[Die Antwort wurde namens der Bundesregierung mit Schreiben des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz, Bau und
Reaktorsicherheit vom 23. Juni 2016 übermittelt.
Die Drucksache enthält zusätzlich – in kleinerer Schrifttype – den Fragetext.
Deutscher Bundestag Drucksache 18/8979
18. Wahlperiode 27.06.2016
Antwort
der Bundesregierung
auf die Kleine Anfrage der Abgeordneten Sylvia Kotting-Uhl, Annalena Baerbock,
Bärbel Höhn, weiterer Abgeordneter und der Fraktion BÜNDNIS 90/DIE GRÜNEN
– Drucksache 18/8753 –
Mögliche Störfallszenarien in Druckwasserreaktoren infolge eines Dampferzeuger-
Heizrohrlecks
V o r b e m e r k u n g d e r F r a g e s t e l l e r
Während der Atomunfallserie im japanischen Fukushima wurde vom 13. bis
15. März 2011 mehrfach Neutronenstrahlung außerhalb der betroffenen
Atomkraftwerke (AKW) gemessen, vgl. Meldung „Neutron beam observed 13 times“
der Nachrichtenagentur KYODO NEWS vom 24. März 2011. Deshalb
vermuteten mehrere Experten wie Professor Yukio Yamaguchi von der Universität
Tokyo und der Nuklearingenieur Arnold Gundersen oder auch die
amerikanische Nuclear Regulatory Commission NRC, dass sich nicht nur rein chemische
Wasserstoffexplosionen sondern darüber hinaus auch eine unkontrollierte
Überkritikalität mit unkontrollierter Leistungsexkursion – also eine starke Zunahme
der nuklearen Kettenreaktion und damit einhergehenden Energiefreisetzung –
ereignet haben könnten, vgl. beispielsweise den Onlinebericht „Gundersen
Postulates Unit 3 Explosion May Have Been Prompt Criticality in Fuel Pool“ vom
26. April 2011 auf
www.fairewinds.org und die ARTE-TV-Dokumentation
„Fukushima – Die Wahrheit hinter dem Super-GAU“. Als Ursache wurde
angenommen, dass das Einspeisen von nicht boriertem Wasser zu
Notkühlzwecken zu einer zu starken Reaktivitätszufuhr und im Extremfall zu einer
prompten Überkritikalität geführt haben könnte.
Nach Einschätzung des ehemaligen Betriebsleiters des AKW Biblis B und
Störfallexperten Helmut J. L. Mayer, Energiebüro Gorxheimertal, kann ein solches
Phänomen auch in deutschen Druckwasserreaktoren (DWR) auftreten, wenn bei
einem Dampferzeuger-Heizrohrleck (DEHL) infolge der Druckabsenkung und
nicht auszuschließender Kavitation die Hauptkühlmittelpumpen ausfallen. Dies
ist z. B. eingetreten beim Störfall im amerikanischen AKW Three Mile Island
am 28. März 1978, der zu einer partiellen Kernschmelze geführt hat.
Helmut J. L. Mayer beschrieb das postulierte Störfallszenario für deutsche
Druckwasserreaktoren im März 2014 und stellte es am 17. April 2015 während
der Conference on Nuclear Risk NURIS 2015 der International Nuclear Risk
Assessment Group (INRAG) in Wien einem internationalen Expertenkreis mit
dem Vortrag „Risk of Uncontrollable Re-Criticality due to a Steam Generator
Tube Rupture“ vor.
Mit Schreiben vom 19. Februar und 18. März 2013 an die Reaktor-
Sicherheitskommission (RSK) und vom 21. Mai 2013 an das seinerzeitige
Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (heute Bundesministerium
für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit, BMUB) bat er um
wissenschaftlich-technische Untersuchungen. Daraufhin befassen sich seit
nunmehr etwa drei Jahren mehrere Experten mit diesem Störfallszenario, unter
anderem neben der RSK deren Ausschuss Anlagen- und Systemtechnik (AST),
das BMUB, das Büro für Atomsicherheit (BfA), das Institut für Sicherheits- und
Risikowissenschaften (ISR) an der Universität für Bodenkultur Wien und
andere. Es wurden Analysen von der Gesellschaft für Anlagen- und
Reaktorsicherheit (GRS), vom Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) und
vom Physikerbüro Bremen gemeinsam mit dem Ökoinstitut Darmstadt erstellt,
und schließlich wurden Versuche an der AKW-Versuchsanlage Rossendorf
Coolant Mixing Model (ROCOM) durchgeführt.
In einer Stellungnahme vom 23. Januar 2014 kam das ISR zu dem Ergebnis,
dass „ohne eingehendere Analysen nicht mehr angenommen werden kann, dass
ein DEHL sicher beherrscht werden kann.“
Um bei bereits eingefallenen Steuerstäben eine unkontrollierbare Rekritikalität
zu verhindern, ist aus Sicht der Reaktor-Sicherheitskommission ein
Mindestborgehalt von über 600 bzw. 850 ppm nötig und aus Sicht der GRS sogar von
1 100 ppm lokal am Kerneintritt, vgl. RSK-Stellungnahme „Empfehlungen zur
maximalen zulässigen kritischen Borkonzentration zur Sicherstellung der
Unterkritikalität nach ‚Reflux-Condenser-Betrieb‘ beim kleinen Leckstörfall“,
446. Sitzung, 5. April 2012). Dagegen ermittelte die GRS in der Analyse
„Risiko durch Deionatpfropfen beim Dampferzeugerheizrohrleck in einem DWR“
vom 16. September 2013 bei dem einzigen von ihr untersuchten Ablauf, dass
ein minderborierter Deionatpfropfen von ca. 8 000 Litern mit weniger als 100 ppm
in den Kern eindringt.
