13.03.2019

1. Transportbehälter für abgebrannte Brennelemente

1.1 CASTOR

Wozu dienen CASTOR-Behälter?

Der Name CASTOR steht für "Cask for Storage and Transport of Radioactive Material", also für "Behälter zur Lagerung und zum Transport radioaktiven Materials". CASTORen wurden entwickelt, um abgebrannte Brennelemente und hochradioaktive verglaste Abfälle aus kerntechnischen Anlagen (z.B. Kernkraftwerken) zu ihren Zwischenlagern zu transportieren. Sie sollen Strahlung abschirmen und die Freisetzung von Radioaktivität verhindern.

Die Behälter gehören zu den so genannten Typ-B-Versandstücken, welche zulassungspflichtig sind. Abgebrannte Brennelemente dürfen bis zu 40 Jahre darin lagern. Hersteller der CASTORen ist die GNS Gesellschaft für Nuklear-Service mbH in Essen.

Herzstück der CASTOR-Konstruktion ist ihr 30 bis 40 Zentimeter dicker Grundkörper aus Gusseisen mit Kugelgraphit. Je nach Bauart sind in die Wandung Längsbohrungen mit Stangen aus Polyethylen eingebracht, um die Neutronenabschirmung zu verbessern. Die unter Wasser beladenen Behälter sind innen vernickelt.

CASTOR-Behälter auf dem TTS

Behälter für abgebrannte Brennelemente

Quelle: BAM

Für Brennstäbe, die noch Wärme entwickeln, besitzt der Behälter Kühlrippen. Boden und Stahldeckel sind mit abschirmenden Polyethylenplatten ausgerüstet. Das Deckelsystem besteht in der Regel aus einem so genannten Zwei-Barrieren-Dichtsystem (ein Primär- und ein Sekundärdeckel), auf das während der Lagerung noch ein dritter Schutzdeckel aufgesetzt wird. Sowohl der Deckelbereich des Behälters als auch der Bodenbereich werden während des Transports durch große Stahlblech-Stoßdämpfer, welche mit stoßdämpfenden Materialien (z.B. Holz) gefüllt sind, geschützt. CASTORen sind etwa sechs Meter lang, besitzen einen Durchmesser von etwa zwei Metern und können beladen bis zu 150 Tonnen wiegen.

Versuche mit CASTOR-Behältern

Zur Bauartprüfung der CASTORen arbeitet die BAM mit dem Bundesamt für kerntechnische Entsorgungssicherheit (BfE) zusammen. Das BfE prüft die Strahlenabschirmung und Kritikalitätssicherheit der Behälter. Die BAM beurteilt die mechanische und thermische Sicherheit, die Einhaltung der zulässigen Grenzwerte bei der Freisetzung sowie die qualitätssichernden Maßnahmen bei Auslegung und Fertigung und unternimmt verschiedene Versuche und Berechnungen zur Unfallsicherheit der Behälter.

Die mechanische Prüfung besteht u. a. aus Fallversuchen, welche sowohl einzeln als auch nacheinander in einer bestimmten Sequenz durchgeführt werden. In der ersten Fallprüfung muss der Behälter aus neun Metern Höhe auf ein unnachgiebiges Fundament fallen und zwar so, dass es zum größtmöglichen Schaden kommt. In der zweiten Fallprüfung fällt der Behälter aus einem Meter Höhe auf einen festen Stahldorn von 15 Zentimetern Durchmesser und 20 Zentimetern Höhe. Auch hier wird der Behälter in verschiedenen Positionen so ausgerichtet, dass ein größtmöglicher Schaden entsteht.

Bei leichten Behältern bis zu 500 Kilogramm Masse und einem spezifischen Gewicht von weniger als 1000 Kilogramm pro Kubikmeter wird zusätzlich ein Quetschtest durchgeführt. Dabei fällt ein Gewicht von 500 Kilogramm aus neun Metern Höhe auf den auf dem unnachgiebigen Fundament befindlichen Behälter.

