Dampfaustritt aus dem AKW Brodorf
(Gegenwind 355, April 2018)
Im AKW Brokdorf kann nicht gewährleistet werden, dass bei einem Kühlmittelverluststörfall nur 10 % der Brennstäbe zerbrechen. Ursächlich dafür ist, dass das Anwachsen der Oxidschicht an den Brennstäben nicht - wie es in den Sicherheitsanforderungen für Kernkraftwerke gefordert wird - auf 17 % der Hüllrohrdicke begrenzt werden kann. Dieses Problem besteht seit Betriebsbeginn im Tschernobyl-Jahr 1986. Die Folgen können Kühlmittelblockaden, Reaktivitätsstörfällen und Dampfexplosionen sein, die in katastrophalen Nuklidfreisetzungen münden. PreussenElektra will das AKW Brokdorf nach der Revision im April wieder mit voller Leistung fahren.
Am 4. Juli 2016 genehmigte die Kieler Atomaufsichtsbehörde dem Betreiber PreussenElektra das Wiederanfahren mit ausschließlich bestrahlten Brennelementen. Üblich war bis dato der Einsatz neuer Folgekerne, in denen ca. 40 bis 50 der insgesamt 193 Brennelemente durch unbestrahlte ersetzt wurden. PreussenElektra wollte jedoch die Brennelement-Steuer vermeiden, die auf neue Brennelemente erhoben wurde und bis Ende 2016 befristet war. Um PreussenElektra eine profitable Stromerzeugung zu ermöglichen, wurde auch noch der sog. Streckbetrieb genehmigt, um die größtmögliche Ausnutzung des Uran-Brennstoffs zu erreichen. Dafür sind Handeingriffe vorzunehmen, die in das Sicherheitssystem der Reaktorschutz-Grenzwerte eingreifen. Der TÜV hatte diese Fahrweise als „sicherheitstechnisch unbedenklich” bewertet.
Schon nach 7 Monaten Betrieb (der Reaktor brachte nur noch eine Leistung von ca. 70 % der Nennleistung) wurde das AKW Brokdorf am 4. Februar 2017 zur Revision heruntergefahren. Die Revision sollte am 24.2.2017 beendet sein.
Der TÜV hatte keinerlei Besonderheiten für die anstehenden Revision gesehen: es gäbe keine sicherheitstechnischen Probleme und der von PreussenElektra vorgesehene Folgekern wäre unbedenklich.
Nachdem der Deckel des Reaktors geöffnet worden war, zeigte das Kühlmittel eine auffällige Trübung, und weiße Partikel hatten sich auf den Strukturmaterialien im Reaktordruckbehälter abgelagert. Diese wurden als Abplatzungen von den Oxidschichten der Brennstabhüllrohre identifiziert, siehe Exkurs 2. PreussenElektra und die Atomaufsichtsbehörde gaben auf Nachfrage an, dass die Oxidschichtdicke während des laufenden Betriebs nicht gemessen werden könne. Erst 10 Tage später meldete PreussenElektra dieses Vorkommnis als Eilmeldung. Die Atomaufsichtsbehörde hat die verspätete Meldung nicht gerügt.
Am 20.2.2017 äußerte sich der zuständige Fachminister Habeck in einer Medien-Information: „Die zentralen Annahmen, wie Brennstäbe sich im Kern des Reaktors bei laufendem Betrieb verhalten, sind derzeit in Frage gestellt. Erst, wenn die Ursache geklärt und ausgeschlossen ist, dass sich das Problem an anderen Brennstäben wiederholt, kommt ein Wiederanfahren des AKW Brokdorf in Betracht.” In dieser Position wurde der Minister von der Initiative Brokdorf-akut ausdrücklich bestärkt. Medienvertreter warfen ihm vor, sein Handeln sei durch die Landtagswahl am 8. Mai 2017 bestimmt. Diese Stimmen haben nicht realisiert, welche Bedeutung defekte Brennstäbe für die Sicherheit haben. Im Laufe der Ursachenklärung wurde die Oxidschichtdicke von 5.405 Brennstäben (bei insgesamt 24.674 dieser Art) untersucht. Es wurden 464 übermäßig korrodierte Brennstäbe detektiert, 10 davon sogar oberhalb des zulässigen Grenzwerts, siehe Exkurs 1: Sicherheitstechnische Bedeutung der Brennstäbe.