Aus diesen Daten ergibt sich sind nach Auffassung der Fragestellerinnen und
Fragesteller die Schlussfolgerung, dass bei dem von Helmut J. L. Mayer
postulierten Störfallszenario die Gefahr einer nicht mehr kontrollierbaren
Rekritikalität mit starker Leistungsexkursion und unabsehbaren Folgen besteht.
Bei der Beratung und Analyse der Problematik sind nach Auffassung der
Fragestellerinnen und Fragesteller an verschiedenen Stellen divergierende
Expertenauffassungen zutage getreten und darüber hinaus sicherheitsrelevante Fragen
und Aspekte noch offen bzw. unklar. Soweit die in dieser Kleinen Anfrage
referenzierten Quellen nicht online verfügbar sind, wurden sie der Abgeordneten
Sylvia Kotting-Uhl vom Energiebüro Gorxheimertal zur Verfügung gestellt;
ebenso mündliche Auskünfte, auf denen beispielsweise die Fragen 39 und 40
beruhen.
V o r b e me r k u n g d e r B u n d e s r e g i e r u n g
Der AST der RSK hat zu seiner Beratung der von dieser Kleinen Anfrage
aufgegriffenen Thematik die öffentlich unter
www.rskonline.de zugängliche
Stellungnahme „Ausbildung und Auswirkungen eines Deionatpfropfens beim
Dampferzeugerheizrohrleck“ vom 11. Dezember 2014 verfasst.
Beratungen der Reaktor-Sicherheitskommission
1. Was waren im Einzelnen die unterschiedlichen Auffassungen, die im
Rahmen der Beratungen des RSK-Ausschusses AST zu dessen Stellungnahme
„Ausbildung und Auswirkungen eines Deionatpfropfens beim
Dampferzeugerheizrohrleck“ vom 11. Dezember 2014 hinsichtlich der analytischen
Nachweisführung und den zu unterstellenden Anfangs- und
Randbedingungen bestanden (bitte nicht nur eine beispielhafte bzw. zusammenfassende
Kurzangabe machen, sondern eine vollständige und ausführliche, rein
inhaltliche – nicht eine die AST-Diskussion wiedergebende – Darlegung aller
Punkte; vgl. hierzu BMUB-Schreiben vom 10. Februar 2015 an das
Energiebüro Gorxheimertal)?
2. Welche Laufzeit hat der Beratungsauftrag, den das BMUB der RSK
aufgrund der in Frage 1 genannten unterschiedlichen Auffassungen erteilt hat
(vgl. hier- zu o. g. BMUB-Schreiben vom 10. Februar 2015 an das
Energiebüro Gorxheimertal)?
Wie lautet der Beratungsauftrag inhaltlich (bitte vollständige Angabe im
Wortlaut machen)?
Die Fragen 1 und 2 werden aufgrund des Sachzusammenhanges gemeinsam
beantwortet.
Der RSK-Ausschuss AST hat seine Beratung mit der Stellungnahme „Ausbildung
und Auswirkungen eines Deionatpfropfens beim Dampferzeugerheizrohrleck“
abgeschlossen. Bei dieser Stellungnahme handelt es sich um eine gemeinsame
Stellungnahme des Ausschusses, ein Minderheitenvotum gab es nicht.
Ausgehend von der Beratung des RSK-Ausschusses AST haben sich über die
Stellungnahme hinausgehend ereignisübergreifende Fragen zu den zu
unterstellenden Anfangs- und Randbedingungen bei der Nachweisführung auf der
Sicherheitsebene 3 (Störfallanalyse) gemäß dem aktuellen kerntechnischen Regelwerk
ergeben, um deren Beantwortung die RSK mit Beratungsauftrag vom 17. März 2015
wie folgt gebeten wurde:
„[…] Ich bitte die RSK nach § 9 der Satzung um eine schriftliche Stellungnahme
zu den Anforderungen an die Nachweisführung eines Ereignisses der
Sicherheitsebene 3 (Störfallanalyse) und den hierbei zu unterstellenden Anfangs- und
Randbedingungen, wie zum Beispiel:
Bis zu welchem Anlagenzustand sollte die analytische Nachweisführung
erfolgen?
Inwieweit können im Rahmen der analytischen Nachweisführung Nicht-
Sicherheitssysteme (einschließlich von durch das Begrenzungssystem
angeforderten Aktionen, wie dies z. B. beim Dampferzeugerheizrohrleck der Fall ist)
in den verschiedenen Phasen nach Eintritt des Störfalls kreditiert werden
(gegebenenfalls mit Festlegung von zugehörigen Bedingungen)?
Wie sind hierbei Nicht-Sicherheitssysteme zu behandeln, die zum Zeitpunkt
des Ereigniseintritts in Betrieb sind, auslegungsgemäß nicht abgeschaltet
werden und den Ereignisablauf günstig oder ungünstig beeinflussen?
In welcher Art und Weise sind mögliche Fehlhandlungen bzw. Unterlassungen
von im Betriebshandbuch vorgesehenen Handlungen in den
Nachweisführungen zu berücksichtigen?
In welchem Umfang sollten die im Rahmen der Nachweisführung festgelegten
Randbedingungen und betrachtete Szenarien in die Störfallkapitel des
Betriebshandbuches einfließen?“
Dieser Beratungsauftrag ist von der RSK noch nicht abgeschlossen worden.
