Am 21. Januar 1969 sollte das Versuchsatomkraftwerk Lucens (VAKL) seinen Leistungsbetrieb aufnehmen. Als der Reaktor beim Hochfahren rund 40 Prozent seiner maximalen Leistung erreichte, ereignete sich jedoch ein Unfall mit mehreren Explosionen.

Eine schadhafte Verengung im Kühlkreislauf behinderte den Durchfluss des Kühlmittels und führte in der Folge zur Überhitzung und einem Schmelzen von Brennelement 59, einem der 73 Brennelemente des VAKL. Der Druckbehälter des fraglichen Brennelements barst, die Druckwelle expandierte in den Moderatortank und brachte dessen Berstscheiben zu platzen.

In der Folge traten schweres Wasser, Uran-Magnesium-Schmelze und radioaktiv kontaminiertes Kühlgas in das biologische Schild aus. Eine geringe Menge radioaktiver Stoffe gelangte wegen zwei undichten Stellen im Containment in die Maschinenkaverne. Die radiologischen Auswirkungen des Unfalls auf Personal und Umwelt waren vernachlässigbar. Der Unfall wurde später einer gründlichen Analyse unterzogen – und erfuhr diesbezüglich auch Kritik.

Französischsprachiges Video-Interview mit dem damaligen Direktor des VAKL, Jean-Paul Buclin:

Havarie führt zur Ausserbetriebnahme

Die Havarie am ersten regulären Betriebstag bedeutete das Aus für das Versuchsatomkraftwerk Lucens. Dieses hatte seinen eigentlichen Zweck – die Entwicklung eines Schweizer Kernreaktors – allerdings schon Jahre zuvor verloren. Seit 1963 prüften Elektrizitätsgesellschaften wie NOK und BKW nämlich den Bau von Kernkraftwerken mit ausländischen – konkret: amerikanischen – Kernreaktoren. 1965 begannen die Bauarbeiten für das KKW Beznau 1, 1967 für das KKW Mühleberg – in beiden Fällen kamen Reaktoren aus den USA zum Zug.

Die USA, aber auch Kanada, Frankreich und Grossbritannien boten bereits Mitte der 60er Jahre grosse, kommerziell arbeitende Leistungsreaktoren an, hinter denen der Lucens-Reaktortyp technologisch weit zurücklag. 1965 rückte auch die in der Therm-Atom zusammengeschlossene Schweizer Maschinenindustrie allmählich vom Projekt eines einheimischen Reaktors ab, ein Ausstieg, der im Mai 1967 mit dem Verzicht der Gebrüder Sulzer AG auf die Entwicklung eines Schweizer Reaktors besiegelt wurde.

Der Unfall wurde im Nachhinein eingehend untersucht. Viele Ergebnisse wurden kontrovers diskutiert.

Das ist der sechste von zehn Teilen zur Geschichte des Versuchsatomkraftwerks Lucens. Nächsten Donnerstag erscheint der siebte Teil.

Die mehrteilige Feuerwehrpumpe im Notfalllager Reitnau wird mit Heli-Flügen zum Einsatzort gebracht und dort zusammengesetzt. (Bild: Axpo)

Das Eidgenössische Nuklearsicherheitsinspektorat ENSI beurteilt das externe Lager der schweizerischen Kernkraftwerke in Reitnau grundsätzlich als tauglich. Es hatte ein solches Lager als eine Sofortmassnahme nach dem Reaktorunfall in Fukushima gefordert. Um die Eignung der gelagerten Geräte und Hilfsstoffe bei auslegungsüberschreitenden Störfällen (Accident Management) anlagenspezifisch prüfen zu können, wird das ENSI weitere Dokumentationen zu Szenarien und zu entsprechenden Massnahmen bei den Betreibern einfordern. Der Einsatz des in Reitnau gelagerten Materials wird im Verlauf des Jahres geübt.

Im Rahmen seiner Beurteilung schätzt das ENSI das externe Lager in Reitnau als zweckmässig und tauglich ein. Es stützt sich dabei auf die Angaben im Konzept, das von swissnuclear stellvertretend für alle schweizerischen Kernkraftwerke eingereicht wurde.