Zur Klärung der Ursachen wurden 3 Gutachterbüros (von weiteren haben wir keine Kenntnis) beauftragt, und es wurden diverse Fachgespräche geführt. Die Ursache(n) konnten nicht gefunden werden, siehe Exkurs 3: mögliche Ursachen für Korrosion an Brennstabhüllrohren.
Mehrere Versuche von PreussenElektra, den Reaktor schnell wieder ans Netz zu bringen, wurden von der Atomaufsichtsbehörde zurückgewiesen. In den Medien-Informationen der Atomaufsichtsbehörde wurde die Forderung nach Klärung der Ursachen jedoch schwächer. Am 14.3.2017 hieß es nur noch: „Der neue Oxidationsmechanismus ist so weit wie möglich aufzuklären.”
Am 17.7. stimmte die Atomaufsichtsbehörde der Beladung des Reaktors mit einem neuen Kern zu.
Zwischenzeitlich hatte sich PreussenElektra mit den Schreiben vom 14. und 20. Juli 2017 bereit erklärt, das AKW Brokdorf im „modifizierten Betrieb” zu fahren, um das Hüllrohrmaterial zu schonen, siehe Exkurs 3.
Die eingeschalteten Gutachterbüros (trotz ihrer ursprünglichen Empfehlungen) sowie TÜV und die Atomaufsichtsbehörde erklärten den „modifizierten” Betrieb für sicherheitstechnisch unbedenklich, und der Reaktor wurde am 30. Juli - nach 6-monatigem Stillstand - wieder angefahren. Das Umgehen der Brennelement-Steuer hat sich für PreussenElektra nicht gelohnt.
Die Verantwortlichen (PreussenElektra, TÜV, Atomaufsichtsbehörde) haben die Bevölkerung einem zusätzlichen Risiko ausgesetzt. Der Landtagsabgeordnete der Grünen, Bernd Voß, erklärte auf der Demonstration gegen das Wiederanfahren am 30.7.2017 die Haltung der Landespolitiker so: „Die Landespolitik hat es nicht auf eine Klage ankommen lassen können.” Das hat uns sehr betroffen gemacht. Zur Rettung der HSH Nord-Bank haben Kiel und Hamburg Milliarden ausgegeben. Das Leben und die Gesundheit der Anwohnerinnen und Anwohner in der Wilstermarsch und vielleicht in ganz Schleswig-Holstein und Hamburg sind es offensichtlich nicht wert, finanzielle Risiken einzugehen.
Die Initiative Brokdorf-akut und .ausgestrahlt haben nach dem Wiederanfahren am 30. Juli 2017 versucht, an die in der Atomaufsichtsbehörde vorhandenen Unterlagen, Berichte von PreussenElektra und Gutachten des TÜV heranzukommen. Mit unseren Fragen gemäß Informationszugangsgesetz wollten wir die rätselhaften Vorgänge im AKW Brokdorf in Erfahrung bringen.
Der 30. Kern wurde aus 121 bestrahlten und 72 unbestrahlten Brennelementen zusammengestellt. Davon sind 105 Brennelemente von Areva mit M5-Hüllrohren (an diesem Typ trat im 29. Zyklus die übermäßige Korrosion auf) und 88 Focus-Brennelemente von Westinghouse.
Auch wenn der Oxidationszuwachs an den Hüllrohren bei der diesjährigen Revision im erwarteten Bereich liegen sollte, gibt es keine Garantie, dass dies auch im kommenden 31. Zyklus so sein wird. Solange die Ursachen nicht bekannt sind, besteht die Gefahr eines Unfalls.
Da die für die Fertigung der Brennstäbe vorgegebenen Parameter eine korrekte Fertigung nicht garantieren können, kann niemand vorhersagen, wie sich die neuen Brennelemente verhalten werden.
Das Wiederanfahren des AKW Brokdorf nach der diesjährigen Revision muss verhindert werden. Die Vorsorge muss Vorrang haben vor den Gewinnerwartungen der Aktionäre der Fa. PreussenElektra.