3. Hält das BMUB die Ergebnisse der vom AST durchgeführten
Grenzbetrachtung am Beispiel eines aktuellen Betriebshandbuchs (BHB) einer
Vorkonvoi-Anlage sowohl in Bezug auf die noch im Leistungsbetrieb befindlichen
anderen beiden Vorkonvoi- und drei Konvoi-Anlagen für
a) ausreichend übertragbar und
b) abdeckend
(zu den Ergebnissen siehe o. g. AST-Stellungnahme vom 11. Dezember
2014)?
Falls ja, warum?
An welchem Betriebshandbuch welcher Anlage wurde die Betrachtung
durchgeführt?
4. Welche kürzeste und welche längste Störfallverlaufsdauer hat der RSK-
Ausschuss AST bei seiner Stellungnahme vom 11. Dezember 2014 ermittelt
bzw. angenommen?
Welche Werte für die Mindestborkonzentration wurden für diese beiden
Zeitspannen jeweils ermittelt bzw. angenommen (vgl. hierzu die in der
Vorbemerkung der Fragesteller genannte RSK-Stellungnahme vom 5. April 2012,
in der 600 ppm bzw. lokal am Kerneintritt 1 100 ppm als
Mindestborkonzentrationen im Primärkühlmittel für den Zustand „heiß“ gelten)?
Übergeordnete Ergebnisse der Untersuchungen
5. Sind die Ergebnisse der Analysen und Untersuchungen nach Auffassung der
Bundesregierung so ausreichend, dass das beschriebene Störfallszenario im
Wesentlichen abgeschlossen ist und dass auch bei konservativen Annahmen
und unterschiedlichen Abläufen eine bei bereits eingefallenen Steuerstäben
nicht mehr kontrollierbare Rekritikalität mit hinreichender Sicherheit
ausgeschlossen werden kann?
Oder haben bzw. können sich durch die weiteren AST-Beratungen nach der
AST-Stellungnahme vom 11. Dezember 2014 noch Erkenntnisse ergeben,
die die Beherrschbarkeit infrage stellen?
6. Wie viele unterschiedliche Störfallabläufe wurden bislang untersucht, und
kann bei allen untersuchten Störfallabläufen eine Rekritikalität mit
Sicherheit ausgeschlossen werden?
7. Wurden zusätzlich zu einem 2-F-Bruch eines Heizrohres auch Störfallabläufe
mit kleineren Lecköffnungen betrachtet, bei denen dennoch die
sekundärseitigen Aktivitätsmessungen ansprechen und somit der Primärdruck sehr nahe
an den Siedeabstand und somit an die Kavitationsgrenze der
Hauptkühlmittelpumpen abgesenkt wird?
8. Wie groß ist nach Ansicht des BMUB unter realistischen Annahmen die
maximale Deionatmenge, die als nicht borierter oder zumindest minderborierter
Pfropfen in den Kern eindringen kann?
9. Ist eine ausreichende Unterkritikalität des Reaktors bei der maximal
eingetretenen Deionatmenge auch dann noch sichergestellt, wenn ein zusätzlicher
Reaktivitätsgewinn durch den negativen Kühlmitteltemperaturkoeffizienten
beim Abkühlen der Anlage bis zur Übernahme durch das Not- und
Nachkühlsystem erfolgt?
10. Gibt es eine oder mehrere fundierte Untersuchungen, die die Aussage von
Helmut J. L. Mayer sicher widerlegen, dass das postulierte Störfallszenario
ein hohes Risiko darstelle wegen der einerseits hohen
Eintrittswahrscheinlichkeit aufgrund der Vielzahl der Dampferzeuger-Heizrohre bei gleichzeitig
erheblichen möglichen Auswirkungen durch unkontrollierbare
Überkritikalität wegen der bereits eingefallenen Steuerstäbe?
Falls ja, welche?
Die Fragen 3 bis 10 werden aufgrund des Sachzusammenhanges gemeinsam
beantwortet.
Die Stellungnahme des RSK-Ausschusses AST zur „Ausbildung und
Auswirkungen eines Deionatpfropfens beim Dampferzeugerheizrohrleck“ beinhaltet eine
exemplarische Grenzbetrachtung im Hinblick auf einen Deionateintrag in den
Reaktorkern im Sinne einer abdeckenden Analyse für die noch laufenden
Druckwasserreaktoren. Das heißt, mit dieser Grenzbetrachtung sollen die
ausschlaggebenden Randbedingungen unter Beachtung physikalisch-technischer
Gegebenheiten so hinreichend abdeckend abgeschätzt werden, dass unter den für ein
Ereignis der Sicherheitsebene 3 anzusetzenden Analyse-Bedingungen keine
ungünstigeren Ergebnisse unterstellt werden müssen.
Bei der abdeckenden Analyse in der Stellungnahme wurde hierzu unterstellt, dass
das durch die Gegebenheiten im Pumpenbogen und kalten Strang geometrisch
maximal mögliche Volumen mit minderboriertem Kühlmittel als
Deionatpfropfen aufgefüllt wird und kein Bor (als ungünstigster, physikalisch möglicher
Grenzfall für minderboriertes Kühlmittel) in diesem Deionatpfropfen enthalten
ist. Bei dieser Grenzbetrachtung wurde als Ergebnis festgestellt, dass aufgrund
der Vermischung dieses postulierten Deionatpfropfens mit boriertem Kühlmittel
bis zum Erreichen des Reaktorkerns ein ausreichender Abstand zur Kritikalität
bestehen bleibt.
Dampferzeuger-Heizrohre
11. Wie viele Dampferzeuger-Heizrohre gibt es ungefähr in den zurzeit noch im
Leistungsbetrieb befindlichen sechs Druckwasserreaktoren in Deutschland?