Fallprüfungen für kleinere Behälter führt die BAM auf ihrem Testgelände in Berlin-Lichterfelde durch. Größere Behälter werden auf dem BAM-Testgelände Technische Sicherheit (BAM-TTS) in Horstwalde bei Berlin geprüft (Link zum BAM-TTS). Die Fundamente der dortigen großen Fallversuchsanlage für Massen bis 200 Tonnen bestehen aus vier bzw. fünf Meter dickem Stahlbeton, in dessen Oberfläche eine 20 Zentimeter dicke Stahlplatte eingelassen ist. Dadurch ergibt sich bei der Prüfung eine höhere Stoßkraft, die unter realen Bedingungen erst bei wesentlich höheren Aufprallgeschwindigkeiten erreicht würde.

Weltweit erstmalig wurde bereits 1978 ein Brennelement-Transportbehälter des Typs CASTOR Ia in Originalgröße getestet.

In diesem wie auch allen weiteren bisherigen Fallversuchen erwiesen sich die CASTORen als unfallsicher.

In ergänzenden Versuchen wurde außerdem ein 1:2-Modell eines Brennelement-Transportbehälters mehrmals aus etwa 200 Metern Höhe von einem Hubschrauber abgeworfen. Die sicherheitsrelevanten Abschirmungen und Dichtungen wurden dabei nicht beeinträchtigt.

Zur thermischen Prüfung wird der CASTOR einem halbstündigen Feuer ausgesetzt, das ihn vollständig umhüllt. Die mittlere Flammentemperatur muss 800 Grad Celsius betragen.

Die mechanischen Prüfungen und die thermische Prüfung sind kumulativ mit demselben Prüfmuster durchzuführen.

Die CASTOR-Behälter werden außerdem einer Wassertauchprüfung unterzogen. Sie müssen dabei eine Stunde lang einem Überdruck von zwei Mega Pascal (MPa) standhalten. Das entspricht dem Druck in 200 Metern Tiefe.

In über 30 Jahren hat die BAM über 100 Fall- und Brandprüfungen mit CASTORen und vergleichbaren Behältern sowie mehr als 100 Prüfungen mit anderen Typ B-Behältern durchgeführt.

Unter anderem wurde im April 1999 ein mögliches Unfallszenario experimentell simuliert, bei dem ein CASTOR-Behälter der Explosion eines mit Propan gefüllten Kesselwagens ausgesetzt wurde. Der Feuerball des explodierenden Wagens war über 150 Meter hoch, Einzelteile des Propantanks flogen bis zu 200 Meter weit.

Der CASTOR-Behälter wurde sieben Meter weit von seinem Prüfstand geschleudert, drehte sich über die Längsachse und drang mit dem Deckel voran einen Meter tief in den Boden ein.

Explosionsversuch mit einem CASTOR

Versuchsaufbau: CASTOR-Behälter steht neben dem Kesselwagen

Quelle: BAM

CASTOR nach der Explosion des Kesselwagens

Nach der Explosion: Der CASTOR ist aus seiner Position geschleudert worden.

Quelle: BAM


Die Dichtungen des Behälters hielten der Explosion stand, obwohl der Versuch ohne die schützenden Stoßdämpfer durchgeführt wurde. Selbst gegen einen Flugzeugabsturz wären die CASTORen gefeit. Das konnte nachgewiesen werden, indem ein Stahlwellenprojektil mit einer Masse von 1000 Kilogramm und einer Geschwindigkeit von 300 m/s auf einen Prüfbehälter geschossen wurde.

In den Jahren 2005 bis 2006 wurden im Zuge des Bauartprüfungsverfahrens CASTOR HAW28M verschiedene Fallprüfungen auf dem BAM-TTS in Horstwalde mit einem Modellbehälter im Maßstab 1:2 durchgeführt. Diese Bauart ist vorgesehen für den Transport von in Kokillen verglasten hochradioaktiven Abfällen aus der Wiederaufbereitung von Brennelementen aus La Hague (Frankreich) und Sellafield (UK). Zusätzlich zu dem ausführlichen Fallprüfprogramm wurden weitere Einzelfallprüfungen durchgeführt zur Bauteilerprobung der ringförmig um den Behältermantel angeordneten Aluminium-Stoßdämpfer. Im Anschluss an die Versuche wurden jeweils Dichtheitsprüfungen durchgeführt, um nachzuweisen, dass auch unter Unfall-Beförderungsbedingungen eine Freisetzung des radioaktiven Inventars die im Regelwerk vorgeschriebenen Grenzwerte sicher einhält.

