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Keine Stabilisierungsmassnahmen, aber ein erweitertes Prüfprogramm und Grenzwerte für den sicheren Betrieb für den Kernmantel im Kernkraftwerk Mühleberg: im Interview erläutert Georg Schwarz, Leiter des Aufsichtsbereichs Kernkraftwerke beim Eidgenössischen Nuklearsicherheitsinspektorat ENSI, wie damit die Sicherheit gewährleistet bleibt.
Was heisst überhaupt „der Kernmantel muss sicher sein“?
Georg Schwarz: Die Funktion des Kernmantels besteht im Wesentlichen darin, die Strömung des Kühlwassers im Reaktorkern zu leiten. Es muss gewährleistet sein, dass der Kernmantel beispielsweise bei einem schweren Erdbeben nicht kippt oder sich verformt, weil zum Beispiel eine Schweissnaht reisst, welche die einzelnen Zylinder des Kernmantels zusammenhält. Sonst könnte das sichere Einfahren der Steuerstäbe, welche die Kettenreaktion im Reaktor unterbrechen, gestört werden.
In welchem Zustand ist der Kernmantel in Mühleberg heute?
Der Kernmantel in Mühleberg ist stabil und genügt den Anforderungen für einen sicheren Betrieb. Anfang der 1990er-Jahre hat man erstmals Risse in den horizontalen Schweissnähten gefunden. Während der Jahresrevision 2014 entdeckte man zusätzlich Querrisse. Das bisherige Ausmass der Risse stellt jedoch keine Gefahr für einen sicheren Betrieb dar.
Was ist die Ursache für die Risse?
Das Phänomen der Risse im Kernmantel tritt auch in anderen Siedewasserreaktoren der Welt auf. Die Risse befinden sich in der Wärmeeinflusszone der Schweissnähte – also in den Bereichen direkt neben dem Schweissmaterial. Durch das gemeinsame Auftreten von Schweisseigenspannungen, Benetzung durch das Kühlwasser und einem anfälligen Werkstoff kann unter ungünstigen Bedingungen Interkristalline Spannungsrisskorrosion entstehen. Bei kleiner und mittlerer mechanischer Belastung hat dies ein langsames stabiles Risswachstum zur Folge.
Hat man das Problem im Griff? Wie werden sich die Risse in den nächsten fünf Jahren entwickeln?
Der Mechanismus der Interkristallinen Spannungsrisskorrosion an rostfreien Stählen ist inzwischen sehr gut untersucht worden. Es liegen umfassende Daten zu den Bedingungen der Rissanfälligkeit und für das Risswachstum vor. Aufgrund dieses Wissens und der Betriebserfahrung können spezielle Prüfprogramme und Modelle für die bruchmechanische Bewertung der Risse erstellt werden. Die Qualität der Prüfungen und der Modelle haben sich in den letzten Jahren kontinuierlich weiter entwickelt, so dass die Schadenentwicklung immer besser vorhergesagt werden kann. Die relativ kleinen Risse quer zur Schweissnaht sind ein neuer Effekt, der aber durch den gleichen Mechanismus verursacht wird.
Trotz der Unsicherheiten akzeptiert das ENSI jetzt, dass das KKM den Kernmantel nicht mit zusätzlichen Stabilisierungsmassnahmen versieht. Warum?
Als es um einen unbefristeten Langzeitbetrieb des Kernkraftwerks Mühleberg ging, haben wir solche zusätzlichen Stabilisierungsmassnahmen verlangt. Damals ging man davon aus, dass die Anlage noch mindestens zehn Jahre weiter betrieben wird. Mit dem Entscheid, die Anlage Ende 2019 endgültig ausser Betrieb zu nehmen, hat sich die Lage verändert. Nun braucht es nicht mehr eine Lösung, die zehn und mehr Jahre hält. Es muss aber sichergestellt sein, dass die Sicherheit während der verbleibenden Restlaufzeit von fünf Jahren jederzeit gewährleistet bleibt.
Wie sieht diese Lösung aus?
Das Prüfprogramm für die Schweissnähte am Kernmantel wird wesentlich erweitert. Nach den bisherigen umfassenden Messungen und Abhilfemassnahmen im Kernkraftwerk Mühleberg kann weiter davon ausgegangen werden, dass schnelles oder nicht stabiles Risswachstum ausgeschlossen werden kann.
Wie sieht die neue Überwachung aus?
Die BKW hat uns eine Erweiterung des Prüfprogramms zur Überwachung der Entwicklung der Risse im Kernmantel vorgelegt. Neu finden die Wiederholungsprüfungen jährlich statt. Bisher wurde an der mittleren Schweissnaht, die am meisten betroffen ist, die Messung alle zwei Jahre durchgeführt. Die zerstörungsfreien Prüfungen erfolgen mit qualifizierten Prüfsystemen. Wir als Aufsichtsbehörde haben darüber hinaus zwei Kriterien festgelegt, welche definieren, unter welchen Bedingungen das Kraftwerk nach der Revisionsabstellung wieder angefahren werden darf.
Was sind das für Kriterien?
Das erste Kriterium für die maximale Spannungsintensität steht für die Absicherung gegen zu lange und zu viele Risse. Gemäss dem zweiten Grenzwert dürfen die Querrisse nicht länger als 32 Zentimeter sein. Damit wird garantiert, dass die bisherigen Erkenntnisse zum Rissentstehungsmechanismus auch auf die neuen Risse, die quer zur Schweissnaht verlaufen, übertragbar sind.
Auf was stützen sich diese Grenzwerte?
Bei dem Grenzwert für die maximale Spannungsintensität, also der Spannung vor der Rissspitze, besteht immer noch eine zusätzliche Marge im Vergleich zu den Minimalwerten, die im Regelwerk gefordert werden. Falls der zweite Grenzwert nicht eingehalten werden kann, muss davon ausgegangen werden, dass für das Risswachstum quer zur Schweissnaht ein anderer Mechanismus wirksam ist als heute angenommen wird.
Ist damit die Sicherheit ausreichend gewährleistet?
Ja. Die Kriterien sind so festgelegt, dass die Integrität des Kernmantels inklusive einer Sicherheitsmarge immer noch gewährleistet ist, wenn die beiden Grenzwerte erreicht werden. Mit anderen Worten: selbst wenn die Kriterien erreicht sind, ist der Kernmantel noch ausreichend stabil. Mit dem erweiterten Prüfprogramm ist sichergestellt, dass man die Rissentwicklung zeitnah und genau verfolgen kann.
Was geschieht, wenn die Grenzwerte erreicht sind?
Diese Feststellung würde im Rahmen einer Jahresrevision erfolgen, also wenn das Kernkraftwerk ausgeschaltet ist. Dann dürfte die BKW das Kernkraftwerk Mühleberg nicht mehr in Betrieb nehmen.