Für eine detaillierte, anlagenspezifische Bewertung des stufenweisen Einsatzes von Notfallmitteln für das Accident Management benötigt die Aufsichtsbehörde nun weitere Informationen. Jeder Kernkraftwerksbetreiber wird daher aufgefordert, „eine gut dokumentierte Schnittstelle bis zum Einsatz der Geräte aus dem externen Lager in Reitnau“ abzugeben. Konkret ist die positive Beurteilung des ENSI also als vorläufiges Zwischenresultat zu verstehen.

Als Folgemassnahmen der Ereignisse in Fukushima vom 11. März 2011 hat das ENSI mittels Verfügungen ein externes Notfalllager gefordert. Die Betreiber haben sich darauf geeinigt, ein gemeinsames externes Lager einzurichten und zu betreiben. Das Konzept dazu haben sie innerhalb der Frist im Januar 2012 eingereicht.

Das ENSI wird voraussichtlich Ende September 2012 eine weitere Inspektion des externen Lagers zur Bereitschaft der gelagerten und gewarteten Geräte und Hilfsstoffe vornehmen. Im Verlauf des Jahres sind Übungen vorgesehen, in denen auf Material aus dem Lager Reitnau real oder supponiert zurückgegriffen wird.

Jedes der schweizerischen Kernkraftwerke wird einmal im Jahr abgestellt, damit der Betreiber die periodische Revision und den Brennstoffwechsel durchführen kann. Dies bedeutet viel Arbeit. Nicht nur für das Werkspersonal und die unterstützenden externen Fachkräfte, sondern auch für die Inspektoren des Eidgenössischen Nuklearsicherheitsinspektorats ENSI.

Einen erheblichen Teil seiner Inspektionen führt das ENSI nämlich während der Revisionsabstellungen der Kernkraftwerke (KKW) im Sommer durch. In dieser Zeit – wenn der Strombedarf in der Schweiz tief ist – werden die fünf Reaktoren der vier schweizerischen Kernkraftwerke (Beznau 1 und 2, Gösgen, Leibstadt und Mühleberg) abgestellt und die Generatoren vom Stromnetz getrennt.

Die Abstellungen der einzelnen KKW dauern üblicherweise zwischen zwei und sechs Wochen, je nach Umfang der Arbeiten. Die Anlage wird in dieser Zeit gewartet oder revidiert. Das heisst, es werden Reinigungs-, Kontroll-, Prüf-, Instandhaltungs- und Erneuerungsarbeiten ausgeführt. Hinzu kommen die zahlreichen Inspektionen der Fachleute des ENSI zu allen Tages- und Nachtstunden. Für all die Revisionsarbeiten müssen zusätzlich zu den eigenen Werksleuten noch mehrere hundert, ja bis über tausend Fachleute aus der ganzen Welt engagiert werden. Dies bedeutet für das Werk und insbesondere für die Fachleute des Strahlenschutzes und Wachpersonals eine grosse Herausforderung.

Einsatz rund um die Uhr

Während der Revisionsarbeiten in jedem der schweizerischen Kernkraftwerke stehen die Inspektoren des ENSI rund um die Uhr im Einsatz, denn die Revisionsarbeiten erfolgen im Schichtbetrieb. So kann es sein, dass zum Beispiel eine Komponente oder ein Ersatzteil zur späten Nachtzeit ersetzt oder eingebaut werden muss. Dann hat die Inspektion zu diesem Zeitpunkt zu erfolgen und kann nicht warten, bis es Tag ist.

Die Inspektoren des ENSI kommen aus verschiedenen Fachgebieten wie beispielsweise Elektro-, Maschinen-, Bau-, System-, Reaktortechnik oder Strahlenschutz. Fachleute aus der Sektion „Reaktorkern“ müssen zum Beispiel die korrekte und konforme Beladung des Reaktorkerns kontrollieren und die reaktorphysikalischen Kenngrössen überprüfen, bevor sie die Wiederinbetriebnahme des Leistungsbetriebs des Reaktors freigeben können. Fachleute aus der Sektion „Strahlenmessung“ nehmen während der Revision in der Umgebung des KKW Grasproben und werten sie im Messlabor des ENSI aus.