Prüfmuster CASTOR HAW/TB2 bei der Fallprüfung 1m-Dornfall

Prüfmuster CASTOR HAW/TB2 bei der Fallprüfung 1m-Dornfall

Quelle: BAM

Originalbauart CASTOR HAW28M im Traggestell

Originalbauart CASTOR HAW28M im Traggestell

Quelle: BAM

Für die Entsorgung des Forschungsreaktors FRM II der Technischen Universität München wurde von der GNS die Behälterbauart CASTOR MTR3 entwickelt. Die BAM hat im Rahmen ihrer hoheitlichen Aufgaben die mechanische und thermische Auslegung dieses Behälters geprüft. Dafür wurden in den Jahren 2016/2017 Fallprüfungen in verschiedenen Behälterpositionen bei -40°C und auch mit einem aufgeheizten Stoßdämpfer durchgeführt. Ziel der Versuche war, neben der Sicherstellung der Integrität der Behälterbauart unter Unfalleinwirkungen, die Verifikation und Validierung der anschließenden numerischen Berechnungen, um weitere Beanspruchungszustände untersuchen und Grenzwertbetrachtungen durchführen zu können.

Fallprüfung CASTOR MTR3 auf die Deckelkante

Fallprüfung CASTOR MTR3 auf die Deckelkante

Quelle: BAM

Berechnungen ergänzen experimentelle Prüfungen

Nicht alle potenziellen Unfälle lassen sich experimentell simulieren. Deshalb werden, ergänzend zu den experimentellen Prüfungen, die Beanspruchungen an den Behältern durch die Finite-Element-Methode (FEM) am Computer simuliert. Der Vorteil: Aus den Berechnungen lässt sich ableiten, wann das Material an seine Belastungsgrenzen kommt und es können vom Versuch abweichende Beanspruchungszustände untersucht werden. Damit werden Sicherheitsmargen der Behälterkonstruktion bestimmbar. Jedes einzelne Bauteil lässt sich einer Festigkeits- und Wärmeberechnung unter den verschiedensten Bedingungen unterziehen. Dabei werden beispielsweise Spannungen oder Verformungen an Stellen sichtbar, die im realen Versuch nicht zugänglich wären.

Für die Berechnungen werden die Ergebnisse aus den experimentellen Erprobungen herangezogen.

Das Arbeiten mit Modellen und Simulationen entspricht den weltweit vereinbarten Regelungen zum Transport radioaktiver Stoffe, den IAEA Regulations for the Safe Transport of Radioactive Material (PDF).

Ob die in der Berechnung ermittelten Sicherheitsreserven des Behälters tatsächlich ausreichen, lässt sich wiederum im Experiment überprüfen. So wurde beispielsweise einem CASTOR VHLW-Behälter ein zwölf Zentimeter tiefer Riss zugefügt. Im Fall aus 14 Metern Höhe musste das fehlerhafte Prüfmuster dann beweisen, dass es auch mit Mängeln dicht hält. Das Ergebnis: Der CASTOR blieb intakt.

1.2 CONSTOR und weitere Behälter

Der CONSTOR (eine Abkürzung für CONcrete STORage Cask) besteht aus einem inneren und einem äußeren Stahlmantel, der Zwischenraum ist mit Schwerbeton gefüllt. Der Behälter wurde entworfen zur Aufnahme für wahlweise 32 Brennelemente aus Druckwasser- oder 69 Brennelemente aus Siedewasserreaktoren.

Der Behälter ist mit Stoßdämpfern fast 7,50 m lang und hat einen Durchmesser von 3,50 m. Aufgrund der hohen Behältermasse von 181 Tonnen, konnte er nur auf der 2004 errichteten großen Fallversuchsanlage der BAM getestet werden. Im September 2004 prüfte die BAM das Modell CONSTOR V/TC in einem Horizontalfall aus neun Meter Höhe erfolgreich auf seine Dichtheit.

Fallversuch mit einem CONSTOR-Behälter

Fallversuch mit einem CONSTOR-Behälter

Quelle: BAM

Die BAM nutzte die Messungen auch dazu, real auftretende Beanspruchungen mit Computersimulationen zu vergleichen. Die gesammelten Daten helfen, Berechnungen nach der Finite-Element-Methode (FEM) zu validieren.

