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Technical Report NTB 02-07

Partitioning of Radionuclides in Swiss Power Reactor Fuels

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Im vorliegenden Bericht wird die mögliche bevorzugte Freisetzung von Spalt- und Aktivierungsprodukten aus abgebrannten Brennelementen in das Porenwasser nach Versagen der Abfallbehälter in einem geologischen Tiefenlager in der Schweiz diskutiert. Zu diesem Zweck wurden Daten aus Studien über die Freisetzung von gasförmigen Spaltprodukten aus den für Schweizer Kernkraftwerke typischen UO2- und Mischoxid-(MOX)-Brennstoffen verwendet, um die durchschnittliche Freisetzung von gasförmigen Spaltprodukten (Fission Gas Release FGR) für abgebrannte Brennelemente abzuschätzen. Solche Abschätzungen werden sowohl für UO2- und MOX-Brennstoffe mit durchschnittlichem Abbrand (48 GWd/tIHM; tIHM = tonne Initial Heavy Metal) als auch für Brennstoffe mit höherem Abbrand (MOX 65 sowie UO2 55, 65 und 75 GWd/tIHM) durchgeführt. Für UO2-Brennstoff enthalten die Schätzungen eine Analyse des im äusseren Randbereich vorhandenen FGR-Anteils, der für Brennstoffe mit höherem Abbrand besonders wichtig ist. Als Basis für die Abschätzung des Inventaranteils der wichtigsten Radionuklide, die beim Versagen der Brennstoffhüllrohre bevorzugt freigesetzt werden könnten (the Instant Release Fraction IRF), werden Informationen aus einer Vielzahl von Auslaugungsversuchen an LWR-(Leichtwasserreaktor)-Brennstoff überprüft und mit dem FGR-Anteil verglichen. Für Brennstoffe mit höherem Abbrand, für die weitgehend keine solche Daten aus Auslaugungsversuchen verfügbar sind, basieren die IRF-Werte auf der Extrapolation des bei niedrigerem Abbrand beobachteten FGR-Verhaltens und auf einer Beurteilung des Einflusses der Brennstoff-Restrukturierung auf den FGR-Anteil bei höherem Abbrand. Somit schliessen die IRF-Werte die Freisetzung aus dem Brennstoff/Hüllrohr-Zwischenraum, aus den Korngrenzen sowie aus dem äusseren Randbereich des Brennstoffs ein. Ausserdem werden die erwarteten Radionuklid-Freisetzungsraten aus den Zirkaloy-Hüllrohren basierend auf einer Studie der für ein Tiefenlager relevanten Niedrigtemperaturkorrosion und Radionuklidfreisetzungsdaten diskutiert.

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