Bei den sechs Druckwasserreaktoren mit der Berechtigung zum Leistungsbetrieb
handelt es sich jeweils um Anlagen mit vier Dampferzeugern. In den einzelnen
Dampferzeugern bilden etwa 4 100 Heizrohre die Heizfläche.
12. Wurden in diesen sechs Druckwasserreaktoren bereits Dampferzeuger-
Heizrohre wegen erkannter Vorschädigungen abgedichtet, und wie viele
abgedichtete Heizrohre sind es?
13. Gibt es in den in Deutschland noch laufenden Druckwasserreaktoren außer
den bereits in der 447. Sitzung der RSK bekannten Heizrohrschäden (vgl.
RSK-Stellungnahme „Zu unterstellende Leckagen an Dampferzeuger(DE)-
Heizrohren, Mehrfachrohrbruch/Lecköffnung wanddickengeschwächter DE-
Heizrohre“ vom 3. Mai 2012) noch weitere Vorschädigungen, und wie groß
sind die höchsten bekannten Wanddickenschwächungen?
Die Fragen 12 und 13 werden aufgrund des Sachzusammenhanges gemeinsam
beantwortet.
Nach der Veröffentlichung der in der Frage genannten RSK-Stellungnahme sind
in deutschen Anlagen keine neuen Schädigungsmechanismen bekannt geworden
und auch keine systematischen Schäden aufgetreten. Die RSK-Stellungnahme
behandelt verschiedene Schädigungsmechanismen, die überwiegend in älteren
Anlagen durch besondere Bedingungen aufgetreten waren sowie die theoretischen
Möglichkeiten von Mehrfach- und Folgeschäden.
Nach Kenntnis der Gesellschaft für Anlagen- und Reaktorsicherheit wurden in
Summe bislang in den sechs Druckwasserreaktoren mit Berechtigung zum
Leistungsbetrieb weniger als 100 Dampferzeugerheizrohre verschlossen.
Dampferzeugerheizrohre werden in der Regel bereits bei einer Wanddickenschwächung
von 50 Prozent verschlossen. Bei Anzeigen, die auf eine rissbildende Korrosion
hinweisen, werden die Heizrohre auch schon bei geringerer
Wanddickenschwächung verschlossen und die Ursache ermittelt.
Hauptkühlmittelpumpen
14. Kann die Bundesregierung praktisch ausschließen, dass bei dem von Helmut
J. L. Mayer postulierten Störfallszenario die Hauptkühlmittelpumpen ausfallen?
15. Wie groß ist bei dem postulierten Störfallablauf der Abstand zur Kavitation
der Hauptkühlmittelpumpen, wenn sowohl konservative und im realen
Betrieb realistische Schwankungen durch die nicht sicherheitstechnisch
ausgelegten Anlagenteile, wie z. B. die Frischdampf-Umleitstation, angenommen
werden und gleichzeitig ungünstige Messtoleranzen vorliegen?
16. Wie viel Zeit ist im ungünstigsten Fall anzunehmen, wenn die
Hauptkühlmittelpumpen ausfallen, bis ggf. wieder eine erste Hauptkühlmittelpumpe
zugeschaltet werden kann?
17. Kann grundsätzlich ausgeschlossen werden, dass die Hauptkühlmittelpumpe
im defekten Loop nach Klärung der Ausfallursachen und somit nach längerer
Zeit und bei bereits weitgehend abgesenkter Primärkreistemperatur wieder
zugeschaltet wird und somit dem Reaktorkern sehr schnell eine sehr hohe
Reaktivität zugeführt wird, die zu einer schnellen Leistungsexkursion führen kann?
Die Fragen 14 bis 17 werden aufgrund des Sachzusammenhanges gemeinsam
beantwortet.
In den Nachweisen zur Beherrschung eines Dampferzeugerheizrohrlecks ist auch
der Ausfall der Hauptkühlmittelpumpen betrachtet worden. Damit bei einem
Dampferzeugerheizrohrbruch die Hauptkühlmittelpumpe im Loop des defekten
Dampferzeugers nicht wieder zugeschaltet werden kann, sind im Betriebshandbuch
Prozeduren vorgesehen, diese Hauptkühlmittelpumpe zunächst von der Warte aus
abzuschalten und dann im Schaltanlagengebäude elektronisch unscharf zu schalten
(vgl. Stellungnahme des RSK-Ausschusses AST „Ausbildung und Auswirkungen
eines Deionatpfropfens beim Dampferzeugerheizrohrleck“).
Reaktivitätszufuhr
18. Wie hoch ist die zusätzliche Reaktivitätszufuhr durch die Abkühlung des
Primärkreislaufs bis zur Übernahme durch das Not- und Nachkühlsystem?
19. Wie hoch muss nach Auffassung des BMUB die notwendige
Borkonzentration sein, wenn im Gegensatz zu den 600 bzw. 850 ppm im heißen Zustand
die Anlage bereits bis zur Übernahme durch die Not- und Nachkühlsysteme
gemäß Betriebshandbuch abgekühlt worden ist?
Die Fragen 18 und 19 werden aufgrund des Sachzusammenhanges gemeinsam
beantwortet.
Die zusätzliche Reaktivitätszufuhr durch die Abkühlung des Kühlmittels im
Primärkreislauf hängt nicht nur von der Temperaturdifferenz zwischen heißem und
kaltem Anlagenzustand ab, sondern beispielsweise auch vom Zykluszeitpunkt
und der damit im Kühlmittel vorhandenen Borkonzentration. In den
Betriebshandbüchern der Anlagen wird vorgegeben, welche Borkonzentrationen beim
Kaltfahren der Anlage notwendig sind, um eine ausreichende Unterkritikalität zu
gewährleisten.