Eine umfangreiche Versuchsserie wurde in der BAM im Herbst 2004 mit dem 127 Tonnen schweren Behälter MSF-69BG des japanischen Herstellers Mitsubishi Heavy Industries Ltd. (MHI) durchgeführt. Er ist einschließlich der Stoßdämpfer 6,90 m lang und hat einen Durchmesser von 3,10 m. Um seine Dichtheit zu überprüfen, wurde der MSF-69BG schräg aus neun Meter Höhe abgeworfen.

Tests außerhalb der BAM

Die Sicherheit von CASTORen und bauartähnlichen Behältern wurde international immer wieder überprüft. Die Ergebnisse bestätigen insgesamt die bislang vorliegenden Erkenntnisse der BAM.

Hier einige Beispiele:

Die US-amerikanischen Sandia National Laboratories untersuchten Transportbehälter für Brennelemente in Hochgeschwindigkeits-Crashtests. Dabei wurde der Prüfling mit 97 km/h und 135 km/h auf eine massive Betonwand gefahren. Der Behälter zeigte keine schwerwiegenden Schäden. Er überstand auch den senkrechten Zusammenprall mit einer 131 km/h schnellen Diesel-Lokomotive und die ebenso schnelle Fahrt per Eisenbahnwaggon an eine Betonwand.

Ohne Schäden überstand auch ein tiefkalter MOSAIK-Behälter den Fall aus 9 und 18 Metern Höhe, obwohl man ihn mit einem rissartigen Fehler versehen hatte. Einen MOSAIK-Behälter ließ die Firma GNS ein Jahr später aus 800 Metern Höhe auf eine Betonpiste stürzen.

Auf dem japanischen CRIEPI Test Centre wurde einem dem deutschen CASTOR V sehr ähnlichen Behälter ebenfalls ein großer Riss beigefügt. Das schadhafte Prüfstück kühlte man dann auf –40 Grad Celsius ab, um seine Sprödbruchempfindlichkeit zu erhöhen. Beim Fall auf ein unnachgiebiges Fundament weitete sich der Riss nicht aus, der Behälter blieb dicht.

In England wurde das Magnox-Transportbehältersystem einem Crash-Test unterzogen. Eine auf 160 km/h beschleunigte Diesel-Lokomotive mit drei Waggons prallte auf einen liegenden Magnox-Behälter. Zum Vergleich: Wie Messungen zeigten, wirkte eine geringere Stoßkraft als beim 9-Meter-Fallversuch auf das unnachgiebige IAEA-Fundament.

1.3 Pollux-Behälter zur Endlagerung radioaktiver Stoffe

Wozu dienen POLLUX-Behälter?

Die POLLUX-Behälter wurden von der Gesellschaft für Nuklear-Behälter mbH (GNB) für die direkte Endlagerung abgebrannter Brennelemente entwickelt. Sie könnten in eine tiefe geologische Formation, beispielsweise ein stillgelegtes Salzbergwerk, verbracht werden. Ob hier eines Tages Pollux-Behälter zum Einsatz kommen, ist derzeit offen.

Der POLLUX besitzt einen Schmiedestahl-Innenbehälter, der verdichteten Atommüll aufnehmen und den Einschluss der Radionuklide sicherstellen soll. Ein zweiter äußerer Behälter aus Sphäroguss GGG 40 dient der Abschirmung der radioaktiven Strahlung, muss dafür aber keine Dichtfunktion mehr übernehmen und besitzt deshalb nur einen vergleichsweise einfachen Schraubdeckel.

POLLUX könnte je nach Bauart die Brennstäbe aus 18 bzw. 30 Brennelementen aus Druckwasserreaktoren bzw. Siedewasserreaktoren aufnehmen. Der Behälter hat einen Durchmesser von fast 2 Meter, ist etwa 5,50 Meter lang und wiegt beladen bis zu 65 Tonnen.

Versuche mit POLLUX-Behältern

Die BAM unterzog einen POLLUX-Behälter in Originalgröße insgesamt sechs Fallversuchen: Unter anderem stürzte er aus neun Metern Höhe senkrecht mit dem Deckel voran sowie in Seitenlage auf ein unnachgiebiges Fundament. Die Stoßdämpfer der Transportversion wurden zusammengedrückt, am Behälter selbst waren keine Risse oder Verformungen zu erkennen.

