Die Aufbewahrung der hochradioaktiven Abfälle erfolgt in Transport- und Lagerbehältern, welche die sogenannten Schutzziele erfüllen müssen. Die Sicherheit in den Zwischenlagern wird zwar nicht ausschließlich aber doch hauptsächlich durch die Behälter gewährleistet – damit bereits die erste Barriere möglichst größte Sicherheit bietet. Spezifische Anforderungen an die Konstruktion sind:

• massive metallische Behälter aus verformungsfähigem Gusseisen oder Schmiedestahl
• überwachtes Doppeldeckeldichtsystem oder ein verschweißter Deckel
• Transportierbarkeit

Die in den Lagerbehältern gelagerten radioaktiven Stoffe geben geringe Mengen an Gasen ab. Die Lagerbehälter müssen so beschaffen sein, dass im Normalfall weder die festen, noch die gasförmigen radioaktiven Stoffe austreten können. Für Störfälle im Zwischenlager oder beispielsweise für ein Erdbeben muss Vorsorge getroffen sein, dass kein Behälter so stark beschädigt werden kann, dass dadurch eine unzulässige Strahlenbelastung entsteht.

In den Lagerbehältern darf keine nukleare Kettenreaktion entstehen (Einhaltung der Unterkritikalität). Bei der Aufbewahrung von abgebrannten Brennelementen wird dies unter anderem durch die Anordnung der Brennelemente in den Behältern und einen festgelegten Mindestabbrand der Brennelemente gewährleistet.

Die von den radioaktiven Abfällen ausgehende ionisierende Strahlung ist ausreichend abzuschirmen. Der Schmiedestahl bzw. das Gusseisen der Behälter und spezielle Materialien in den Behältern müssen dafür sorgen, dass die Strahlung abgeschirmt wird und möglichst wenig Strahlung die Behälter verlässt. Eine vollständige Abschirmung ist jedoch nicht möglich.

Zwischenlager sind als Lagerhallen aus Stahlbeton konzipiert, mit Ausnahme des Standortes Neckarwestheim.

Die durch die bestrahlten Kernbrennstoffe entstehende Wärme muss abgeleitet werden. Hierzu muss das Zwischenlagergebäude über Zuluft- und Abluftöffnungen verfügen. Die Luftdurchführung muss so konzipiert sein, dass die von den Behältern ausgehende Wärme nach außen abgeführt wird. Außerdem müssen die Behälter so weit auseinander stehen, dass die sichere Wärmeabfuhr durch Konvektion gewährleistet wird und dass die gegenseitige Aufheizung gering gehalten wird.

Für die Abschirmung radioaktiver Strahlung muss der Betreiber eines Zwischenlagers Maßnahmen ergreifen, um die Strahlenbelastung von Personen innerhalb und außerhalb des Zwischenlagers möglichst gering zu halten. Dies können zum Beispiel abschirmende Baumaterialien oder Zugangsbeschränkungen zu den Bereichen sein, in denen die Behälter stehen.

Ein Störfall ist ein Ereignis, gegen das der Betreiber seine Anlage technisch und organisatorisch ausrüsten muss. Dazu erstellt er eine Störfallanalyse, die auch sehr seltene Ereignisse berücksichtigt. Hierbei wird zwischen Einwirkungen von innen und außen unterschieden.

Zu den Einwirkungen von innen zählen das Abstürzen oder Umfallen beladener Behälter, das Herabstürzen von Lasten auf Behälter, Brände oder auch Fehler des Personals bei der Handhabung. Die Zwischenlager müssen auch gegen Ereignisse von außen, wie Blitzschlag, Hochwasser, Erdbeben, Brände und Störfälle in benachbarten Anlagen geschützt sein. Bei einem Störfall darf die Strahlenbelastung für die Bevölkerung den Grenzwert von 50 mSv nicht überschreiten.

Über die Störfälle hinaus gibt es Ereignisse, deren Eintrittswahrscheinlichkeit als sehr gering eingestuft wird, sodass der Betreiber keine besonderen Schutzmaßnahmen nachweisen muss (auslegungsüberschreitende Ereignisse). Dazu können der zufällige Absturz einer Militärmaschine oder eine Explosionsdruckwelle zählen. Dennoch prüft das BASE, ob vom Betreiber Maßnahmen zu treffen sind, die die Strahlenbelastung bei einem solchen Ereignis reduzieren würden.