Gemäß den „Sicherheitsanforderungen an Kernkraftwerke“ ist das
Nachweiskriterium zur Sicherstellung der Unterkritikalität bei Störfällen für alle
Betriebsphasen eine Abschaltreaktivität im Betrag von 1 Prozent.
20. Ab welcher Größenordnung eines minderborierten Deionatpfropfens mit
weniger als 100 ppm, wie er in der in der Vorbemerkung der Fragesteller
erwähnten GRS-Studie ermittelt wurde, ist nach Einschätzung der
Bundesregierung mit einer nicht mehr kontrollierbaren partiellen Überkritikalität im
Reaktorkern zu rechnen?
Die Stellungnahme des RSK-Ausschusses AST zur „Ausbildung und
Auswirkungen eines Deionatpfropfens beim Dampferzeugerheizrohrleck“ beinhaltet eine
exemplarische Grenzbetrachtung im Hinblick auf einen Deionateintrag in den
Reaktorkern im Sinne einer abdeckenden Analyse für die noch laufenden
Druckwasserreaktoren, bei der ein ausreichender Abstand zur Kritikalität bestehen
bleibt (siehe auch die Antwort zu den Fragen 3 bis 10).
GRS-Analyse vom 19. September 2013
21. Hält das BMUB es für ausreichend, dass in der in der Vorbemerkung der
Fragesteller genannten Analyse der Gesellschaft für Reaktorsicherheit vom
19. September 2013 nur ein einziger Störfallablauf an nur einer einzigen
Anlage mit nur einzigartigen Handeingriffen in einzigartigen Zeitabständen
betrachtet wird und andere Störfallabläufe mit unterschiedlichen
Gegebenheiten außer Acht gelassen werden (bitte mit Begründung)?
Um zu einer gegen Änderungen des postulierten Ereignisses unabhängigen Aussage
zu kommen hat der RSK-Ausschuss AST in der Stellungnahme „Ausbildung und
Auswirkungen eines Deionatpfropfens beim Dampferzeugerheizrohrleck“ eine
abdeckende Analyse durchgeführt (siehe auch die Antwort zu den Fragen 3 bis 10).
22. Kann nach Auffassung des BMUB darauf verzichtet werden, auch einen
Störfallablauf zu untersuchen, bei dem, wie es in den Betriebshandbüchern
für Dampferzeuger-Heizrohrlecks ohne Zusatzstörung vorgesehen ist, der
Druckhalter-Füllstand nicht unter den Reaktorschutz-Grenzwert abfällt und
somit die hinsichtlich der rechnerischen Borkonzentration hilfreiche
Einspeisung der Sicherheitseinspeisepumpen nicht angeregt wird?
23. Wurde die in der GRS-Analyse ermittelte bzw. unterstellte Annahme der
Anregung der Sicherheitseinspeisepumpen in die bestehenden
Betriebshandbücher mit „normalem“ Ablauf übernommen?
Die Fragen 22 und 23 werden aufgrund des Sachzusammenhanges gemeinsam
beantwortet.
In den ereignisorientierten Teilen der Betriebshandbücher werden vier Varianten
für den Ablauf eines Dampferzeugerheizrohrlecks unterschieden, die sich aus der
Kombination der Unterscheidungen „mit/ohne Notstromfall“ und „mit/ohne
Anregung der Notkühlkriterien“ ergeben.
Bei einem Dampferzeugerheizrohrleck ohne Notstromfall und damit ohne Ausfall
der Hauptkühlmittelpumpen und ohne Ansprechen der Notkühlkriterien wird eine
Variante betrachtet, bei der es ohne weitere Zusatzstörungen auch nicht zur
Anregung der Sicherheitseinspeisepumpen kommt.
24. Ist der Reaktor auch dann noch sicher unterkritisch, wenn der von der GRS
errechnete Deionatpfropfen nicht bei heißem Reaktorkühlkreislauf, sondern
bei bereits auf die Temperatur kurz vor Übernahme durch das Not- und
Nachkühlsystem abgekühlt und somit die zusätzliche Reaktivität aufgrund
des negativen Kühlmitteltemperaturkoeffizienten aufgetreten ist?
In der GRS-Analyse erfolgte der Eintrag des minderborierten Pfropfens bei
abgekühltem Reaktorkühlkreislauf (Kerneintrittstemperatur < 150 °C). Die
Übernahmebedingungen für das Nachkühlsystem waren bereits erreicht.
25. Welche maximale Menge kann der in den Reaktor eintretende
minderborierte Pfropfen erreichen, und welchen minimalen Borgehalt kann er haben,
wenn die Abfolgen der automatischen Anregungen und insbesondere der
Handeingriffe des Betriebspersonals nicht in den von der GRS
angenommenen Zeitabständen erfolgen, sondern sich aufgrund verschiedener
Gegebenheiten zeitlich verschieben?
Die Stellungnahme des RSK-Ausschusses AST zur „Ausbildung und
Auswirkungen eines Deionatpfropfens beim Dampferzeugerheizrohrleck“ beinhaltet eine
exemplarische Grenzbetrachtung im Hinblick auf einen Deionateintrag in den
Reaktorkern im Sinne einer abdeckenden Analyse für die noch laufenden
Druckwasserreaktoren, bei der das durch die Gegebenheiten im Pumpenbogen und
kalten Strang geometrisch maximal mögliche Volumen mit minderboriertem
Kühlmittel als Deionatpfropfen aufgefüllt wird und bei dem ein ausreichender Abstand
zur Kritikalität bestehen bleibt (siehe auch die Antwort zu den Fragen 3 bis 10).