Ebenfalls unbeschädigt kam der Behälter davon, als er in weiteren Versuchen mit dem Boden nach unten sowie in Seitenlage ohne Stoßdämpfer aus fünf Metern auf ein Betonfundament fiel. Das Fundament wurde dagegen von den Tragzapfen durchschlagen, mehrere tiefe Risse liefen in die Platte hinein.

In einem Schrägfall aus neun Metern mit Stoßdämpfern wurde zudem die Stabilität der Deckelkante getestet. Beide Stoßdämpfer wurden dabei schwer beschädigt, die Schweißnaht des Grundblechs riss nahezu völlig. Im Gewindebereich des Abschirmbehälter-Deckels traten dagegen nicht einmal kleinste Verformungen auf: Der Deckel ließ sich problemlos aufschrauben.

Messungen am fallenden Behälter ergaben, dass die stärksten Beanspruchungen erst nach dem eigentlichen Stoß in der Phase des freien Rücksprunges auftreten. Dieses Phänomen ist auf das Zusammenspiel loser Einzelmassen zurückzuführen: Im 34 Tonnen schweren Außenbehälter steckt der 21 Tonnen schwere Innenbehälter, darin die Ladung – im Versuch ein simulierender Stahlzylinder mit einem Gewicht von 10 Tonnen. Durch elastische Reaktionen zwischen den Massen kommt es zu so genannten Relativbewegungen. Der Aufprall der einzelnen Körper erfolgt um Millisekunden versetzt. Die dadurch ausgelösten inneren Kollisionen beanspruchen das Material erheblich. Vergleichbare Effekte ermittelten die Ingenieure der BAM auch an Transportbehältern für unbestrahlte Brennelemente.

Nach dem Versuch wurde der Behälter ins Herstellerwerk zurück transportiert und in Gegenwart von BAM-Mitarbeitern geöffnet. Keine der Behälter-Komponenten zeigte Schäden, die die Funktion des POLLUX, die Abschirmung und den sicheren Einschluss radioaktiven Materials, beeinträchtigt hätten.

1.4 Gusscontainer für nicht wärmeleitende radioaktive Abfälle

Versuche mit Gusscontainern Typ VI

Für radioaktive Abfälle, die keine Wärme entwickeln, wurde der Gusscontainer Typ VI konstruiert. Es handelt sich um einen Behälter aus Sphäroguss GGG 40 des Herstellers GNS. Als GGG 40 bezeichnet man Gusseisen mit Kugelgraphit, das stahlähnliche Zähigkeitseigenschaften besitzt.

Der Gusscontainer wirkt mit seinen Maßen von 2 x 1,7 x 1,6 Metern wie ein leicht in die Höhe gezogener Würfel. Seine Wände sind 15 Zentimeter dick, er wiegt leer 18,4 Tonnen. Der kreisrunde Deckel wird mit dem Behälterkörper verschraubt und mit einem Elastomerdichtring abgedichtet.

Die BAM führte zahlreiche Tests mit Gusscontainern vom Typ VI durch: Es fanden Hebe- und Stapeldruck-Prüfungen sowie Fallprüfungen statt. Diese wurden durch Tests ergänzt, bei denen der Prüfling im Vorfeld auf -20 Grad Celsius abgekühlt wurde, um die Sprödbruchempfindlichkeit des Materials zu steigern. Zusätzlich wurden dem Behälter fünf künstliche, rissartige Fehler zugefügt, bevor er fünf Meter tief auf ein Fundament fiel, das dem Endlager „Konrad“ entspricht. Den Sturz überstand der Behälter, ohne seine Dichtheit zu verlieren.

Den Fallprüfungen folgte ein Brandversuch auf dem Brandprüfstand in Lehre. Um einen vollen Behälter zu simulieren, wurde der Gusscontainer mit Kugelharz, so genanntem Ionenaustauscherharz, befüllt. Den Behälter setzte die BAM dann einem einstündigen Feuer aus, um die Druckentwicklung zu messen und eventuelle Leckagen aufzuspüren. Die Oberfläche der Innenwand erhitzte sich im Laufe des Versuchs auf fast 400 Grad Celsius. Die Leckagerate blieb dabei deutlich kleiner als der zulässige Höchstwert.

