung der Neutronenstrahlung. Die Neutronenstrahlung entsteht bei atomphysikalischen Prozessen im Innern der Behälter. Wie den Längsschnitten durch die Behälter zu entnehmen ist, besteht zwischen der Neutronenmoderatorplatte oberhalb des Primärdeckels und den Moderatorstäben in den Wänden ein Bereich, der das Abschirmungsmaterial nicht aufweist. Wie von der Gesellschaft für Nuklear Service m.b.H. zu erfahren war, enthält der Stoßdämpfer, der diesen Bereich überdeckt, auch keine Bestandteile zur Neutronenmoderation und - absorption. Im Längsschnitt des CASTOR V/19 ist der Stoßdämpfer mit eingezeichnet. Unser Interesse galt der Frage, welchen Einfluß die fehlenden Neutronenabschirmung auf die Intensität der Neutronenstrahlung unter dem Aspekt der Einhaltung von Grenzwerten hat.

Grenzwerte für Dosisleistungen

Für den Umgang mit Radioaktivität besteht ein für den Laien kaum zu durchschauendes kompliziertes Regelwerk, bestehend aus gesetzlichen Vorschriften, behördlichen Auflagen und Prüfvorschriften. Wegen der Bedeutung der Grenzwerte für unser Thema sollen einige Erläuterungen dazu dennoch gemacht werden.

Radioaktive Strahlung wirkt sich auch in kleinen Dosen schädigend auf den menschlichen Organismus aus. In der Strahlenschutzverordnung (StrSchV) ist daher festgelegt, daß im Umgang mit Radioaktivität oder an atomaren Anlagen, die Strahlung in die Umgebung abgeben, die Strahlenbelastung so gering wie möglich zu halten ist (ALARA - Prinzip). Diesem Prinzip versuchen staatliche Genehmigungsbehörden ( z.B. BfS) Rechnung zu tragen, indem sie für genehmigungspflichtigen Umgang mit Radioaktivität oder für die Errichtung atomarer Anlagen Grenzwerte festlegen. Die von den Behörden festgelegten Grenzwerte sind in der Regel niedriger als die Grenzwerte in der StrSchV. Es wurde z.B. für das Lager für CASTOR - Behälter (TBL) in Gorleben vom BfS festgelegt, daß an den Grenzen des Grundstückes die Dosisleistung von 0,3 mSv pro Jahr ( 1,5 mSv in der StrSchV) nicht übersteigen darf. Um diesen Grenzwert einhalten zu können, wurden für die einzulagernden CASTOR - Behälter Grenzwerte für die maximale mittlere Oberflächendosisleistungen festgelegt - für Gammastrahlung 0,100 mSv/h, in Ausnahmefällen 0,130 mSv/h,- für Neutronenstrahlung 0,150 mSv/h, in Ausnahmefällen 0,195 mSv/h. Um die Einhaltung dieser Grenzwerte zu überprüfen, sind Messungen der Dosisleistungen erforderlich, deren Art und Umfang in Prüfvorschriften vorgegeben sind.

Erkenntnisse aus diesen Messungen werden zur Orientierung genutzt, um die Einhaltung der in den Gefahrgutverordnungen für den Transport auf Straße und Schiene (GGVS, GGVE) gesetzlich festgelegten Grenzwerte zu überprüfen. Für den Transport von CASTOR - Behältern ist festgelegt, daß die Summe der Dosisleistungen von Gamma- und Neutronenstrahlung an keinem Punkt der Oberfläche des Transportfahrzeuges bzw. Waggons die Dosisleistung von 2 mSv/h und in 2 Meter Entfernung 0,1 mSv/h überschritten wird. Die Prüfvorschriften bilden den Kern jeder wirksamen Überwachung. Werden Gefahrenquellen in den Prüfvorschriften bewußt oder unbewußt übersehen, so bleiben sie unentdeckt. Die Mängel in der Prüfvorschrift sind dafür verantwortlich, daß Grenzwertüberschreitungen der Kontamination an Oberflächen von CASTOR - Behältern in Frankreich erkannt wurden, den deutschen Atomaufsichtsbehörden jedoch verborgen blieb. Es besteht der Verdacht, daß im Falle der CASTOR - Strahlung ein ähnlicher Sachverhalt gegeben ist.

Prüfvorschriften

Die Prüfvorschrift 43/1 (Meßstellenplan) legt die Punkte an der Oberfläche des CASTOR fest, an denen die Dosisleistung für Gamma- und Neutronenstrahlung bestimmt werden soll. Diese Vorschrift gilt für CASTOR - Behälter, die für Transport und Lagerung von abgebrannten Brennelementen innerhalb Deutschlands eingesetzt werden. Die Länge des Behälters V/19 wird von Oberkante des Behälterkörpers bis Unterkante mit L = 5862 mm angegeben. Ein Vergleich mit der Vermaßung des Langschnitts L = 5888 mm ergibt eine geringe, unerklärbare Differenz von 26 mm. Der erste Meßpunkt liegt entsprechend der Prüfvorschrift 419 mm unterhalb der Oberkante des Behälters V/19, einem Bereich also der von den Moderatorstäben nicht abgedeckt wird. Er liegt oberhalb der Unterkannte des Primärdeckels, die mit 467 mm angegeben ist.