26. Ist es nach Auffassung des BMUB hinreichend sicher und zu akzeptieren,
wenn in der GRS-Analyse auf „wissensbasierte Entscheidungen“ und
„wissensbasierte Handlungen“ in den extremen Stresssituationen im Ablauf einer
solchen Störfallsituation in einer Realanlage hilfsweise verwiesen wird?
Betriebshandbücher für Dampferzeuger-Heizrohrlecks
27. Welche Betriebshandbücher der insgesamt sechs deutschen Vorkonvoi- und
Konvoi-Druckwasserreaktoranlagen, die noch eine Berechtigung zum
Leistungsbetrieb haben, liegen dem BMUB und/oder der das BMUB beratenden
GRS und/oder dem ebenfalls das BMUB beratenden Bundesamt für
Strahlenschutz vor (bitte je Betriebshandbuch mit Angabe zur Aktualität der
BHB-Fassung)?
28. Ist nach Kenntnis des BMUB das postulierte Störfallszenario in diesen sechs
Druckwasserreaktoren in den Betriebshandbüchern jeweils abgedeckt?
29. Wie wird sich bei dem postulierten Störfallablauf nach Auffassung des
BMUB das Betriebspersonal verhalten, falls ein zutreffendes
Betriebshandbuch nicht vorliegt und infolge nicht vorhandener Messungen und fehlender
Schulungen die Gefahr des Eindringens von minderboriertem Kühlmittel in
den Kern nicht erkannt wird?
Die Fragen 26 bis 29 werden aufgrund des Sachzusammenhanges gemeinsam
beantwortet.
Der RSK-Ausschuss AST thematisiert in der Stellungnahme „Ausbildung und
Auswirkungen eines Deionatpfropfens beim Dampferzeugerheizrohrleck“ auch
die Behandlung des Ereignisses im Betriebshandbuch.
Dabei stellt er fest, dass für die im ereignisorientierten Betriebshandbuch
beschriebenen Ereignisabläufe das grundsätzliche Problem besteht, dass sich
Abweichungen zu den beschriebenen Abläufen ergeben können. In diesen Fällen
muss das Schichtpersonal auf Basis der verfügbaren Informationen unter
Berücksichtigung der im Betriebshandbuch festgelegten schutzzielorientierten
Vorgehensweise geeignete Maßnahmen auswählen und durchführen.
Es liegen dem BMUB für die Druckwasserreaktoren mit der Berechtigung zum
Leistungsbetrieb Betriebshandbücher mit einem Stand aus dem Jahr 2016 vor.
Abschätzung der minimalen Bormischkonzentration
30. Sind die in der Abschätzung der minimalen Bormischkonzentration vom
10. September 2014 seitens des Physikerbüros Bremen und des Ökoinstituts,
die das BMUB mit Schreiben vom 3. Dezember 2015 an Helmut J. L. Mayer
übermittelte, genannten fehlenden Festlegungen, welche Maßnahmen und
Einrichtungen im Einzelnen kreditiert werden dürfen, und die AST-seitig
ungeklärten Fragestellungen zu den zu unterstellenden Randbedingungen
mittlerweile geklärt, und falls ja, welche Festlegungen wurden getroffen, und
welche Klärungen wurden erzielt?
Ausgehend von der Beratung des RSK-Ausschusses AST haben sich über die
Stellungnahme hinausgehend ereignisübergreifende Fragen zu den zu
unterstellenden Anfangs- und Randbedingungen bei der Nachweisführung auf der
Sicherheitsebene 3 (Störfallanalyse) gemäß dem aktuellen kerntechnischen Regelwerk
ergeben, um deren Beantwortung die RSK mit Beratungsauftrag vom 17. März 2015
gebeten wurde.
Dieser Beratungsauftrag ist von der RSK noch nicht abgeschlossen worden (siehe
auch die Antwort zu den Fragen 1 und 2).
Ausländische und insbesondere benachbarte Druckwasserreaktoren
31. Kann das von Helmut J. L. Mayer postulierte Störfallszenario nach
Einschätzung der Bundesregierung auch in internationalen und insbesondere auch in
grenznahen Druckwasserreaktoren eintreten?
32. Ist das postulierte Störfallszenario nach Kenntnis des BMUB auch
internationalen Atomexperten bzw. Atomkraftwerksbetreibern hinreichend bekannt?
Falls nein, plant das BMUB, die zuständigen Atomaufsichtsbehörden über
die hierzulande durchgeführten Untersuchungen und Beratungen zu
informieren, und wenn ja, inwiefern?
Die Fragen 31 und 32 werden aufgrund des Sachzusammenhanges gemeinsam
beantwortet.
Dampferzeugerheizrohrlecks werden für Druckwasserreaktoren im Rahmen des
zu analysierenden Störfallspektrums betrachtet. Für die sicherheitstechnische
Bewertung ist die für den betrachteten Druckwasserreaktor verantwortliche
atomrechtliche Aufsichtsbehörde zuständig.
Die Stellungnahme zur „Ausbildung und Auswirkungen eines Deionatpfropfens
beim Dampferzeugerheizrohrleck“ des RSK-Ausschusses AST, in der das
Szenario von Helmut J. L. Mayer abdeckend durch die o. g. Grenzbetrachtung
behandelt wird, ist allgemein zugänglich. Die experimentellen und analytischen
Untersuchungen zur Ausbildung eines Deionatpfropfens, dessen Transport und
Vermischung auf dem Weg zum Kern und die mögliche Rekritikalität wurden im Rahmen
des PKL-Projekts der OECD/ NEA (beinhaltet auch die ROCOM-Versuche zur
Vermischung im Ringraum und unteren Plenum) international bekannt gemacht.