2. Transportbehälter für unbestrahlte Brennelemente

2.1 ANF-Behälter

Die ANF-Behälter wurden entwickelt, um "frische", unbestrahlte Brennelemente zur Nutzung in Kernkraftwerke zu transportieren. Die Bauart ANF-10 ist etwa 4,70 Meter lang, 0,6 Meter breit und 0,4 Meter hoch. Die größere Variante ANF-18 bringt es auf eine Länge von 5,90 Metern, auf 1,20 Meter Breite und 0,8 Meter Höhe. Beide enthalten je zwei Schächte für Brennelemente.

Die Schächte sind aus geschichteten Aluminium-Waben gefertigt, die von Austenitstahl ummantelt werden. Austenitische Stähle sind nicht magnetisch, zäh und zeichnen sich durch eine hohe Warmfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit aus. Hersteller dieser Behälter ist die Firma Frameatome Advanced Nuclear Fuels GmbH (ANF) in Lingen.

In den Schächten können Brennelemente, die aus Bündeln von Brennstäben bestehen, sowohl mit als auch ohne eigenen Schutzkasten transportiert werden. Die Brennstäbe enthalten Uranoxid oder Gadoliniumoxid-/ Uranoxid-Tabletten, so genannte Pellets. Das Material steckt in gasdicht verschweißten Hüllrohren.

Von unten werden die Behälter durch Polyethylenplatten geschützt. Die Zwischenräume zwischen den Kästen und Schächten werden mit Schaumstoffplatten aufgefüllt. Die Masse eines leeren ANF-10-Transportbehälters beträgt 880 Kilogramm, die eines ANF-18 beträgt 2680 Kilogramm.

Prüfungen mit ANF-Behältern

Um die Stabilität der ANF-Behälter zu testen, wurden sie mit Dummy-Stäben gefüllt, die in Form und Gewicht den echten Brennstäben gleichen. Einmal mit und einmal ohne Schutzkasten wurden insgesamt 565 Kilogramm (ANF-10) bzw. 1740 Kilogramm (ANF-18) Dummy-Stäbe in die Prüfmuster geladen. Dann unterzogen wir sie mehreren Fallprüfungen, um den größtmöglichen Schaden eines Unfalls zu simulieren.

Dazu wurden die Behälter aus 1,3 sowie 9,6 Metern Höhe auf ein Betonfundament fallen gelassen. In einer weiteren Variante fielen sie aus einem Meter Höhe auf einen festen Stahldorn von 15 Zentimetern Durchmesser.

Die Brennelemente wurden in Fallrichtung gestaucht, es kam zu kleinen Biegeverformungen. Beim Modell ANF-18 wurde durch den Stahldorn der Blechboden aufgerissen. Die Schächte für die Brennelemente wurden eingedrückt, aber nicht durchstoßen. An den Dummy-Stäben waren keine Beschädigungen zu erkennen.

Um die Widerstandsfähigkeit der Außenseiten gegen Stöße zu testen, ließen wir aus einer Höhe von 1,20 Meter eine 6 Kilogramm schwere Stange auf die Seitenwände fallen. Die Wände wurden um zwei bis drei Millimeter eingedrückt, die Stange durchstieß das Blech aber nicht.

In einer Erhitzungsprüfung wurden die ANF-10-Behälter außerdem für 30 Minuten einem Feuer von ca. 900 Grad Celsius ausgesetzt. Die Dummy-Stäbe erhitzten sich dabei auf 510 Grad Celsius. Schaumstoffe, Polyethylenplatten und Elastomerdichtungen verbrannten vollständig. Die Dummy-Stäbe verformten sich leicht, wiesen aber keine Leckage auf.

In keinem der simulierten Unfälle wäre Radioaktivität ausgetreten. Nach den durchgeführten Prüfungen und ihrer Auswertung konnte eine Zulassung erteilt werden, die Sicherheit der Transportbehälter ist durch die BAM nachgewiesen worden.