Die Brennstäbe stellen die wichtigste Barriere gegen das Freisetzen von radioaktiven Stoffen dar. Gemäß kerntechnischem Regelwerk erfüllen sie außerdem folgende Schutzziele: Kontrolle der Reaktivität, Kühlung der Brennelemente und die Begrenzung der Strahlenbelastung. Die gut 4 m langen Rohre von ca. 1 cm Durchmesser enthalten den Brennstoff aus Uran und Plutonium sowie die sich durch die Kernspaltung bildenden Spaltprodukte und die erbrüteten Transurane. Die Wandstärke der Hüllrohre beträgt nur ca. 0,6 mm und besteht aus Legierungen, die zu einem großen Teil Zirkonium enthalten. Durch den Neutronenbeschuss, den 160 bar hohen Druck, die starke Strömung des Kühlwassers sowie die hohen Temperaturen sind die Hüllrohre extremen Belastungen ausgesetzt. Sie können sich verbiegen, aufplatzen, oxidieren, dehnen. Eine Verstärkung der Wanddicke könnte für mehr Sicherheit sorgen, das würde jedoch die Leistung des Reaktors mindern. Ab einer Temperatur von ca. 1200 Grad Celsius reagiert das Zirkonium mit Wasser in einer exothermen Reaktion, bei der Knallgas entsteht und die Temperatur weiter ansteigt - bis zum Schmelzen der Hüllrohre. Außerdem nehmen die Hüllrohre Wasserstoff auf, der zu einer Versprödung der Hüllrohre führt. Die Aufnahme von Sauerstoff führt zu einer im Laufe der Einsatzzeit (also bei höherem Abbrand) anwachsenden Oxidschicht. Defekte Brennstäbe unter den insgesamt ca. 45.000 Brennstäben waren bisher selten. Deren radioaktiver Inhalt gelangt dann ins Kühlwasser, wird dort zum großen Teil herausgefiltert und in Fässern gelagert (siehe Rostfässer in den Kavernen des AKW Brunsbüttel). Ein Teil gelangt jedoch über das Abwasser und den Schornstein in die Umgebung. Es gab bisher zwei gebrochene Brennstäbe, die je 4 Brennstofftabletten verloren haben.
Steigt die Oxidschicht auf mehr als 17 % der metallischen Hüllrohrstärke an, ist bei mechanischer Belastung oder Temperaturschocks mit einem vermehrten Brechen der Hüllrohre zu rechnen. Gemäß den atomrechtlichen Vorschriften darf bei der Ermittlung der radiologischen Auswirkungen beim Bruch einer Kühlwasser führenden Leitung angenommen werden, dass nur maximal 10 % der Brennstäbe brechen werden. Diese Annahme ist nach den Vorgängen im AKW Brokdorf nicht mehr zutreffend. In den USA und Frankreich wird davon ausgegangen, dass beim Kühlmittelverluststörfall 100 % der Brennstäbe brechen und ihr radioaktives Inventar freisetzen.
Für das AKW Brokdorf gilt die Auflage, dass die umfangsgemittelte Oxidschichtdicke 0,1 mm nicht überschreiten darf. Bei jeder Revision muss durch Messung an ausgewählten (repräsentativen) Brennstäben die Oxidschichtdicke gemessen werden. Mit diesen Messwerten wird ein Modell gespeist, mit dem berechnet wird, wie hoch die Oxidschichtdicke am Ende des nächsten Betriebszyklus (in der Regel ein Jahr) sein wird. Wird der Grenzwert überschritten, dürfen die Brennelemente, die diese Brennstäbe enthalten, nicht zum Weiterbetrieb eingesetzt werden.
Dieses Verfahren wurde allerdings nur sporadisch angewendet, es war wohl zu zeitaufwendig. Man ging davon aus, dass sich erst nach einer Nutzungszeit von 3 Jahren Oxidschichten größeren Ausmaßes bilden würden. Weiter wurde angenommen, dass es im Reaktor im Wesentlichen zu thermischer Oxidation kommen würde, das heißt dort, wo die Temperatur am höchsten ist, ist die Oxidbildung am höchsten, also im oberen Viertel der Brennstäbe. Bei der Revision im Jahr 2017 war dann das Erstaunen groß, dass sich die stärkste Oxidation ganz oben an den Brennstäben, wo gar keine Brennstofftabletten eingelagert sind, gebildet hatte. Dort hatte man bis zum Jahr 2013 gar nicht gemessen. Außerdem war das Modell nur für thermische Oxidation entwickelt worden. Es hat also von Anfang an falsche Prognosen geliefert. Mit anderen Worten: Die Konstrukteure haben die Vorgänge im Reaktor völlig falsch eingeschätzt bzw. gar nicht verstanden.