33. Ist nach Einschätzung des BMUB in 3-Loop-Anlagen eine noch stärkere
Auswirkung und somit ein noch höheres Risiko als in 4-Loop-Anlagen
anzunehmen (bitte mit Begründung)?
Dem BMUB liegen keine zur Grenzbetrachtung im Hinblick auf einen
Deionateintrag in den Reaktorkern, wie sie in der Stellungnahme des RSK-Ausschusses AST
zur „Ausbildung und Auswirkungen eines Deionatpfropfens beim
Dampferzeugerheizrohrleck“ für die noch laufenden Druckwasserreaktoren enthalten sind,
vergleichbaren Analysen für eine 3-Loop-Anlage vor.
34. Welche Aspekte könnten nach Ansicht des BMUB bei ausländischen
Anlagen zu erhöhter Eintrittswahrscheinlichkeit im Vergleich zu den sechs
deutschen Druckwasserreaktoren führen?
In ausländischen Anlagen ist teilweise noch der Werkstoff Alloy 600 (Inconel
600) als Dampferzeuger-Heizrohrwerkstoff im Einsatz. Dieser ist anfälliger für
Spannungsrisskorrosion als der in den sechs zurzeit noch im Leistungsbetrieb
befindlichen deutschen Druckwasserreaktoren verwendete Werkstoff Alloy 800.
Außerdem spielen auch die konstruktiven Bedingungen, insbesondere das
Halterungskonzept, eine wichtige Rolle für mögliche Schädigungen an den
Dampferzeuger-Heizrohren. Durch Ablagerungen von Korrosionsprodukten zwischen
Heizrohren und Halterungsblechen kann es zum Einbeulen der Heizrohre, Zwängungen und
strömungsinduzierten Schwingungen infolge Strömungsbehinderungen kommen.
35. Welche Aspekte könnten nach Ansicht des BMUB bei ausländischen
Anlagen zu geringeren Abständen zur Kritikalität führen, als sie bei der
RSK-AST-Grenzbetrachtung für deutsche Anlagen ermittelt wurden?
Die Grenzbetrachtung des RSK-Auschusses AST bezüglich des Abstands
zur Kritikalität umfasste verschiedene Aspekte, wie Größe und Borgehalt des
Deionatpropfens, Borgehalt im Primärsystem, Vermischung des Deionatpropfens
bis zum Erreichen des Reaktorkerns sowie den Reaktivitätseffekt bei Eintritt des
minderborierten Kühlmittels in den Reaktorkern. Grundsätzlich können sich
diese Aspekte bei ausländischen Anlagen von den Ergebnissen für deutsche
Druckwasserreaktoren unterscheiden.
36. In welchen im (Leistungs-)Betrieb befindlichen Druckwasserreaktoren in
unseren Nachbarstaaten, insbesondere in grenznahen Anlagen, sind nach
Kenntnis des BMUB heute noch Dampferzeuger mit Heizrohren aus dem
Werkstoff Inconel 600 im Einsatz?
Alloy 600 (Inconel 600) wurde ursprünglich weltweit in Anlagen der Hersteller
Westinghouse und Framatome als Werkstoff für die Dampferzeuger-Heizrohre
verwendet, darunter auch in Anlagen dieser Hersteller in den Nachbarstaaten
Belgien, Frankreich und der Schweiz. Nachdem Schäden infolge
Spannungsrisskorrosion mit diesem Werkstoff auftraten, erfolgte weltweit ein Austausch der
Dampferzeuger in den betroffenen Anlagen, wobei der korrosionsresistentere
Werkstoff Alloy 690 (Inconel 690) für die Dampferzeugerheizrohre zum Einsatz
kam. In Belgien und der Schweiz ist der Dampferzeugeraustausch bereits
abgeschlossen. In Frankreich werden derzeit die Dampferzeuger sukzessive
ausgetauscht.
Allgemeine bzw. weitere Fragen zu den Untersuchungen und der Thematik
37. Wurden für die bisherigen Untersuchungen ausreichend Ressourcen zur
Verfügung gestellt, so dass erfahrene Experten angemessen intensiv die
vorhandenen Anlagentechniken, die möglichen Störfallabläufe, die relevanten
Betriebshandbücher und die zu erwartenden Handeingriffe des
Betriebspersonals in die Betrachtungen einbeziehen konnten?
Dem RSK-Ausschuss AST wurden die für seine Beratung notwendigen
Ressourcen zur Verfügung gestellt.
38. Wie hoch sind die Kosten der vom BMUB zu der Thematik bislang
vergebenen Analyse-/Untersuchungsaufträge, und wie hoch schätzt das BMUB
die zusätzlichen Kosten, wie z. B. für die Erstellung des umfangreichen
Schriftverkehrs und die erforderlichen Arbeitszeiten des BMUB und anderer
Institutionen, die neben den expliziten Auftragskosten angefallen sind (grobe
Schätzung reicht)?
Das BMUB ist als oberste Behörde für kerntechnische Sicherheit in Deutschland
unter anderem zuständig für die Weiterentwicklung des untergesetzlichen
Regelwerks sowie für die Aufsicht über die Recht- und Zweckmäßigkeit des
Gesetzesvollzugs durch die Länder. Die Wahrnehmung dieser Aufgaben erfordert die
Unterstützung durch externen Sachverstand, die Durchführung von Untersuchungen,
Studien und Gutachten im Bereich der Reaktorsicherheit. Hierzu erfolgt die
Vergabe von entsprechenden Forschungsvorhaben. In Rahmen dieser Vorhaben
erfolgt die Unterstützung zu einzelnen thematischen Fragestellungen. Die Kosten
für die Bearbeitung jeder einzelnen thematischen Fragestellung werden vom
BMUB nicht gesondert erfasst.
