FS-JAHRESTAGUNG HERINGSDORF AUF … · • RFR 5/75: Gewährleistung der ständigen Erfassung der...

DER ROSSENDORFER FORSCHUNGSREAKTOR

– BETRIEB UND RÜCKBAU AUS SICHT DER EMISSIONSÜBERWACHUNG

B. Bauer1), A. Beutmann1), W. Boeßert2), K. Jansen2), M. Kaden1), J. Scheibke1), M. Walter2) 1) VKTA – Strahlenschutz, Entsorgung, Analytik, Dresden, Deutschland 2) vormals VKTA Dresden, Deutschland

FS-JAHRESTAGUNG HERINGSDORF AUF USEDOM, 25. – 30.09.2016

M. Kaden, FS-Tagung 2016, Heringsdorf auf Usedom

September 2016

Folie 2

Der Rossendorfer Forschungsreaktor – Betrieb und Rückbau aus Sicht der Emissionsüberwachung

ZUR HISTORIE

• Nach Freigabe der zivilen Kernforschung in Deutschland

durch den alliierten Kontrollrat: 18.04.1955: Abkommen zwischen der UdSSR und der DDR zur Lieferung eines 2 MW-Forschungsreaktors und eines 25 MeV-Zyklotrons

• 01.01.1956: das Zentralinstitut für Kernphysik (ZfK) - später: für Kernforschung - wird als größte Kernforschungseinrichtung der DDR mit vorläufigem Sitz in Dresden (später Forschungsstandort Rossendorf (FSR)) gegründet.

• 14.12.1957: Inbetriebnahme des Rossendorfer Forschungsreaktors (RFR) , erster Kernreaktor der DDR und zweiter deutscher Reaktor (FRM Garching: 31.10.1957)


September 2016

Folie 3


ZUR ANLAGE

• Heterogener, wassermoderierter und –gekühlter des sowjetischen Typs WWR-SM mit anfangs 2MW, später

10MW thermischer Leistung

• Spaltzone von 60 cm Ø x 60 cm Höhe, 130 Brennelemente (UO2 / Al-Matrix mit 36% angereichertem 235U), bei Zyklusbeginn ca. 4,7 kg

• 10 horizontale Strahlrohre für Neutronenexperimente, in der Spaltzone 39 Vertikalbestrahlungskanäle für ca. 45 dm³ Material

• Drei Handregler mit je 2 Borkarbid-Absorberstäben, ein automatischer Regelstab aus austenitischem Stahl

• Primärkreislauf mit vier Hauptumwälzpumpen, Wärmeübertragern und Notkühlsystem, Sekundärkreislauf mit zwei Trockenkühltürmen

• Abluftanlage mit separatem Filter- und Ventilationshaus, automatische Filterung bei Überschreitung von zulässigen Aktivitäts- konzentrationen, Fortluftkamin mit 42m Höhe


September 2016

Folie 4


ZUR BETRIEBSPHASE

• 1957 Inbetriebsetzung mit 2 MW Reaktorleistung • 1965 Leistungssteigerung auf 4 MW durch Einsatz aufgerauter Brennelemente für besseren Wärmeübergang

• 1970 Genehmigung zum 6 MW Dauerbetrieb (vergrößerter Reaktorkern)

• 1975 Zustimmung zum Dauerbetrieb mit 10 MW unter 18 Auflagen, darunter:

• RFR 2/75: monatliche Berichterstattungen (Auswurf radioaktiver Gase, Aerosole und Flüssigkeiten; Messungen der Umgebungsüberwachung und Meteorologie …)

• RFR 5/75: Gewährleistung der ständigen Erfassung der Radioaktivität der Abluft nach Edelgasen, Iod und Aerosolen sowie zentrale Registrierung dieser Werte … (und) meteorologischer Parameter…

• RFR 6/75: Ausarbeitung eines Umgebungsüberwachungsprogramme … die erst 1981 vollständig erfüllt werden konnten …

• 1987-1989 vollständige Rekonstruktion, u.a. neuer Reaktortank, Januar 1990 in Betrieb mit 10 MW

• 27.06.1991 Abschaltung, einen Tag später aufsichtliche Anordnung über die Einstellung des Betriebes… 1993 Beschluss der Sächsischen Staatsregierung: „Aufgrund des eingeschränkten Wertes … im Verhältnis zu den hohen Kosten für seine Wiederinbetriebnahme ist der RFR stillzulegen.“


