Notkühlsystem

 
In einem Kernkraftwerk sind eine Reihe größerer Störfälle und Defekte denkbar, deren Auswirkungen sicher beherrscht werden müssen. Das Kraftwerk muss sicherheitstechnisch dafür ausgelegt sein. Bei solchen Störfällen spricht man von Auslegungsstörfällen.

Als ein schwerwiegender Störfall bei einem Leichtwasserreaktor gilt der Bruch einer Hauptkühlmittelleitung innerhalb des Sicherheitsbehälters. Wasser und Dampf treten dann aus der Bruchstelle aus. Der Druckabfall wird vom Reaktorschutzsystem erkannt und führt dazu, dass die Steuer- und Abschaltstäbe automatisch in den Reaktor "geschossen" werden, sodass die Kettenreaktion zum Erliegen kommt. Durch redundante Schnellschlussventile werden die aus dem Sicherheitsbehälter herausführenden Dampfleitungen abgesperrt. Für diesen Zweck sind mehrere Ventile in Reihe angeordnet, damit beim Versagen von einem oder zwei Ventilen das dritte Absperrventil die jeweilige Leitung sicher schließt. Die Auswirkungen des Störfalls bleiben so auf den Sicherheitsbehälter beschränkt. Gleichzeitig ist der Reaktor nun aber von dem Kühlkreis über Turbine und Kondensator abgetrennt.

Bei Druckwasserreaktoren wird ein Volldrucksicherheitsbehälter verwendet. Er hält dem Druck stand, der beim völligen Ausdampfen des Kühlmittels entsteht. Bei Siedewasserreaktoren verwendet man dagegen einen Sicherheitsbehälter mit Druckabbausystem. Austretender Dampf wird über Rohrleitungen in Wasserbecken geleitet, wo er kondensiert. Im Sicherheitsbehälter steigt der Dampfdruck deshalb nur geringfügig an. Der Behälter kann für einen niedrigeren Druck ausgelegt sein, als er sich beim völligen Ausdampfen des Kühlmittels ergeben würde.

In einem Siedewasserreaktor ist die Kondensationskammer ringförmig um das Reaktordruckgefäß angelegt. Sie ist teilweise mit Wasser gefüllt, in das eine Vielzahl von Rohren hineinragt. Die entscheidende sicherheitstechnische Maßnahme besteht nun darin, die Nachzerfallswärme abzuführen, damit sich die Brennstäbe nicht überhitzen und dadurch möglicherweise zerstört werden.

Das Reaktorsicherheitssystem sieht dafür Notkühlsysteme vor. Sie springen automatisch ein, sollte die normale Reaktorkühlung einmal ausfallen. Ein Notkühlsystem besteht im Prinzip aus drei Komponenten:

  • Es sind ausreichende Wasservorräte sowohl innerhalb als auch außerhalb des Sicherheitsbehälters vorhanden. Mithilfe von Rohrleitungen, Pumpen und Ventilen wird das Wasser in den Reaktordruckbehälter gepumpt.
  • Wasser, das aus der Bruchstelle austritt und in den so genannten Sumpf des Sicherheitsbehälters gelangt, wird in das Reaktordruckgefäß oder eines der Wasserreservoirs zurückgepumpt. Dadurch entstehen Notkühlkreisläufe.
  • Die Nachzerfallswärme, die das Wasser aufnimmt, kann über einen Wärmetauscher an die Umgebung abgeführt werden. Dadurch ist eine langfristige Kühlung des Reaktors möglich.

Die Notkühlsysteme sind mindestens vierfach vorhanden. Jedes einzelne System besitzt mehrere parallel angeordnete Pumpen bzw. Ventile. Auch die Stromversorgung ist mehrfach sichergestellt. Ein Leitungsstrang mit nur einer Pumpe reicht aus, um die sichere Abfuhr der Nachzerfallswärme zu gewährleisten. Die Wahrscheinlichkeit, dass alle Notkühlsysteme mit redundant angeordneten Pumpen gleichzeitig ausfallen, ist theoretisch extrem gering, praktisch nahezu null.