Der Verlauf der Gamma - Dosisleistung zeigt das zu erwartende Ergebnis. Zum einen nimmt der Abbrand der Brennelemente zu den Enden hin ab, zum anderen haben die Brennelemente oben und unten eine Zone, die kein spaltbares Material enthält. Die Gamma - Dosisleistung muß daher zu den Rändern hin stark abfallen. Die in der Abbildung an den Meßpunkten eingefügten Zahlen geben den Abstand (in mm) von der Oberkante des Behälters an. Dabei wurde eine Länge des Behälters von 5862 mm unterstellt. Unsere Vermutung, daß die Neutronen - Dosisleistung wegen des fehlenden Neutronenmoderators nicht wie die Gamma - Dosisleistung im Primärdeckelbereich (419 mm) entsprechend geringer wird, bestätigen die Messungen. Dieser Meßpunkt liegt jedoch nicht am Ort des zu erwartenden Maximums der Neutronen - Dosisleistung. Überraschend ist der Neutronen - Dosisleistungsanstieg bei 5443 mm. Dieser Anstieg ist nur zu verstehen, wenn auch oberhalb des Bodens kein Neutronenmoderator vorhanden ist, d.h. die Moderatorstäbe reichen nicht wie im Längsschnitt des Behälters V/19 von der GNB angegeben bis zur Moderatorplatte des Bodens. Der Meßpunkt liegt knapp (419 mm) oberhalb der Oberkante des Bodens (396 mm). Die Ausdehnung der Zone ohne Moderatormaterial im oberen und unteren Bereich des Behälters ist unbekannt. Die maximalen Neutronen - Dosisleistungen in diesen Bereichen werden von der Prüfvorschrift nicht erfaßt. Die veröffentlichten Zeichnungen der GNB täuschen Abschirmung vor, die so nicht vorhanden ist.

Den Fachleuten vom TÜV, BfS und BAM sind die Konstruktionszeichnungen bekannt, aus denen die Schwachstellen der Abschirmung eindeutig zu ersehen sind. Warum wurden diese Stellen nicht in die Prüfvorschrift aufgenommen? Warum werden diese Stellen im Gutachten des TÜV nicht erwähnt? Zufall oder Absicht?

Es mag sich nach Untersuchungen dieser Abschirmmängel herausstellen, daß bei den CASTOR - Behältern, die für Brennelemente bestimmt sind, die erhöhte Neutronendosisleistung aus Sicht des Strahlenschutzes von geringerer Bedeutung ist. Der Grund dafür könnte sein, daß an den genannten Stellen nur gestreute Neutronen austreten können. Wie bereits erwähnt, enthalten die Brennelemente an den Enden kein spaltbares Material. Anders liegen die Verhältnisse jedoch bei den CASTOR - Behältern für Glaskokillen. Wie aus der Abbildung des CASTOR 20/28 CG hervorgeht, füllen die Glaskokillen den Innenraum vollständig aus. Es muß befürchtet werden, daß nicht nur die Streustrahlung, sondern die intensivere Direktstrahlung zur Erhöhung der Neutronendosisleistung beiträgt. Im Meßstellenplan der Prüfvorschrift 43/1 ist für den Bereich, in dem Neutronenmoderator fehlt, kein Meßpunkt vorgesehen (s. Abbildung). Auch der Meßstellenplan der Fa. Transnucleaire sieht keinen Meßpunkt in dem fraglichen Bereich vor mit Ausnahme des Punktes 30. Am Meßpunkt 30 werden aber keine Messungen mit der Begründung vorgenommen, daß die Behälter mit Stoßdämpfer angeliefert werden, und damit der Meßpunkt nicht zugänglich ist. Die Meßergebnisse, die an den letzten beiden 1997 in Gorleben eingelagerten CASTOR - Behältern registriert wurden, vermitteln daher nur einen Eindruck über die Fertigungstoleranzen bei der Herstellung von Glaskokillen.

 

Als Fazit bleibt festzuhalten: Die CASTOR - Behälter haben in der Nähe des Bodens und des Deckels kostruktionsbedingt Bereiche unbekannter Größe, die kein Neutronenmoderator enthalten. Diese Abschirmungsmängel führen in Folge zu erhöhten Neutronendosisleistung an der Oberfläche. Die Prüfvorschriften zur Dosisleistungsbestimmung sind so gestaltet, daß diese Mängel nur teilweise, - CASTOR - Behälter für Brennelemente -, oder gar nicht, - CASTOR - Behälter für Glaskokillen -, erfaßt werden.

 


Verzeichnis der Abbildungen (derzeit noch nicht im Web verfügbar!)

1. Mängel bei der Strahlenschutzüberwachung beim Eisenbahnbundesamt

a) Meßprotokoll 4/614 vom 07.05.1996

b) Protokoll zur Kontaminationsüberwachung für Waggon No 5 018 -8

2. CASTOR - Behälter

a) GNB: CASTOR V/19, Längsschnitt

b) GNB : CASTOR V/52

c) CASTOR HAW 20/28 CG

3. Prüfvorschriften

a) Meßstellenplan: Behälter für Leichtwasserreaktor - Brennelemente (LWR - BE) nach PV 43/1

b) Meßergebnisse der Gamma- und Neutronendosisleistungen nach PV 43/1 an CASTOR - Behältern des Typs V/19

c) Meßstellenplan: Behälter für HAW - Kokillen nach PV 43/1

d) Radiologisches Meßprotokoll für Behälter von TRANSNUCLEAIRE

e) Meßergebnisse der Gamma- und Neutronendosisleistungen nach TRANSNUCLEAIRE an CASTOR - Behältern des Typs HAW 20/28

Bearbeitet am: 31.03.1999/ad


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