Neuer Kernbrennstoff

Zur gleichen Zeit wie die Revisionsarbeiten stattfinden, werden im Reaktor die verbrauchten respektive abgebrannten Brennelemente aus dem Reaktordruckbehälter ausgeladen und durch frische Elemente ersetzt. Die Brennelemente enthalten als Brennstoff Uran (spaltbares Uran-235). In den Druckwasserreaktoren von Beznau und Gösgen werden zudem Brennelemente mit sogenanntem MOX-Brennstoff (Mischoxid mit Anteilen von Uran und Plutonium) eingesetzt. Die Anordnung der Brennelemente im Reaktorkern des Reaktordruckbehälters muss vor jeder Neubeladung mit physikalischen Berechnungen neu bestimmt werden.

Mit der Brennelement-Wechselmaschine, einem speziell ausgerüsteten Kran, werden nach spezifischen Vorgaben die einzelnen Brennelemente umplatziert oder neu eingesetzt. Pro Jahr wird anlässlich des Brennstoffwechsels im Normalfall rund ein Sechstel bis ein Viertel der Brennelemente ersetzt. Der Reaktorkern eines jeden Kernkraftwerks ist unterschiedlich zum andern. Sowohl die Menge und Anordnung der Brennelemente als auch ihre Konstruktion und Dimension sind von Reaktor zu Reaktor unterschiedlich. Als Beispiel enthält der Reaktorkern von Leibstadt 648 Brennelemente, derjenige von Beznau 1 und 2 je 121 Elemente.

Die verbrauchten oder abgebrannten Brennelemente verbleiben in den Kernkraftwerken, wo sie in speziellen, mit Wasser gefüllten Brennelementbecken (auch Abklingbecken oder Nasslager genannt) gekühlt werden. Während rund fünf bis acht Jahren bleiben sie dort eingelagert. Das Wasser dieser Becken dient der Abfuhr der Nachzerfallswärme des verbrauchten Brennstoffs. Dessen Kühlung erfolgt in einem separaten Kühlkreislauf.

Instandhaltungsarbeiten und Prüfungen

Die Revisionsarbeiten zur Instandhaltung, Ertüchtigung und Erneuerung finden sowohl im nuklearen als auch im konventionellen Teil der Anlage statt. Dabei kommen Fachleute aus den unterschiedlichsten Fachgebieten zum Einsatz. Allein die Liste der maschinentechnischen Wiederholungsprüfungen geben einen Eindruck von Menge und Vielfalt der Arbeiten: Ultraschall-, Durchstrahlungs-, Wirbelstrom-, Farbeindring- und Dichtheitsprüfungen. Bei den Dichtheitsprüfungen von druckführenden Behältern und Leitungen zieht das ENSI einen schweizerischen Fachexperten bei, den Schweizerischen Verein für technische Inspektionen SVTI.

Nachdem der Werksbetreiber die Revision beendet hat, erfolgt der sogenannte Schlussrundgang mit den abschliessenden Inspektionen. Rund einen Tag vor dem geplanten Wiederanfahren der Anlage führen das ENSI sowie sein externer Experte SVTI ihre Rundgänge durch. Wenn dabei festgestellt wird, dass alles in betriebsbereitem und funktionstüchtigem Zustand ist und sich keine Befunde ergeben haben, die das Wiederanfahren und einen sicheren Leistungsbetrieb in Frage stellen, kann das ENSI grünes Licht für die Wiederaufnahme des nächsten rund einjährigen Betriebszyklus erteilen.

Die Schweiz setzt sich weiter für eine Stärkung der internationalen Sicherheitsanforderungen ein. Im Hinblick auf die ausserordentliche Überprüfungskonferenz zur Convention on Nuclear Safety CNS schlägt die Schweiz Verbesserungen des internationalen Übereinkommens und seiner Prozesse vor. Den Schweizer Länderbericht für die Konferenz hat das ENSI bei der Internationalen Atomenergieagentur IAEA eingereicht.

