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Optimierung der Lagerung hochradioaktiver Brennstäbe durch kleinteilige Verpackung in Steinzeugröhren

Eric Hoyer, 24.–25. Mai 2025

25.05.2025    477

1. Zielsetzung

Statt der bisherigen Lagerung in Großeinheiten (z. B. 24 Brennstäbe pro CASTOR-Behälter, 2 Mio. € Kosten, ca. 40 Jahre Lagerdauer), wird eine neue, wirtschaftlichere und sicherere Methode der Einzellagerung vorgeschlagen. Diese reduziert Risiken, Kosten und verbessert die Langzeitsicherheit.

2. Vorteile kleinteiliger Einzellagerung

• Steinzeugrohre mit hoher Temperatur- und Druckresistenz (mind. 1.000 Jahre Haltbarkeit)

• Einzelverpackung je Brennstab, dadurch:

  • reduzierte Strahlungsdichte pro Einheit

  • individuelle Kontrolle, ggf. Entnahme

• Herstellungskosten ca. 5.000 € je Einheit

• Für den Preis eines CASTOR-Behälters (€2 Mio.) sind ca. 400 Einzelverpackungen möglich

• 400 Einzelverpackungen ersetzen ca. 16 CASTOR-Behälter (bei 24 Stäben pro CASTOR)

• Keine Notwendigkeit zur Umlagerung nach 40 Jahren

• System erweiterbar für geologische Langzeitspeicherung oder Energie-Nachnutzung

3. Technische Eigenschaften Steinzeugverpackung

• Temperaturfestigkeit > 1.000 °C

• Innen ggf. Schutzschicht (z. B. Glas, Keramik)

• Kein Eindringen von Wasser bei doppeltem Dichtungssystem

• Rohrtyp industriell verfügbar (z. B. Kanalsysteme, Hochtemperaturanwendungen)

• Ausführung: einteilig gegossenes Bodenstück, zweiteiliges System mit innerer und äußerer Hülle möglich

• Empfehlung für Endlagerung: doppelte Hülle aus Steinzeug

• Möglichkeit zur Integration einer Aluminium- oder Bleischicht, abhängig vom Strahlungstyp des Brennstabs

Hinweis zur Strahlungsabschirmung: Aluminium und Blei sind bekannte Strahlungsschirme. Ihre Verwendung in Verbindung mit Steinzeug muss je nach Brennstabtyp angepasst werden. In der Endlagerung ist ausschließlich eine stehende Lagerung vorgesehen. Für höhere Temperaturen, wie sie im Testkühlturm angestrebt sind (700–900 °C), ist zu prüfen, ob flüssiges Blei seine Schutzwirkung verändert.

4. Vergleich mit CASTOR-System

Fazit:

Die Einzellagerung in speziell ausgelegten Steinzeugrohren ist in der Lage, die bisherige CASTOR-Lagerung in wirtschaftlicher, technischer und sicherheitstechnischer Hinsicht deutlich zu übertreffen.

Anhang: Idee zur Energie-Nachnutzung und thermodynamischer Behandlung

Eine Versuchsanlage in einem bestehenden Kühlturm kann als Testsystem dienen, um die verbliebene Restwärme aus Brennstäben zu nutzen. Hierbei werden die Steinzeugröhren senkrecht in ein System eingebettet:

• Unterbau: 1,5 m Basaltplatten, beheizbar zur Aktivierung

• Darauf: stehende Steinzeugrohre mit Brennstabinhalt, ggf. mit Aluminium- oder Bleischicht

• Oben: 1 m Specksteinschicht zur Wärmespeicherung und Isolation

• Übertragbare Wärme kann:

  • eine Dampfturbine betreiben

  • zur Wasserstoffherstellung genutzt werden

Durch externe Erhitzung (z. B. Nullstrom, Nachstrom oder Parabolspiegelheizung-Hoyer mit Sonnenwärme) kann die Wärmeabgabe gezielt gesteuert und ergänzt werden. Dabei ist nicht die Zerfallswärme allein der primäre Energieträger, sondern die zusätzliche, kostenlose Sonnenenergie sowie die Nutzung regenerativer Stromüberschüsse aus etwa 30.000 Windkraftanlagen. Diese gesamte gespeicherte Wärme wird über die Specksteinschicht bereitgestellt.

Das System dient nicht nur der Sicherung, sondern auch der gezielten Wärmenutzung und kann damit die Restenergie kontrolliert abführen. Es stellt eine Weltneuheit dar und verdient weitere technische Prüfung.

Eric Hoyer

24/25.Mai.2025

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Meine weiteren Arbeiten zur gesamten Energiewende, die ich in allen Bereichen

gelöst habe, sind unter 200 Themen zur Energiewende dargestellt, mit vielen 

Berechnungen und ca. 14 Diagrammen/Grafik.