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Nukleare Entsorgung und Sicherheit

Jülicher Forscher am Institut für Energie- und Klimaforschung untersuchen, wie radioaktiver Abfall dauerhaft sicher entsorgt werden kann, und tragen durch die kontinuierliche Erweiterung und den Erhalt wissenschaftlicher Kenntnisse auf dem Gebiet der Reaktorsicherheit maßgeblich zum sicheren Betrieb kerntechnischer Anlagen weltweit bei.

In Deutschland ist für die schwach- und mittelaktiven Abfälle, die bei der Stromerzeugung aber auch bei anderen Anwendungen wie z.B. der Nuklearmedizin anfallen, das Endlager Konrad vorgesehen. Für die hochradioaktiven Abfälle ist noch kein Endlager vorgesehen – der Salzstock in Gorleben wird derzeit untersucht. Bei der aktuellen gesellschaftlichen Diskussion zur Endlagerung hochradioaktiver Abfälle steht der Nachweis der Sicherheit über sehr lange Zeiträume von bis zu mehreren hunderttausend Jahren an erster Stelle. Die Jülicher Forscher sind überzeugt, dass man physikalisch-chemische Grundgesetze zum Verhalten der hochradioaktiven Abfälle sehr wohl auf derartig lange Zeiträume anwenden kann. Der Grundlagenforschung kommt dabei eine zentrale Bedeutung zu.

Neben den Forschungsarbeiten zur direkten Endlagerung abgebrannter Brennelemente werden auch neue innovative Entsorgungskonzepte untersucht, die eine Alternative zur direkten Endlagerung darstellen können. Dazu gehören die Abtrennung bestimmter Radionuklide, deren Konditionierung in keramische Abfallformen sowie die Behandlung von Nukleargraphit.

Neben der Grundlagenforschung werden auch praxisnahe Forschungsthemen bearbeitet. Dazu gehört die Kernmaterialüberwachung in Zusammenarbeit mit dem Bundeswirtschaftsministerium und der internationalen Atomenergie Organisation (IAEO). Die zerstörungsfreie Charakterisierung von Abfallgebinden ermöglicht eine routinemäßige Kontrolle des Inhalts auf radiotoxische und chemotoxische Komponenten. Letztlich kann über die Produktkontrolle im Auftrag des Bundesamtes für Strahlenschutz sichergestellt werden, dass die Abfallgebinde, die in ein Endlager eingebracht werden, den gesetzlichen Rahmenbedingungen entsprechen.

Im Rahmen der Reaktorsicherheitsforschung entwickelt Jülich wissenschaftliche Methoden zur Beantwortung sicherheitsrelevanter Fragen für den Betrieb von Kernkraftwerken im In- und Ausland. Die mehrdimensionale Systemsimulation befasst sich insbesondere mit der Kopplung von Neutronik und Fluidmechanik und kann so zum Beispiel Fragestellungen zu Aspekten wechselnder Betriebsmodi (Volllast- / Teillastbetrieb) beantworten, die im Zuge der Energiewende in Deutschland an Bedeutung gewonnen haben. Mit besonderem Augenmerk auf die enge Verzahnung von Experiment und Simulation werden störfallrelevante Phänomene wie Wasserstofffreisetzung, Wandkondensation und Aerosolverhalten untersucht, die die Verbrennungslasten und den radiologischen Quellterm in einem Reaktorunfall maßgeblich definieren. Die Simulation der Vorgänge im Sicherheitsbehälter mittels Computational Fluid Dynamics (CFD) ist dabei ein wichtiges Zukunftsfeld.


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