„Wir wollen international mehr Verbindlichkeit und mehr Transparenz“, sagt ENSI-Direktor Hans Wanner. Die Vertragsstaaten sollen deshalb künftig bei der Sicherheitsüberprüfung von Kernkraftwerken standortspezifische Gefährdungsannahmen verwenden, die dem Stand von Wissenschaft und Technik entsprechen.

Weiter fordert die Schweiz, dass die Vertragsstaaten regelmässig die Auslegung und den Betrieb der Kernkraftwerke sowie die Arbeit der Aufsichtsbehörden durch internationale Experten überprüfen lassen. Zudem sollen die Länder dazu verpflichtet werden, die Länderberichte im Rahmen der CNS ebenso zu publizieren wie Überprüfungsergebnisse und Entscheide der Aufsichtsbehörden in Bezug auf die Sicherheit der Kernkraftwerke.

Unter anderem diese Forderungen sollen im Rahmen einer ausserordentlichen Konferenz vom 27. bis 31. August 2012 in Wien diskutiert werden. Diese war anlässlich der 4. CNS-Überprüfungskonferenz im April 2011 beschlossen worden. Es geht im August 2012 darum, Lehren aus dem Unfall von Fukushima zu ziehen. Dabei sollen auch die von den Ländern getroffenen Massnahmen in der Folge des Fukushima-Ereignisses diskutiert werden.

Forderungen werden in der Schweiz bereits gelebt

Im Nachgang zu Fukushima hatte sich die Schweiz bereits mehrfach für eine Stärkung der Sicherheitsanforderungen eingesetzt: unter anderem bei der IAEA und bei der OECD. „In der Schweiz sind unsere Forderungen bereits gelebte Praxis“, hält Wanner fest. So wurden und werden beispielsweise mit dem Projekt PEGASOS und dem PEGASOS Refinement Project PRP standortspezifische Erdebengefährdungen ermittelt. Auch im Bereich Hochwasser ist man daran, die standortspezifischen Gefährdungen noch genauer zu bestimmen.

Internationale Überprüfungsmissionen sind in der Schweiz immer wieder zu Besuch. Im November 2011 wurde das ENSI während zwei Wochen durch eine Mission des Integrated Regulatory Review Service IRRS gründlich unter die Lupe genommen, und im Herbst dieses Jahres wird ein Operational Safety Review Team (OSART) während drei Wochen das Kernkraftwerk Mühleberg inspizieren.

Die Resultate der Überprüfungen durch das ENSI und durch die internationalen Missionen werden der Öffentlichkeit zugänglich gemacht. Ebenso wie die Forderungen und Massnahmen, die daraus abgeleitet werden.

Als Grundlage für die Diskussionen bei der Konferenz hat das ENSI nun den Schweizer Länderbericht bei der IAEA eingereicht. Dieser beschreibt die Aktivitäten der Schweiz, die darauf abzielen, Lehren aus dem Unfall von Fukushima zu ziehen.

Übereinkommen für mehr Sicherheit

Das internationale Übereinkommen über nukleare Sicherheit (Convention on Nuclear Safety CNS) hat das Ziel, in den Unterzeichnerstaaten ein hohes Mass an nuklearer Sicherheit zu erreichen und zu erhalten. Mensch und Umwelt sollen vor strahlungsbedingten Gefahren geschützt und Unfälle in Kernkraftwerken vermieden werden. Die Schweiz hat das Übereinkommen im Oktober 1995 unterzeichnet und im September 1996 ratifiziert. Die Vertragspartner haben sich verpflichtet, die Grundsätze des 35 Artikel umfassenden Übereinkommens anzuwenden und erstellen hierzu alle drei Jahre einen Länderbericht. Die Berichte werden im Rahmen einer Konferenz bei der Internationalen Atomenergieagentur IAEA in Wien überprüft.