September 2016

Folie 5


ZU STILLLEGUNG & RÜCKBAU

• 1994 Antrag auf Genehmigung zur Stilllegung und zum Abbau des RFR • 1998 Erste Genehmigung zur Stilllegung des RFR

• 2001…2018 Rückbau im Rahmen der dritten und vierten Genehmigung zur Stilllegung und Abbau des RFR


September 2016

Folie 6


EMISSIONSÜBERWACHUNG FORTLUFT I

1957 „Dosimetrische Luftprüfanlage“ (DLPA) mit

• 25-Liter-Durchfluss-Ionisationskammer zur Luftkontrolle im Fortluftschornstein, Aufzeichnung, • vorgeschaltetes Aerosolfilter • Strommessung mit Typ „KAKTUS“-Messgeräten …


September 2016

Folie 7


EMISSIONSÜBERWACHUNG FORTLUFT II

1965 erste Änderung der DLPA

• Schwingkondensatorelektrometerverstärker • Verlagerung der Anzeigen in die Reaktorwarte • Registrierung der Fortluftaktivitätskonzentration • Neue Gasprobenentnahmestelle zur

Berücksichtigung des schrauben- förmigen Fortluftstromes

1975 Erweiterung mit neuen eigenständigen Messeinrichtungen • Aerosolradiometer mit eigener Entnahmestelle im Fortluftkamin • Szintillationsmesskanal zu separaten Gasaktivitätskonzentrationsmessung im Fortluftkamin • Iodsammler (Aktivkohle) vom Typ „KALINA“ …

ab 1976 konnte damit der Meldepflicht für Emissionswerte entsprochen werden


September 2016

Folie 8


EMISSIONSÜBERWACHUNG FORTLUFT III

1987 Ergänzung der DLPA durch die Stationäre Fortluftkontrollanlage – Eigenentwicklung

• neue Probeentnahmeeinrichtung (8-fach-Spinne) 3,5 m unter OK Fortluftkamin

• Anordnung mit Aerosolfilter, Iod-Faserfiltern (AgNO3-getr. Kieselgel), und DIK 1L; das Iod-Messfilter wurde kontinuierlich mittels NaI-Szintillationssonde gemessen, die Analyse erfolgte seriell über 100 Kanäle

• Iod-131 und Edelgase (summarisch kontinuierlich)

• Aerosole (Laboranalyse)


September 2016

Folie 9


EMISSIONSÜBERWACHUNG FORTLUFT IV

1993 Neukonzipierung gemäß REI und KTA im Rahmen des „Radiological Environmental Monitoring System“ (REMSY), Ausrüstung:

• Aerosolmonitor • Aerosolsammler mit 200mm-Glasfaserfilter • Iodsammler mit AC6120/DSM11 • H-3/C-14-Sammler


September 2016

Folie 10


EMISSIONSÜBERWACHUNG FORTLUFT V

• 2001 Einstellung der Radioiod-Überwachung,

vorher noch diskutiert: I-129-Überwachung, aber nach INTERATOM-Gutachten zu geringe Erzeugung – keine radiologische Relevanz

• 2006 Einstellung der Tritium-/C14-Überwachung nach Leerung der Lagerbecken

• 2012 Einstellung der Fortluftüberwachung infolge des Rückbaufortschritts, Demontage Fortluftkamin

• 2012/2013 nochmals temporäre Fortluftüberwachung mit extra errichtetem 10m-Kamin beim Rückbau des Filter- und Ventilatorhauses nur mittels Aerosolsammler


September 2016

Folie 11


EMISSIONSÜBERWACHUNG FORTLUFT – ABLEITUNGEN WÄHREND DER BETRIEBSPHASE


September 2016

Folie 12


EMISSIONSÜBERWACHUNG FORTLUFT – ABLEITUNGEN WÄHREND DER RÜCKBAUPHASE


September 2016

Folie 13


EMISSIONSÜBERWACHUNG FORTLUFT – ABLEITUNGEN CO-60, CS-137 & AM-241 WÄHREND DES RÜCKBAUS

Remobilisierung durch hohe Staubfracht

Abbau Auskleidung, Einbauten Heiße Kammern

Abbau Auskleidung Lagerbecken AB2

Beräumung Heiße Kammern 3

Rückbau 1. Kühlkreislauf

Demontage Reaktorbehälter


September 2016

Folie 14


EMISSIONEN MIT FORTLUFT IV – GAMMASPEKTROMETRIE, CO-60-, CS-137- UND AM-241; ABLEITUNGEN IN BQ • Starke Streuung der Werte in den Jahren 2002-2005 Freisetzung unterschiedlicher Quellterme • geringere Streuung der Werte ab 2008 Remobilisierung bereits abgelagerter Radionuklide • relative Zunahme von Am-241 (Nachbildung aus Pu-241,

längere Halbwertszeit, aber auch zusätzlicher Quellterm …)