Während des bislang 31-jährigen Betriebs des AKW Brokdorf ist von der o. g. Auflage abgewichen worden. Die Änderungsgenehmigungen, mit denen das erlaubt wurde, sind Brokdorf-akut bisher nicht mitgeteilt worden. Sie haben nicht die Einhaltung des Grenzwerts von 0,1 mm gewährleistet.
Die sicherheitstechnische Bedeutung der übermäßigen Korrosion liegt darin, dass die Ursachen dafür nicht bekannt sind. Deshalb ist nicht geklärt, ob sich daraus zukünftig Auswirkungen auf das Brennstabverhalten ergeben.
Die Gesellschaft für Reaktorsicherheit, in der ausgewählte, vom Bundesumweltministerium berufene Reaktorexperten tätig sind, verfasste die 72-seitige Weiterleitungsnachricht WL 2017/04, in welcher der Sachstand zum Thema „Bildungsursachen überhöhter Oxidschichtbildung an Brennstabhüllrohren” dargestellt wird. Als Ergebnis wird festgestellt: „Die Ursachen für die übermäßige Korrosion sind bislang nicht hinreichend geklärt.”
Mit dem für den (derzeitigen) 30. Zyklus genehmigten „modifizierten” Betrieb sollten die Belastungen der Hüllrohre gemindert werden, in der Erwartung, dass damit deren starke Oxidation verhindert wird.
Brokdorf-akut äußert daran Kritik:
Brokdorf-akut hält diese Maßnahmen nicht für Ziel führend, um die Korrosion zu verringern, und hat ihre Bedenken der Atomaufsichtsbehörde mitgeteilt. Es wurden auch Vorschläge gemacht, wie die Oxidschichtdicke im laufenden Betrieb gemessen werden könnte. Wir haben außerdem darauf hingewiesen, dass die Messungen die tatsächlichen Oxidschichtdicken unterschätzen, weil die Abplatzungen nicht berücksichtigt werden.
Fazit der Initiative Brokdorf-akut: Der „modifizierte” Betrieb hat lediglich die Qualität eines „trial and error”. Er ist keine logisch begründbare Reaktion auf die übermäßige Korrosion. Es handelt sich um Russisches Roulette. Auf einer Informationsveranstaltung am 9. März 2018 hat PreussenElektra angekündigt, sogar wieder mit voller Leistung fahren zu wollen.
Die Unterlagenbeschaffung gestaltete sich schwierig. Die Stellungnahmen der eingeschalteten Gutachterbüros erhielten wir in stark geschwärzten Fassungen. Das endgültige Gutachten des TÜV zum Rahmenprogramm vom 29. Juli 2017 wurde nur in Teilen zur Verfügung gestellt. Einige Auskünfte waren kostenpflichtig. Viele Unterlagen waren sogar bis zur Unkenntlichkeit geschwärzt, mit der Begründung, es würde sich dabei um Geschäfts- und Betriebsgeheimnisse handeln. Der Versuch, „entschwärzte” Unterlagen zu bekommen, war nahezu erfolglos und wurde mit Kosten belegt.
Die neu erlassenen nachträglichen Auflagen zur Kernbeladung sowie das Rahmenprogramm des TÜV zur Vorbereitung der jetzt anstehenden Revision haben wir bisher (13.3.2018) nicht erhalten.
Wir sind enttäuscht, dass die Landesregierung ihre Zusage nach mehr Transparenz nicht erfüllt. Das Argument von PreussenElektra und Atomaufsichtsbehörde nach Geheimnisbedürftigkeit scheint uns in vielen Fällen nur vorgeschoben zu sein, um das Informationsrecht der Öffentlichkeit zu hintertreiben. Z. T. wurden einzelne Zahlen und Wörter, ganze Seiten über viele Kapitel hinweg und sogar Literaturangaben geschwärzt.
Zum Schutz von PreussenElektra wird der Demokratie damit ein Bärendienst erwiesen. Denn die (wohl beabsichtigte) Resignation der von der Mitwirkung ausgeschlossenen Bürgerinnen und Bürger schadet einer funktionierenden Demokratie.
Karsten Hinrichsen