2.2 ESBB-Behälter

D.Das Kürzel ESBB steht für Einzel-SNR-Brennelement-Behälter. Der ESBB soll jeweils ein unbestrahltes SNR-Brennelement des nicht in Betrieb gegangenen Schnellen Brüters in Kalkar aufnehmen. Dieses besteht aus einem Edelstahl-Hüllrohr, in dem der radioaktive Inhalt aus gesinterten Pellets eingeschlossen ist

Der Behälter selbst besteht im Wesentlichen aus einem vier Meter langen nahtlosen Stahlrohr von knapp 16 Zentimetern Durchmesser. Der erste Prototyp besaß einen eingeschweißten Boden und einen eingeschraubten Verschluss-Stopfen. Dieser Stopfen ließ sich mit Hilfe einer Spindel ausweiten. Indem sich der Deckel von innen an das Rohr anpresste, wurde dieses dicht verschlossen. In den insgesamt sechs Fallprüfungen und einer Brandprüfung, die wir durchführten, erwies sich die Konstruktion aber als ungeeignet. Schon im ersten Fallversuch wurde der Deckel durch Verformungen des Behältermantels undicht. Die radial verpresste Metalldichtung erwies sich als ungeeignet.

Der Hersteller nahm daraufhin konstruktive Veränderungen am ESBB vor. Der Verschlussstopfen wurde mit dem Behälter verschweißt. Die Metalldichtung wurde durch eine Dichtschweißnaht ersetzt.

Mit zwei modifizierten Prototypen führte die BAM ebenfalls sechs Fallprüfungen durch. Viermal stürzten die Behälter aus neun Metern Höhe auf ein unnachgiebiges Fundament, zweimal aus einem Meter Höhe auf einen regelwerkskonformen Stahldorn. Beim Schräg- und Horizontalfall wurden die Prüfmuster zum Teil deutlich verformt: Beim Fall aus neun Metern Höhe mit einer um 20 Grad geneigten Längsachse bog der Behälter um 30 Millimeter durch. Die Schweißnaht blieb allerdings unbeschädigt, wie Helium-Dichtheitsmessungen ergaben. Der ESBB-Behälter ist damit als unfallsicher anzusehen.

2.3 weitere Behälter, die von der BAM geprüft wurden

Fallprüfungen führte die BAM auch mit dem Transportbehälter Typ RA-3D des Brennelemente-Herstellers ENUSA Industrias Avanzadas S.A. in Spanien durch.

Der RA-3D wurde nicht auf dem BAM-eigenen Versuchsgelände geprüft, sondern im spanischen Salamanca auf dem Betriebsgelände des Herstellers ENUSA. Der Grund: Die in den Prüfling geladenen Brennstab-Bündel waren mit Uranoxid-Pellets aus Natur-Uran gefüllt. Die erforderliche Genehmigung wurde in Spanien schneller erteilt als dies in Deutschland möglich war. Die Mitarbeiter der BAM reisten mit eigenen Messgeräten nach Spanien, um dort die nach dem IAEA Regelwerk notwendigen Fallprüfungen aus 1,2 und 9 Metern Höhe sowie aus einem Meter Höhe auf einen Stahldorn durchzuführen.

Des Weiteren wurden Schutzbehälter für unbestrahlte MOX-Brennelemente des Herstellers Nuclear Cargo + Service GmbH (NCS), Hanau, geprüft. Die MOX-Schutzbehälter wurden als Modelle im Maßstab 1:2 geprüft. Die Originale wurden für den Transport unbestrahlter MOX (Uran-Mischoxid)-Brennelemente für Siedewasser- und Druckwasser-Reaktoren entwickelt.

Die Außenhülle der Schutzbehälter besteht aus 8 Millimeter dickem Stahlblech (im Modell 4 Millimeter), darunter liegt eine 30 Millimeter starke Auskleidung aus Fichtenholz (Modell: 15 Millimeter). 20 und 35 Zentimeter tiefer (Modell: 10 Zentimeter) liegt das Stahlblech des Innenbehälters.

Der Zwischenraum dient als „Knautschzone“, um bei Unfällen Stöße abzufangen. Bei der Dornprüfung wurde beispielsweise das Außenblech aufgerissen, das Holz splitterte, wurde aber nicht durchschlagen. Eine 54 Millimeter hohe Beule entstand, die den Innenbehälter aber nicht berührte. Die Brennelemente blieben unversehrt.