| Bei Kernspaltungen und von den künstlich erzeugten Radionukliden werden ionisierende Strahlen ausgesandt. Sie stellen für Lebewesen eine große Gefahr dar. In Kernkraftwerken werden deshalb die Strahlen abgeschirmt und die Strahlen aussendenden Radionuklide sicher eingeschlossen. Diese grundlegenden Anforderungen müssen sowohl bei normalem Reaktorbetrieb als auch im Störfall erfüllt sein. |
|
| Ein störungsfreier Normalbetrieb wird durch Qualitätssicherung
gewährleistet. Das erfordert die Verwendung qualitativ hochwertiger
Komponenten und Anlagenteile (optimale Werkstoffe, gewissenhafte Fertigung,
umfassende Kontrollen und Wiederholungsprüfungen während
der gesamten Lebensdauer der Anlage), die Einplanung hoher Sicherheitsreserven,
eine schonende Betriebsweise und den Einsatz fachkundigen Betriebspersonals.
Um kleinere Betriebsstörungen (z. B. geringer Druckanstieg in den Kühlmittelleitungen über den Regelbereich hinaus) feststellen und beherrschen zu können, sind Störungsmelder und Begrenzungseinrichtungen vorhanden. Werden bestimmte Grenzwerte überschritten, wird automatisch eine Korrektur vorgenommen, damit es nicht zu einem Störfall kommt. Leichtwasserreaktoren besitzen zusätzlich ein selbststabilisierendes Betriebsverhalten. Auslegungsstörfälle (z. B. Bruch einer Hauptkühlmittelleitung) sind zwar aufgrund der vielen sicherheitstechnischen Vorkehrungen unwahrscheinlich, können im Prinzip aber dennoch eintreten. Sie müssen dann sicher beherrscht werden. Bei einem Auslegungsstörfall garantiert das Reaktorschutzsystem ein Abschalten des Reaktors, die Abfuhr der Nachwärme und den sicheren Einschluss des radioaktiven Inventars. Die Schäden in der Reaktoranlage werden dadurch begrenzt und in der Umgebung des Kernkraftwerkes keine Schäden verursacht. Die prompte Gamma- und Neutronenstrahlung verschwindet beim Abschalten des Reaktors. Dafür ist Voraussetzung, dass der Reaktor auf Dauer in einen unterkritischen Zustand gebracht werden kann. Das geschieht durch schnelles Einfahren der Neutronen absorbierenden Steuerstäbe in den Reaktorkern und durch Einspeisung von Wasser mit Borzusatz. Die Spaltprodukte sind radioaktiv und erzeugen auch nach dem Abschalten des Reaktors große Wärmemengen. Diese so genannte Nachwärme beträgt anfangs etwa 5 % der Ausgangsleistung und nimmt mit der Zeit auf etwa 2 % ab. Bei einem Kraftwerk mit einer thermischen Leistung von Wth = 3 000 MW wären das 150 bis 60 MW. Bei fehlender Wärmeabfuhr würde die Temperatur bis weit über das Schmelzen der Brennstäbe hinaus ansteigen. Radioaktive Spaltprodukte könnten dann freigesetzt werden. Es muss also in jeder Situation sichergestellt sein, dass die Nachwärme abgeführt wird. Die künstlich erzeugten Radionuklide (Spaltprodukt, Aktivierungsprodukte, Aktiniden) werden durch mehrere gestaffelt hintereinander angeordnete Schutzbarrieren eingeschlossen. Die Radionuklide dürfen niemals unkontrolliert und in unzulässigen Mengen in die Biosphäre gelangen. Die Barrierenfunktion muss unter allen Störfallbedingungen aufrechterhalten werden. Der Einschluss der in den Brennstäben vorhandenen Spaltprodukte ist oberstes Ziel der Reaktorsicherheitstechnik. Bei Leichtwasserreaktoren beträgt die Aktivität des Reaktorinventars nach 2,5 Betriebsjahren etwa 1,85 · 1020 Bq. Es bedeutet, dass in 1 s 1,85 · 1020 Kernumwandlungen stattfinden und dabei Strahlungsteilchen und Strahlungsquanten ausgesandt werden. Zum Vergleich: Auf der gesamten Erde wird die C-14-Aktivität auf 8,5 · 1018 Bq geschätzt. Das umfassende Reaktorsicherheitssystem macht einen Störfall, bei dem radioaktive Stoffe unkontrolliert in größeren Mengen austreten, sehr unwahrscheinlich. Er ist aber nicht grundsätzlich auszuschließen, denn bei Kernkraftwerken kann man - wie bei allen anderen technischen Systemen auch - niemals eine 100%ige Sicherheit erreichen. Für solche theoretisch nicht auszuschließenden, aber höchst unwahrscheinlichen Ereignisse werden für das einzelne Kernkraftwerk zusätzliche Notfallschutzmaßnahmen geplant. Ihr Ziel ist es, Kernschäden zu verhindern und die Freisetzung radioaktiver Stoffe in die Umgebung so weit wie möglich zu begrenzen. Risikountersuchungen haben gezeigt, dass in deutschen Leichtwasserreaktoren einige Stunden bis zu einigen Tagen vergehen würden, bis aus einem Auslegungsstörfall bei angenommenem Versagen von Schutz- und Sicherheitseinrichtungen ein Unfall mit der Gefahr einer Aktivitätsfreisetzung wird. Diese Zeit reicht aber aus, um die anlageninternen Notfallschutzmaßnahmen einzuleiten. Das sind im Wesentlichen die Wiederherstellung der Kernkühlung, die Bereitstellung weiterer Wasserreserven zur Kühlung und die Druckentlastung des Sicherheitsbehälters. Dabei wird die Abluft aus dem Sicherheitsbehälter speziellen Verzögerungsstrecken und Notfallfiltern zugeführt, damit nach entsprechender Abklingzeit und Reinigung die Abluft an die Umgebung abgeführt werden kann. Um die Sicherheit von Kernkraftwerken weiter zu verbessern, wird eine umfassende Sicherheitsforschung betrieben. Man versucht, einzelne Komponenten zu verbessern, vorhandene Sicherheitsreserven zu bestimmen, einzelne Schutz- und Sicherheitssysteme in ihrem Zusammenspiel unter immer neuen Bedingungen zu beurteilen sowie den Ablauf möglicher bzw. hypothetischer Störfälle zu analysieren. Die dabei gewonnenen Erkenntnisse können zur Verbesserung der bestehenden Sicherheitssysteme beitragen. Neben den technisch denkbaren Störfällen sind auch solche Fälle vorstellbar, die sich einem technischen Zugriff des Menschen entziehen. So kann man z. B. gegen den Einschlag eines großen Meteoriten keine Sicherheitseinrichtungen schaffen. Für solche Fälle muss ermittelt werden, ob die Eintrittswahrscheinlichkeit so groß und die Auswirkungen so katastrophal sind, dass ein Risiko nicht mehr akzeptiert werden kann. |