September 2016

Folie 15


EMISSIONEN MIT FORTLUFT V – PLUTONIUMISOTOPE; ABLEITUNGEN IN BQ • starke Korrelation Pu-238, Pu-239/240 es dominiert ein Pu-Quellterm • weniger Pu-241, Pu-239/240-Korrelation bei niedrigen Aktivitäten Messunsicherheiten bei Pu-241 mittels LSC bei niedrigen Aktivitäten?


September 2016

Folie 16


EMISSIONEN MIT FORTLUFT VII – URAN-ISOTOPE; ABLEITUNGEN IN BQ • Nachweis von U-235 (Kernbrennstoff ca. 36 % U-235) selten , keine Korrelation U-Pu • Aktivitätsverhältnis U-234/U-238 ~1, Ableitung U-238 & U-234 insbesondere nach 2008 Uran-Nuklide nicht aus Kernbrennstoff Uran-Nuklide aus Rückbau Beton-Strukturen (Reaktor, Heiße Kammern) bilanzierte Ableitung: natürlicher Urangehalt im Beton


September 2016

Folie 17


DISKUSSION VON EMISSIONEN I – VERGLEICH ABSCHÄTZUNG & BILANZ

Nuklid Abschätzung NIS 1996

Bilanzierte Ableitungen 2001–2010

Verhältnis Bilanz / Abschätzung

[Bq] [Bq]

Cs-137 7,1E+04 2,4E+06 34

Co-60 1, 9E+05 1,7E+05 0,9

Sr-90 4,9E+04 8,6E+05 17

Pu-241 – 7,2E+05 –

Am-241 – 9,6E+04 –

Pu-238 2,4E+01 1,5E+04 600

Pu-239/240 2,4E+01 2,2E+04 910

U-234 4,9E+02 1,0E+04 21

U-235 6,1E+00 9,5E+01 15

U-238 2,5E+02 5,8E+03 23


September 2016

Folie 18


DISKUSSION VON EMISSIONEN II – FAZIT RÜCKBAU-EMISSIONEN (MIT FORTLUFT) • Die Ableitungen am Anfang des Rückbaus entstanden durch die unmittelbar

durchgeführten Arbeiten, es wurden spezifische Nuklidvektoren beobachtet

• Spätere Ableitungen entstanden durch Remobilisierung bereits abgelagerter schwebstoffgebundener Radionuklide mit relativ konstantem Nuklidvektor

• Ableitungen wurden durch Zwischenfälle während des Rückbaus dominiert, was insbesondere als Kontamination vorliegende Radionuklide betrifft

• Ableitungen von Aktivierungsprodukten können wahrscheinlich plausibel abgeschätzt werden

• Ableitungen von Radionukliden, die als Kontamination vorliegen, wurden bei der rechnerischen Abschätzung unterschätzt

• Abschätzung von Ableitungen von Am-241 wird durch die anspruchsvolle Analytik des Mutternuklides Pu-241 (Beta-Strahler 20 keV, Halbwertszeit 14,4 a) erschwert


September 2016

Folie 19


DER FORSCHUNGSSTANDORT 2016 – AM RFR FAST GRÜNE WIESE!


September 2016

Folie 20


VIELEN DANK FÜR IHRE AUFMERKSAMKEIT!

2035: ERSTER STROM AUS KERNFUSION !

HEUTE NACHMITTAG: EXKURSION U.A. ZUM STELLARATOR „WENDELSTEIN 7X“ Quellen: • Jahresberichte Zentralinstitut für Kernforschung & VKTA • Hieronymus et al.: Beiträge zur Geschichte des Rossendorfer Forschungsreaktors, 2007 • W. Boeßert & K. Jansen: persönliche Mitteilungen, 2014/2016

IN MEMORIAM RFR 1957…1991

FS-JAHRESTAGUNG HERINGSDORF AUF … · • RFR 5/75: Gewährleistung der ständigen Erfassung der...

Documents

Transcript of FS-JAHRESTAGUNG HERINGSDORF AUF … · • RFR 5/75: Gewährleistung der ständigen Erfassung der...