Rückhaltung im Reaktorbehälter für Hochleistungskernkraftwerke
Der Albtraum von Interessengruppen auf der ganzen Welt im Bereich der Kernenergie hat einen Namen: Corium. Dieser durch den Menschen erzeugte Lavastrom – das Ergebnis einer Kernschmelze in einem Reaktorkern – kann jahrhundertelang radioaktiv bleiben, sodass dessen Freisetzung in die Umwelt bei schweren Unfällen um jeden Preis vermieden werden muss. Corium in den Griff bekommen Die Rückhaltung im Reaktorbehälter ist eine von wenigen Lösungen, um ein solch verheerendes Szenario zu verhindern – ihr zentraler Vorteil ist, dass das Corium auf einer bestimmten und beschränkten Fläche zurückgehalten wird. Doch obwohl die Strategie für Reaktoren mit relativ wenig Leistung geprüft und implementiert wurde, gilt es noch viele Unsicherheiten im Hinblick auf deren Anwendung bei Reaktoren mit höherer Leistung (im Bereich von 1 000 MWe) zu klären. „Je höher die Reaktorleistung, desto geringer die Sicherheitsmarge bezüglich des Reaktorbehälter-Fehlerrisikos“, sagt Projektkoordinator Dr. Florian Fichot von IRSN. „Falls dieses Restrisiko bei mehr als 10 % liegt, ist der Nutzen der Implementierung einer Strategie für die Rückhaltung im Reaktorbehälter fragwürdig.“ Dank der Unterstützung für dasProjekt IVMR analysierte ein aus 23 Mitgliedern bestehendes Konsortium unter der Leitung von IRSN die Anwendbarkeit und technische Durchführbarkeit einer Rückhaltung im Reaktorbehälter für Reaktoren mit höherer Leistung. Im Fokus standen dabei bestehende Einheiten vom Typ WWER 1000/320 in Europa und zukünftige Reaktoren vom Typ PWR oder BWR. Es wurden fortschrittlichste Tools, Kenntnisse und Programmierungen verwendet, um eine neue Methodik zu entwickeln, mit der die Rückhaltung im Reaktorbehälter agegangen werden könnte. „Unsere Methodik hat einen größeren Umfang als ihre Vorgänger und ermöglicht die Miteinbeziehung von Phänomenen, die bislang vernachlässigt wurden, zum Beispiel die mögliche Umkehrung der Schichtung zwischen Oxid und Metall im Corium-Becken. Ein weiterer Vorteil ist, dass es sich um keine probabilistischen Ansatz handelt: Er beinhaltet auch deterministischere Abschätzungen, was dabei hilft, inkonsistente Annahmen zu vermeiden“, erklärt Dr. Fichot. Nicht nur die Reaktorleistung birgt Risiken Das Konsortium entdeckte unter anderem, dass die Reaktorleistung nicht der einzige Faktor ist, der das Restrisiko bestimmt. Es wurde auch festgestellt, dass die Rückhaltung im Reaktorbehälter zu einer sinnvolleren Option wird, je größer die Menge von Stahlstrukturen im Corium im Verhältnis zur Brennstoffmenge ist. „Aus diesem Grund umfassen Reaktoren wie AP1000 oder HPR1000, die auf die Rückhaltung im Reaktorbehälter ausgelegt sind, große Stahlstrukturen“, erklärt Dr. Fichot. Eine weitere wichtige Beobachtung im Rahmen von IVMR ist mit der Menge des Wassers verbunden, das verfügbar ist, um den Augenblick der vollständigen Schmelze von Kernmaterialien hinauszuzögern: falls eine Hinauszögerung um zwölf Stunden möglich ist, werden die Bedingungen im Hinblick auf die Rückhaltung im Reaktorbehälter selbst bei Hochleistungsreaktoren günstiger. Die WWER-1000-Konstruktion berücksichtigt solche günstigen Bedingungen und ist daher ein guter Kandidat für die Implementierung einer „Nachrüstung“ im Rahmen einer Strategie für die Rückhaltung im Reaktorbehälter gemäß der Projekterkenntnisse. Dr. Fichot ist in dieser Hinsicht jedoch zurückhaltend, da eine vollständige Risikoabschätzung – einschließlich von Risiken, die nicht ausschließlich mit Corium verbunden sind – durchgeführt werden muss, bevor definitive Schlussfolgerungen in Bezug auf WWER-1000 gezogen werden können. Das Projekt erzielte auch verschiedene technische Durchbrüche, beispielsweise in Bezug auf die Verbesserung der externen Kühleffizienz, die Untersuchung der simultanen Wasserinjektion in den Reaktorbehälter und die Sprühkühlung des Behälters. „Das Feedback ist ziemlich positiv gewesen, insbesondere von Industriepartnern, die am Projekt beteiligt sind – EDF, Fortum, Paks und Framatome. Wir haben auch das Interesse von ausländischen Organisationen geweckt, insbesondere von chinesischen, russischen, südkoreanischen, japanischen und ukrainischen Organisationen, die sich offiziell dem Projekt angeschlossen haben, um Ergebnisse zu teilen“, schlussfolgert Dr. Fichot.
Schlüsselbegriffe
IVMR, Rückhaltung im Reaktorbehälter, Kernkraft, Reaktor, Schmelze, Abschätzung, Corium
