Published August 1, 1993 | Version v1
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Leaching Behavior of HTR Fuel Elements and Fuel Particles in Salt Brine

  • 1. Forschungszentrum Jülich GmbH, Jülich, Germany

Description

[Automatically extracted and translated] For the safety analysis of the storage of HTR fuel elements in geological repositories, the release behavior of radionuclides during the post-operational phase of the repository must be known. Since it cannot be ruled out that brine may penetrate into remaining cavities of the sealed repository to a limited extent, the containers with fuel elements stored there may corrode and thus come into contact with saturated salt solution. It is assumed that activity will be released from the contamination of the fuel elements and from defective fuel particles in this case. However, the vast majority of the activity is enclosed by intact fuel particles and does not contribute to the release. The storage in the repository is to be carried out using borehole technology, with the MAW area with a temperature limit of 90°C, but also the area for vitrified waste with a maximum temperature of 200°C, being considered as the storage location from today's perspective. Due to the plastic behavior of the salt dome, the remaining cavities close, with high pressures (up to 300 bar) theoretically acting on enclosed brine quantities and storage containers with fuel elements, which can lead to partial mechanical destruction of the fuel elements. Crushing tests show that the fuel element matrix is destroyed, but the fuel particles remain largely intact. The present results were determined on mechanically intact fuel elements. Taking these boundary conditions into account, an investigation program was carried out to determine the release behavior of HTR fuel elements under repository conditions.

Abstract (German)

[Automatisch extrahiert und übersetzt] Für die Sicherheitsanalyse der Lagerung von HTR-Brennelementen im geologischen Endlager muß das Freisetzungsverhalten von Radionukliden während der Nachbetriebsphase des Endlagers bekannt sein. Da nicht ausgeschlossen werden kann, daß in verbliebene Resthohlräume des verschlossenen Lagers Lauge in begrenztem Umfang eindringt, können die dort eingelagerten BE-Behälter korrodieren und somit Brennelemente mit gesättigter Salzlösung in Kontakt kommen. Es wird davon ausgegangen, daß aus der Kontamination der Brennelemente sowie aus defekten Brennstoffpartikeln in diesem Fall Aktivität freigesetzt wird. Der weitaus größte Teil der Aktivität wird allerdings von intakten Brennstoffpartikeln eingeschlossen und trägt nicht zur Freisetzung bei. Die Einlagerung im Endlager soll in Bohrlochtechnik erfolgen, wobei aus heutiger Sicht als Lagerort der MAW-Bereich mit einer Temperaturbegrenzung auf 90°C, aber auch der Bereich für verglaste Abfälle mit einer Maximaltemperatur von 200°C infrage kommt. Aufgrund des plastischen Verhaltens des Salzgebirges schließen sich die Resthohlräume, wobei auf eingeschlossene Laugenmengen und Lagergebinde mit Brennelementen hohe Drücke (bis zu 300 bar) theoretisch einwirken können, was zur teilweisen mechanischen Zerstörung von BE führen kann. Zerdrückversuche zeigen, daß dabei die BE-Matrix zerstört wird, die Brennstoffteilchen aber weitgehend intakt bleiben. Die vorliegenden Ergebnisse wurden an mechanisch intakten BE ermittelt. Unter Berücksichtigung dieser Randbedingungen wurde ein Untersuchungsprogramm zur Ermittlung des Freisetzungsverhaltens von HTR-Brennelementen unter Endlagerbedingungen durchgeführt.

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IWE_IB_1993-01_Duwe-Auslaugverhalten von HTR-Brennelementen und Brennstoffteilchen in Salzlauge.pdf

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Original title (German)
Auslaugverhalten von HTR-Brennelementen und -Brennstoffteilchen In Salzlauge

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Report number
KFA-IWE-IB-01/1993

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