39. Warum wurde der Initiator der Erforschung des Problems (siehe
Vorbemerkung der Fragesteller) Helmut J. L. Mayer – abgesehen von seiner Anhörung
in der RSK – trotz unbestrittener Kompetenz vom BMUB nicht in die
Untersuchungen einbezogen – zum Beispiel in Form von Besprechungen beim
BMUB?
40. Wurden die von Helmut J. L. Mayer vorgeschlagenen Maßnahmen zur
Minderung des Risikos und zur Beherrschung des postulierten Störfalls
durchgeführt oder zumindest in Betracht gezogen (falls nein, bitte mit Begründung)?
41. Sind die Untersuchungen mit den vorliegenden Papieren nach Auffassung
der Bundesregierung endgültig abgeschlossen oder sind – abgesehen von
den in den Fragen 1 und 2 thematisierten AST-Beratungen, die im Winter
2014/2015 vom BMUB in Auftrag gegeben wurden – noch weitere
Maßnahmen vorgesehen, wie zum Beispiel weitere Analysen mit variierten
Störfallabläufen zusätzlich zu dem bisher einzigen Verlauf der in der
Vorbemerkung der Fragesteller genannten GRS-Untersuchung, und falls ja, welche
jeweils, durch wen und bis wann?
Die Fragen 39 bis 41 werden aufgrund des Sachzusammenhangs gemeinsam
beantwortet.
Die Anregungen und Vorschläge von Helmut J. L. Mayer sind in die Beratungen
des AST zur Stellungnahme über die „Ausbildung und Auswirkungen eines
Deionatpfropfens beim Dampferzeugerheizrohrleck“ eingeflossen. Helmut J. L.
Mayer wurde vom BMUB mit den Schreiben vom 10. Februar 2015, 14. September
2015 sowie 3. Dezember 2015 über die jeweils aktuellen Entwicklungen der
Beratungen informiert. Für die laufenden Beratungen zu den ereignisübergreifenden
Fragen steht ausreichend Sachverstand in der RSK und ihren Ausschüssen zur
Verfügung.
42. Kann auf Basis der bislang vorliegenden Erkenntnisse zu der Problematik
praktisch ausgeschlossen werden, dass eine ausreichende
Kühlmitteldurchmischung mit insgesamt einer noch intakten Hauptkühlmittelpumpe nicht
mehr möglich ist, falls im Störfallablauf bereits eine temperatur- und/oder
dampfblasenbedingte Unterbrechung des Kühlmittelumlaufs im Primärkreis
eingetreten ist?
Falls ja, warum?
Falls nein, welche Konsequenzen will das BMUB daraus ziehen?
Die Stellungnahme des RSK-Ausschusses AST zur „Ausbildung und
Auswirkungen eines Deionatpfropfens beim Dampferzeugerheizrohrleck“ beinhaltet eine
exemplarische Grenzbetrachtung im Hinblick auf einen Deionateintrag in den
Reaktorkern im Sinne einer abdeckenden Analyse für die noch laufenden
Druckwasserreaktoren. Bei dieser Grenzbetrachtung wurde ein Notstromfall in der
Anlage und damit der Ausfall aller Hauptkühlmittelpumpen vorausgesetzt, so dass
sich in den drei vom Dampferzeugerheizrohrleck nicht betroffenen Loops ein
Naturumlauf einstellt (siehe auch die Antwort zu den Fragen 3 bis 10).
43. Welche Beispiele für Schäden an Dampferzeuger-Heizrohren aus dem
Werkstoff Inconel 600 sind dem BMUB und/oder der das BMUB beratenden
GRS und/oder dem ebenfalls das BMUB beratenden Bundesamt für
Strahlenschutz bekannt?
Unabhängig vom für die Heizrohre verwendeten Werkstoff sind
Wanddickenschwächungen infolge Fretting (Reibverschleiß) bzw. Wastage (korrosiver
Flächenabtrag) bekannt. Außerdem kam es zu Denting (Einbeulen) sowie
Rissbildungen durch Ermüdung aufgrund von strömungsinduzierten Schwingungen und
Zwängungen.
Bei Dampferzeugerheizrohren aus dem Werkstoff Alloy 600 (Inconel 600) sind
Rissbildungen infolge Spannungsrisskorrosion aufgetreten.
Im Kernkraftwerk Obrigheim sind Schäden an Dampferzeugerheizrohen aus dem
Werkstoff Alloy 600 (Inconel 600) aufgetreten. Daraufhin wurden die
Dampferzeuger im Kernkraftwerk Obrigheim in der ersten Hälfte der 1980er-Jahre
ausgetauscht.
44. Aus welchem Werkstoff waren die Dampferzeuger-Heizrohre im bereits
stillgelegten deutschen AKW Stade?
Die Dampferzeugerheizrohre im Atomkraftwerk Stade wurden nach den
vorliegenden Informationen aus dem Werkstoff Alloy 800 (Incoloy 800) gefertigt.
Satz: Satzweiss.com Print, Web, Software GmbH, Mainzer Straße 116, 66121 Saarbrücken,
www.satzweiss.com
Druck: Printsystem GmbH, Schafwäsche 1-3, 71296 Heimsheim,
www.printsystem.de
Vertrieb: Bundesanzeiger Verlag GmbH, Postfach 10 05 34, 50445 Köln, Telefon (02 21) 97 66 83 40, Fax (02 21) 97 66 83 44,
www.betrifft-gesetze.de
ISSN 0722-8333]