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Der Einbau von Filtersystemen, über die bei einem schweren Kernkraftwerksunfall gezielt Druck im inneren Sicherheitsbehälter (Primärcontainment) abgebaut werden kann, war eine der wichtigen Lehren aus dem Unfall im amerikanischen Kernkraftwerk Three Mile Island 1979. Schweizerische Kernkraftwerke sind seit rund 20 Jahren mit solchen Ventingfiltern ausgerüstet.
PSI-Forschern unter der Leitung von Salih Guentay ist es gelungen, die Rückhaltefaktoren mit einer neuen Filtermethode markant zu verbessern. «Das neue Verfahren erlaubt es, alle Formen von Jod – sei es elementar oder organisch gebunden – zurückzuhalten. Dies mit langfristiger Wirkung, denn eine erneute Verflüchtigung wird verhindert», erklärte Martin Jermann, Vizedirektor des PSI. Eine weitere Verbesserung sei, dass nicht nur gasförmiges Jod, sondern auch mit Jod kontaminierte Aerosole effektiver zurückgehalten werden könnten. Dabei ist der neue Druckentlastungsfilter auf die ausserordentlichen Bedingungen bei einem Venting – hohe Temperatur, hoher Druck, hohe Feuchtigkeit, Anwesenheit vieler Spaltprodukte – ausgelegt. Das Filtersystem ist so konstruiert, dass trotz bestem Rückhaltefaktor keine Verstopfung auftritt, welche die Druckentlastung beeinträchtigen könnte.
Umwandlung in wasserlösliches Jod
Wo Jod in flüchtiger Form in der Luft freigesetzt wird, geschieht dies als elementares Jod (I2) oder als Teil einer organischen Verbindung (beispielsweise Methyliodid CH3I). Um flüchtiges Jod wirksam filtern zu können, wird es zuerst in eine wasserlösliche Form umgewandelt. Bei elementarem Jod gelingt das durch eine chemische Reaktion; im Fall organischer Verbindungen wird für die Umwandlung ein Katalysator verwendet. Ist das flüchtige Jod einmal in wasserlösliches Iodid umgewandelt, kann es zuverlässig aus der Containmentabluft entfernt werden. Wird nach einem schweren Nuklearunfall mit Kernschmelze eine Druckentlastung des Containments nötig, wird das jodhaltige Gemisch aus Dampf und Gasen durch das Filtersystem geleitet, wo das Jod gebunden und mit dem Filter fachgerecht entsorgt werden kann.
Nachfrage gestiegen
Die Forschung an der neuen Filtermethode und die Suche nach einem Industriepartner zur Vermarktung seines Patents hatte das PSI schon lange vor dem Kernkraftwerksunfall von Fukushima-Daiichi begonnen, doch: «Der Markt für Druckentlastungsfilter hat sich nach Fukushima rasant entwickelt. Der vom PSI entwickelte Jodfilter verschafft uns einen technischen Konkurrenzvorteil», so Denis Grob, Leiter Nuclear Services bei der CCI. Das Unternehmen entwickelt und produziert mit rund 200 Mitarbeitenden unter anderem Ventile für Dampfkreisläufe von Kraftwerken. Die CCI AG gehört zur IMI Severe Service Company, einer Tochter der international tätigen Ingenieursunternehmensgruppe IMI plc mit Sitz in Birmingham, Grossbritannien.
Gemäss PSI veranschlagen Branchenkenner das Marktpotenzial für neue Ventingfiltersysteme auf über CHF 1 Mrd. Am kommerziellen Ertrag des neuen Filtersystems partizipiert das Forschungszentrum über Lizenzgebühren.
Quelle
M.B. nach PSI, Medienmitteilung, 27. April 2012