Die Betreiber des Kernkraftwerks Beznau haben das Eidgenössische Nuklearsicherheitsinspektorat ENSI gemäss Vorschrift informiert. Demnach wurde bei einem Probelauf des Notstandsdiesels vom Block 2 die Solldrehzahl nicht erreicht. Nach der Entlüftung der Treibstoffzufuhrleitung habe der Test erfolgreich durchgeführt werden können und der Notstandsdiesel stand wieder zur Verfügung. Die Ursache für die Betriebsstörung des Notstandsdiesels ist unbekannt und wird derzeit vom Betreiber vertieft analysiert.

Gemäss den Beurteilungskriterien wird das Ereignis vorläufig der Stufe 1 der Ereignisskala INES (Abweichung vom normalen Betrieb der Anlage) zugeordnet. Das ENSI wird das Ereignis im Rahmen der ordentlichen Vorkommnisbearbeitung im Detail analysieren.

Die eingeschlossenen Mengen an Nukliden in den Kavernen des ehemaligen Versuchsatomkraftwerks Lucens sind äusserst gering und für Mensch und Umwelt ungefährlich. Dies zeigen Berechnungen gestützt auf Archivrecherchen und Angaben der Nationalen Gesellschaft zur Förderung der industriellen Atomtechnik (NGA).

Im Zuge der Räumungsarbeiten nach dem Störfall 1969 wurden leicht kontaminierte Komponenten in der Reaktorkaverne, in der Kondensatorgrube der Maschinenkaverne und im Brennelementbecken der Stablagerkaverne eingemauert und mit Beton verfüllt. Ferner wurde die Oberflächenkontamination auf den Wänden der Reaktorkaverne mittels Farbanstrichen fixiert. Nach dem Abtransport der radioaktiven Abfälle ins Zentrale Zwischenlager in Würenlingen ZWILAG, verfügte der Bundesrat am 3. Dezember 2004 die Aufhebung der Aufsicht für den letzten Teil der Anlage des ehemaligen Versuchsatomkraftwerks am Broye-Ufer.

Das waadtländische Amt für Umwelt und Energie bat Ende April um ein Inventar der radioaktiven Stoffe in den umliegenden zubetonierten Kavernen. Es reagierte damit auf eine Information des Bundesamts für Gesundheit BAG, wonach die Tritiumkonzentration im Drainagesystem des ehemaligen Versuchsatomkraftwerks Lucens angestiegen war.

Keine Gefahr für die Umwelt

Gestützt auf Archivrecherchen und Angaben der Nationalen Gesellschaft zur Förderung der industriellen Atomtechnik (NGA) aus dem Jahr 1988 kommt das ENSI zum Schluss, dass die Mengen weit unter dem gesetzlichen Grenzwert liegen und weder für die Bevölkerung noch für die Umwelt eine Gefahr darstellen.

Die im vergangenen Winter festgestellten Tritiumwerte haben ihre Ursache in ungefähr 200 Kilogramm schwerem Wasser, das durch den Reaktorbetrieb bereits mit Tritium kontaminiert worden war und in den ersten drei Tagen des Unfalls 1969 in den Fels um die Reaktorkaverne eingesickert ist. Das mit Tritium kontaminierte Wasser wiegt heute noch etwa 0,002 Gramm. Darin sind noch etwa 0,0003 Gramm Tritium enthalten. Folgende Elemente und Mengen dürften aus heutiger Sicht nach den Stilllegungsarbeiten in den Kavernen einbetoniert worden sein:

• 0,011 g Silber 108 m
• 0,0011 g Cesium 137
• 0,00048 g Strontium 90
• 0,000015 g Cobalt 60

Ferner sind in den 400 Gramm leicht angereicherten (0,96%) Urans, das in den Kavernen verteilt sein dürfte, weniger als 4 Gramm Uran-235 enthalten, eine Menge, die ebenfalls viel kleiner als der gesetzliche Grenzwert ist. Hinzu kommen etwa 0,05 Gramm Plutonium 239 (Grenzwert 150 Gramm).

