Sicherheitsbehälter

Containment während des Abbruchs

Als Sicherheitsbehälter bzw. Containment wird eine Sicherheitseinrichtung von Kernkraftwerken bezeichnet, die den Reaktordruckbehälter umschließt, um die Umwelt im Falle eines Störfalls vor radioaktiver Kontaminierung zu schützen.

Barrierenkonzept

Containment als Teil der Sicherheitsbarriere

Innerhalb eines Containments

Das Containment stellt insbesondere eine der technischen Barrieren gegen das Austreten radioaktiver Stoffe dar. Im Einzelnen sind in einem Kernkraftwerk (von innen nach außen betrachtet) folgende drei Barrieren zu nennen^[1]:

• die Brennstab-Hüllrohre (Nr. 6 im Bild)
• der Reaktordruckbehälter mit Primärkreis-Leitungen (Nr. 5 im Bild)
• der Sicherheitsbehälter (Containment, Nr. 2 im Bild), sowie zum Containment gehörende Rückhalteeinrichtungen für flüssige und gasförmige Stoffe (z. B. Filter).

Der Sicherheitsbehälter mit den dazu gehörigen Einrichtungen als dritte dieser Barrieren umschließt den Reaktordruckbehälter und den daran anschließenden Teil des Kühlmittelkreislaufs.

Bei Reaktoren mit flüssigem Kühlmittel – wie zum Beispiel Wasser in allen in Deutschland betriebenen Kernkraftwerken – sammelt sich etwa ausgetretenes Kühlmittel an der tiefsten Stelle, dem sogenannten Sumpf, des Sicherheitsbehälters. Von hier aus kann das Kühlmittel in den Reaktorkühlkreislauf durch Pumpen zurückgeführt werden.

Druckwasserreaktoren

Der Sicherheitsbehälter deutscher Druckwasserreaktoren (DWR) hat die Form einer Kugel und besteht aus Feinkorn-Baustahl. Er muss dem Druck, der bei völligem Ausdampfen des Primärkühlmittels entsteht, standhalten (Volldruck-Containment). Er ist bei KKW deutscher Bauart (auch SWR) immer in ein – von außen sichtbares – Reaktorgebäude aus Beton hineingebaut.

Der Innendurchmesser beträgt bei 1300-MW-Anlagen ca. 56 m. Die Wandstärke beträgt 30-40 mm. Diese großen Behälter konnten nur auf der Baustelle aus etwa 550 sphärisch gebogenen Einzelblechen zusammengeschweißt werden. Nach dem Verschließen durch die obere Polkappe erfolgte eine Druckprüfung mit Druckluft durch Kompressoren. Hierbei wurde die zeitliche Leckrate (Druckabfall pro Zeit) durch Manometer und die Verformungen mit Dehnungsmessstreifen bestimmt. Während des Reaktorbetriebs können die Volldruck-Containments betreten werden (Unterteilung in Betriebs- und Anlagenräume).

Infolge von Kernschmelzen könnte unter Umständen auch ein Volldruck-Containment durch unzulässigen Druck bersten (was ein Super-GAU wäre). Um dies zu verhindern, wurden alle Kernreaktoren in Deutschland einige Jahre nach der Reaktor-Katastrophe von Tschernobyl 1986 mit einer gefilterten Druckentlastung („Wallmann-Ventil“) ausgestattet.

Siedewasserreaktoren

Siedewasserreaktoren (SWR) der deutschen Baulinie 69 besitzen ein überwiegend kugelförmiges Containment mit rund drei Zentimetern Wandstärke, in Krümmel beispielsweise mit etwa 30 Meter Innendurchmesser. Auch diese Sicherheitsbehälter werden vor Ort zusammengeschweißt. Sie können während des Reaktorbetriebs nicht betreten werden und enthalten zum Schutz vor Knallgasexplosionen Stickstoff statt Luft. Da bei Siedewasserreaktoren weniger Ausrüstung im Containment untergebracht werden muss (ein SWR hat keine getrennten Dampferzeuger und keine großen Kühlmittelpumpen, sondern nur im Reaktor integrierte Zirkulationspumpen), kann dieses kleiner gebaut werden. Ein Nachteil des kleineren Containments ist der raschere Druckanstieg im Leckfall. Deshalb ist ein Druckabbausystem (DAS) vorhanden, bei dem der austretende Dampf in so genannte Kondensationskammern strömt und dort durch Wasserbecken geleitet und kondensiert wird.

Allgemeines zur Technik

Druckschleuse des verworfenen Kernkraftwerks Krim

Der Sicherheitsbehälter ist mit Druckschleusen versehen. Diese besitzen eine innere und eine äußere Tür, welche gegeneinander so verriegelt sind, dass eine Tür immer nur dann geöffnet werden kann, wenn die andere geschlossen ist und der Druckausgleich vollzogen ist. Das Betreten und Verlassen der Sicherheitsbehälter erfolgt durch Personenschleusen. Für den Notfall sind Notschleusen vorgesehen. Zum Einbringen von Material (z. B. Brennelemente) dienen Materialschleusen, die in der Regel mit einem Schleusenwagen und Panzertüren ausgestattet sind.

Zur Durchführung von Rohrleitungen und Kabeln besitzt der Sicherheitsbehälter viele Durchbrüche, die besonderer Aufmerksamkeit bedürfen. Kleine Rohrleitungen können unter Beachtung von Wärmedehnungen und Druckkräften fest eingeschweißt werden. Große Rohrleitungen werden über Kompensatoren mit eventueller Absaugung und Stickstofffüllung angeschlossen. Kabeldurchführungen können als Glaseinschmelzungen und Hartlötverbindungen ausgeführt sein.

Siehe auch

• Sicherheit von Kernkraftwerken
• Core-Catcher

Quellen

• Kernenergie Basiswissen, Informationskreis Kernenergie, Berlin, April 2003.

Einzelnachweise

1. ↑ Aufsichtsbericht 2010 des ENSI, S. 104