Ein absichtlich herbeigeführter Flugzeugabsturz auf eine kerntechnische Anlage/Einrichtung liegt zwar nach der Einschätzung des Bundesministeriums des Innern außerhalb des Wahrscheinlichen, kann aber nicht vollkommen ausgeschlossen werden. Ergänzend zu den Tatszenarien, die in den SEWD-Richtlinien des Bundesumweltministeriums zum Schutz gegen SEWD enthalten sind, hat das BASE nach dem 11. September 2001 daher in Genehmigungsverfahren nach § 6 AtG unter dem Aspekt Sicherung auch die potentiellen radiologischen Auswirkungen eines gezielten Absturzes eines Großraumflugzeugs auf Zwischenlager für Kernbrennstoffe als zwingend zu erfüllendes Kriterium aufgenommen.

Das BASE prüft hierbei, ob ein gezielt herbeigeführter Flugzeugabsturz auf das jeweilige Zwischenlager zu besonders schwerwiegenden Schäden für die Schutzgüter des Atomgesetzes führt. Als Vergleichsmaßstab wird entsprechend der „Berechnungsgrundlage zur Ermittlung der Strahlenexposition infolge von Störmaßnahmen oder sonstige Einwirkungen Dritter (SEWD) auf kerntechnische Anlagen und Einrichtungen“ ein Wert der resultierenden Strahlenexposition von 100 mSv herangezogen.

Die für die jeweiligen Kernbrennstoffzwischenlager in konservativer Weise durchgeführten Betrachtungen haben bislang ergeben, dass die Integrität aller Behälter im Falle eines solchen Szenarios in den Zwischenlagern erhalten bleibt und die maximalen Strahlenexposition für die jeweilige Referenzperson deutlich kleiner als der Vergleichsmaßstab von 100 mSv sind.

Anlassbezogen sowie regelmäßig alle drei Jahre bewerten die Sicherheitsbehörden des Bundes und der Länder nach dem jeweils aktuellen Erkenntnisstand, ob die Zwischenlager ausreichend vor SEWD geschützt sind. 2010 hat sich die Bewertung und Erkenntnislage zu bestimmten Angriffsszenarien im Nahbereich der Transport- und Lagerbehälter derart verändert, dass die Sicherungsmaßnahmen optimiert werden müssen. Dazu werden vor allem bauliche und technische Maßnahmen an den Zwischenlagern ergänzend zu den bereits bestehenden Sicherungsmaßnahmen von den Betreibern der Zwischenlager realisiert.

Für die Nachrüstungen benötigen die Betreiber der Zwischenlager eine Genehmigung nach § 6 des Atomgesetzes sowie entsprechende Baugenehmigungen. Für die Erteilung der atomrechtlichen Genehmigungen zur Nachrüstung der Zwischenlager ist das BASE zuständig. Für elf der sechzehn Zwischenlager (TBL Gorleben, TBL Ahaus, SZL Philippsburg, SZL Gundremmingen, SZL Biblis, SZL Lingen, SZL Unterweser, SZL Krümmel, SZL Grafenrheinfeld, SZL Isar und SZL Neckarwestheim) hat das BASE die Nachrüstungsgenehmigungen erteilt.

Für die Zwischenlager in Grohnde und Brokdorf haben die entsprechenden atomrechtlichen Genehmigungsverfahren einen weit fortgeschrittenen Stand erreicht. Für die Zwischenlager Brunsbüttel und Jülich sind Neugenehmigungsverfahren anhängig, in denen von der jeweiligen Antragstellerin die Einhaltung der geltenden sicherungstechnischen Anforderungen nachzuweisen ist.

Der Antrag für die Nachrüstung des bestehenden Zwischenlagers NORD (ZLN) wurde von der Betreiberin 2015 zurückgezogen. Stattdessen beabsichtigt die Betreiberin zukünftig die Aufbewahrung der Kernbrennstoffe in einem neu zu errichtenden Ersatztransportbehälterlager am Standort in Lubmin. Ein Antrag für den Neubau dieses Zwischenlagers wurde im Mai 2019 gestellt.

Bei Zwischenlagern, für die sicherungstechnische Nachrüstung bislang noch nicht vollständig umgesetzt ist, wird derzeit der erforderliche Schutz gegen SEWD ergänzend zu den bereits bestehenden Sicherungsmaßnahmen durch sog. ausreichende temporäre Maßnahmen von den Betreibern der Zwischenlager realisiert. Dies sind insbesondere personelle und organisatorische Maßnahmen, wie z.B. der Einsatz von zusätzlichem Wachpersonal.