11.10.2022 Transport- und Lagerbehälter für radioaktive Stoffe sicher abdichten

Federunterstützte Metalldichtungen mit Aluminium(Al)- oder Silber(Ag)-Ummantelung werden u.a. in Behältern für Wärme entwickelnde radioaktive Abfälle eingesetzt, da diese Dichtungen eine sehr gute Dichtheit gewährleisten sowie Langlebigkeit und Beständigkeit gegenüber erhöhten Temperaturen und radioaktiver Strahlung aufweisen. Damit sind sie z.B. Dichtungen aus Polymeren bzw. Gummi deutlich überlegen, da Gase durch Polymere hindurch permeieren können und das organische Material leichter oxidieren bzw. degradieren kann. Das Funktionsprinzip einer Federkern-Metalldichtung beruht auf der Anpresskraft der Spiralfeder im verpressten Zustand der Dichtung sowie auf dem Formschluss der weicheren Umhüllung aus Al oder Ag mit den Dichtflächen. Dieser Formschluss ergibt sich durch plastische Deformation und Fließvorgänge des eher weichen Mantelmaterials infolge der Anpresskraft der Feder. Andererseits folgt aus der plastischen Verformung des Mantels aber auch eine Verringerung der Manteldicke über der Zeit, was zu einer entsprechenden Rückstellung der Feder und Verringerung der Anpresskraft führt. Die Charakterisierung der Relaxations -und Kriecheigenschaften der Dichtungen ist, insbesondere im Hinblick auf die Zeiträume der Zwischenlagerung von Behältern für Wärme entwickelnde radioaktive Abfälle von mehreren Jahrzehnten und das dabei zu gewährleistende hohe notwendige Dichtheitsniveau, bedeutsam. Auch wenn die Sicherheit solcher Behälter wie z.B. vom Typ CASTOR® und den verwendeten Dichtungen vielfach belegt wurde, sind sie Gegenstand andauernder Forschung, etwa im Hinblick auf eine absehbar benötigte verlängerte Zwischenlagerdauer. Aus diesem Grund werden an der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) im Fachbereich 3.4 „Sicherheit von Lagerbehältern“ seit über 20 Jahren Versuche an solchen Metalldichtungen durchgeführt. Dabei sollen zusätzliche Erkenntnisse hinsichtlich der Sicherheitsreserven der Dichtungen in unterstellten Störfallszenarien (axiale Bewegung des Deckelsystems bzw. Aufweitung der Nutgeometrie) und insbesondere detailliertere Erkenntnisse zum Langzeitverhalten gewonnen werden. Im „Jahrbuch Dichtungstechnik 2014“ wurde der Stand nach 3,5 Jahren Alterung bei Raumtemperatur (RT) und 150 °C sowie nach zwei Jahren Alterungsdauer bei 100 °C vorgestellt [1]. Im aktuellen Beitrag werden aktualisierte Ergebnisse dieser Prüfreihen sowie der neu hinzugekommenen Versuche bei 75 °C und 125 °C vorgestellt.