Am 21. Januar 1969 um 17.20 Uhr wurde die Equipe von Lucens im abgeschirmten Kontrollraum von einer automatischen Schnellabschaltung überrascht. (Bild: Keystone)

Um 17.14 Uhr waren 12 MW erreicht. Sechs Minuten später wurde die Bedienungsmannschaft im abgeschirmten Kontrollraum von einer automatischen Schnellabschaltung des Reaktors überrascht, die mit einer Abschottung der Lüftungsschläuche der Reaktorkaverne nach aussen einherging. Wenige Sekunden später strömte aus dem Reaktor ein Gemisch mit stark radioaktiv kontaminiertem CO₂ in die Reaktorkaverne, in der sich zu dem Zeitpunkt kein Personal aufhielt.

Der Ausströmungsvorgang dauerte rund 15 Minuten. Danach war so viel Kühlmittel aus dem bei 50 bar betriebenen Primärkreislauf in die Reaktorkaverne ausgeströmt, dass der gemeinsame Ausgleichsdruck von 1,2 bar erreicht war.

In der Reaktorkaverne erreichte die Strahlung 100 R/h (1 Sv/h), vor allem aufgrund kurzlebiger Radionuklide wie Rubidium-88 und Krypton-88. Über eine undichte Stelle an einer Kabeldurchführung und über eine Leitung zur Abfuhr kleiner Kühlgasverluste drangen radioaktive Stoffe durch das Containment nach aussen und teilweise durch den umgebenden Fels in die Umwelt.

Um dies zu unterbinden, schalteten die Operateure die Lüftung um 17.58 Uhr auf das mit Jodfiltern ausgerüstete Notabluftsystem um, um 18.20 Uhr stellten sie die Ventilation ab. Ab 18.15 Uhr schützte sich das Bedienungspersonal im Kommandoraum mit Schutzmasken.

Geringer Anstieg der Radioaktivität

„Die Schichtgruppe hat innerhalb der ersten Minuten einen grösstenteils zutreffenden Gesamteindruck der Vorkommnisse gewonnen, sich richtig verhalten und die im Notfallplan für einen Zwischenfall dieser Art vorgeschriebenen Handlungen ausgeführt.

Ebenfalls bewährt hat sich die damals noch nicht voll entwickelte schweizerische Notfallorganisation“, schrieb Roland Naegelin, KSA-Mitglied von 1970 bis 1980 und HSK-Direktor von 1980 bis 1995, in seiner 2007 erschienenen Monographie über die Tätigkeit der Schweizer Nuklearsicherheitsbehörden rückblickend.So habe der Alarmausschuss der Eidgenössischen Kommission für die Überwachung der Radioaktivität (KueR) kurzfristig aufgeboten werden können.

Unter dessen Führung unternahmen Equipen der Betreiberin und des EIR Messfahrten in der Umgebung. Sie stellten nur einen sehr geringen Anstieg an Radioaktivität fest, der weit unter den entsprechenden Grenzwerten lag.

Diese Havarie war entscheidend für den weiteren Verlauf des Projektes Versuchsatomkraftwerk Lucens. Im Nachgang wurden die Ereignisse vom 21. Januar 1969 ausführlich analysiert.

Das ist der fünfte von zehn Teilen zur Geschichte des Versuchsatomkraftwerks Lucens. Nächsten Donnerstag erscheint der sechste Teil.

Die detaillierten Anforderungen an die Planung, Herstellung und Montage von BRK sind Gegenstand der Richtlinie ENSI-G11, diejenigen an die zerstörungsfreien Prüfungen sind in der Richtlinie ENSI-B08 und diejenigen an die einsatzspezifischen Prüfungen in der Richtlinie ENSI-B01 geregelt.

Richtlinie ENSI-B06 externe Anhörung Deutsch

Die detaillierten Anforderungen an die Instandhaltung von BRK und Kerneinbauten sind Gegenstand der Richtlinie ENSI-B06, diejenigen an die Alterungsüberwachung sind in der Richtlinie ENSI-B01 geregelt. Die Anforderungen an die Transport- und Lagerbehälter sind in der Richtlinie ENSI-G05 enthalten.

Richtlinie ENSI-G11 externe Anhörung Deutsch