Gestaffelte Sicherheitsvorsorge: Betriebssysteme und Betriebsführung (3/13)

Mit den Betriebssystemen wird im Leistungsbetrieb die im Reaktor nuklear erzeugte Wärme direkt oder indirekt als Dampf an die Turbine abgegeben. Die Turbine treibt einen Generator an, der dann die elektrische Energie erzeugt.

Bei einem Druckwasserreaktor wird der Dampf in einem Wärmetauscher (Dampferzeuger) erzeugt. Bei einem Siedewasserreaktor geschieht dies direkt im Reaktordruckbehälter. Zu den Betriebssystemen gehören beispielsweise die für den Normalbetrieb benötigten Kühlmittelpumpen, das Steuerstabsystem zur betrieblichen Leistungssteuerung, das Speisewasser- und das Kondensatsystem. Damit die Betriebssysteme funktionieren, benötigen sie eine Reihe von Versorgungsfunktionen. Eine der wichtigsten Versorgungsfunktionen ist die Stromversorgung. Andere Versorgungsfunktionen sind z. B. die Steuerluft , Schmieröl , Kühl- und Sperrwasserversorgung.

Wie funktioniert ein Siedewasserreaktor?

1. Reaktordruckbehälter
2. Brennelemente
3. Steuerstäbe
4. Hochdruckturbine
5. Niederdruckturbine
6. Generator
7. Transformator
8. Kondensator
9. Kühlvorrichtung (Kühlturm oder Flusswasser)

Ein Siedewasserreaktor (SWR) funktioniert mit einem einzigen Kreislauf, dem Dampf-Wasser-Kreislauf. Das Wasser im Reaktordruckbehälter wird von den Brennelementen erhitzt. Der daraus entstandene Dampf wird direkt auf die Turbinen geleitet. Anders als beim Druckwasserreaktor (DWR) sind beim SWR auch Turbinen und andere Teile ausserhalb des Containments radioaktiv belastet. In der Schweiz ist der SWR im Kernkraftwerk Leibstadt im Einsatz. Das abgeschaltete Kernkraftwerk Mühleberg verfügte ebenfalls über einen SWR.

Wie funktioniert ein Druckwasserreaktor?

1. Reaktordruckbehälter
2. Steuerstäbe
3. Brennelemente
4. Dampferzeuger
5. Hochdruckturbine
6. Niederdruckturbine
7. Generator
8. Transformator
9. Kondensator
10. Kühlvorrichtung (Kühlturm oder Flusswasser)

Ein Druckwasserreaktor (DWR) wird mit zwei voneinander getrennten Kreisläufen betrieben: dem Primär- und dem Sekundärkreislauf. Während im Primärkreislauf das Wasser unter Druck durch die Wärme der Brennstäbe erhitzt wird, dient erst der Sekundärkreislauf der Erzeugung von Dampf. Dieser wird danach auf die Turbinen geleitet. Der Sekundärkreislauf bleibt somit frei von radioaktiven Partikeln, die aus dem Reaktor stammen. Dies kann bei Instandhaltungsarbeiten ein Vorteil gegenüber dem Siedewasserreaktor (SWR) sein. In der Schweiz ist der DWR in den Kernkraftwerken Beznau und Gösgen im Einsatz.

Bei den Betriebssystemen handelt sich um Systeme, die nicht auf die Beherrschung von Störfällen, sondern ausschliesslich für den Normalbetrieb ausgelegt sind. Da ein Ausfall oder eine Störung dieser Systeme jedoch den Betrieb erheblich beeinträchtigen kann, wird auch bei diesen Systemen auf eine hohe Qualität der Komponenten und eine möglichst geringe Ausfallwahrscheinlichkeit grossen Wert gelegt. Damit wird sichergestellt, dass die Verfügbarkeit und damit die Stromproduktion des Kernkraftwerks hoch und Störungen selten sind.

Es ist deshalb auch im ökonomischen Interesse des Betreibers, dass die Betriebssysteme der Sicherheitsebene 1 möglichst zuverlässig funktionieren. Allerdings führen Abweichungen vom Normalbetrieb zur Anforderung von Systemen der Sicherheitsebenen 2 und 3, was zu einer im Vergleich zum ungestörten Normalbetrieb erhöhten Kernschadenshäufigkeit führt. Deshalb hat die Zuverlässigkeit der Betriebssysteme eine sicherheitstechnische Bedeutung.

Betriebsführung

Um einen zuverlässigen und sicheren Betrieb aufrechtzuerhalten, ist eine umsichtige und sorgfältige Betriebsführung wichtig. Die Überwachung der Betriebssysteme erfolgt laufend im Hauptkommandoraum und auf den Rundgängen des Schichtpersonals. Jede Betriebsstörung wird im Kommandoraum angezeigt und vom Schichtpersonal werden Korrekturmassnahmen eingeleitet.

Bei den Anlagerundgängen werden der Zustand der Systeme und Komponenten visuell kontrolliert, Messwerte notiert und beurteilt. Das Personal ist mit der Anlage vertraut, so dass ihm selbst geringfügige Abweichungen vom Normalzustand auffallen.

Mit Hilfe periodischer Funktionsprüfungen wird sichergestellt, dass alle Systeme einwandfrei funktionieren, insbesondere die Begrenzungs- und Sicherheitssysteme der Sicherheitsebene 2 und 3, die auch im Normalbetrieb ständig betriebsbereit sein müssen für den Fall, dass sie benötigt werden.

Wenn die festgelegten Kriterien erfüllt sind, werden Begrenzungs- und Sicherheitsfunktionen automatisch ausgelöst, können aber gemäss vorbereiteten Vorschriften auch manuell ausgelöst werden.

Hohe Sicherheit durch Briefings

Alle diese Aufgaben werden anhand von Betriebsanweisungen durchgeführt. Die Tätigkeiten werden protokolliert und die Ergebnisse zentral ausgewertet. Aus Trends einzelner Messwerte lässt sich unter anderem erkennen, ob Probleme wie beispielsweise alterungsbedingte Veränderungen zu erwarten sind.

Durch die chemische und radiologische Überwachung des Wassers der verschiedenen Kreisläufe wird sichergestellt, dass die Systeme in einer Weise betrieben werden, die Korrosion vorbeugt, für das Personal möglichst günstige radiologische Bedingungen schafft und die Abgaben an die Umwelt minimiert.

Vor jeder Tätigkeit in der Anlage wird die Arbeit mit den Beteiligten besprochen. Es wird auf kritische Punkte hingewiesen. Die Kommunikation zwischen allen Beteiligten wird sichergestellt und die Anweisungen werden auf Aktualität und Richtigkeit überprüft. Erst dann wird die eigentliche Arbeit durchgeführt. Dieses sogenannten Pre-Job-Briefung ist ein wesentliches Element für eine hohe Betriebszuverlässigkeit und -sicherheit.

Die 5 Ebenen der gestaffelten Sicherheitsvorsorge

Dies ist der dritte von 13 Teilen zur gestaffelten Sicherheitsvorsorge. Der nächste Teil behandelt die Beherrschung von Abweichungen.

Dieser Artikel wurde am 30.11.2018 aktualisiert.