Ausgabe - VGB PowerTech Journal 5/2017

Editorial: Lastwechselbetrieb mit Kernkraftwerken – erste Schritte zu einem weltweiten Paradigmenwechsel?

Dr.-Ing. Tatiana Salnikova

Für die Ertüchtigung zum Lastwechselbetrieb von Kernkraftwerken (KKW) gibt es je nach nationalem Kontext unterschiedliche Gründe. Für manche KKW sind vielfältige Einrichtungen für den Lastwechselbetrieb umgesetzt und betriebserprobt. Für andere ist dies noch nicht erwünscht oder Maßnahmen sind nicht genehmigt, z. B. ferngesteuerte Sekundärregelung durch den Netzbetreiber.[weiter...]

Cybersecurity in Kernkraftwerken und ihre Anwendung in weiteren industriellen Infrastrukturen

Sébastien Champigny, Deeksha Gupta, Venesa Watson und Karl Waedt

Stromerzeugung ist verstärkt auf dezentralisierte und vernetzte Rechensysteme angewiesen. Begriffe wie „Industrial Internet of Things“ des Industrial Internet Consortium (IIC) und „Industrie 4.0“ bahnen sich heute ihren Weg auch in diese bedeutende Industriebranche. Die Risiken einer gezielten Ausnutzung von Fehlern und Schwachstellen nehmen mit der Komplexität, mit dem Vernetzungsgrad und mit der Dezentralisierung zu. Die inhärent strengen Sicherheitsanforderungen der Kernenergiebranche und die langjährige Berücksichtigung von Anforderungen im Bereich Cybersecurity in der Entwicklung von Produkten und in projektbegleitenden Maßnahmen machen sie zum Gold-Standard der Risikovorbeugung. Die gewonnenen Erkenntnisse können für die Ableitung angepasster Sicherheitsvorkehrungen anderer Branchen dienen. Aus diesem Blickwinkel heraus wird das Thema Cybersecurity betrachtet. Gezeigt werden gängige Regularien und die Vorgehensweisen zum Schutz vor Cyberangriffen in Kernkraftwerken, sowie auch deren zahlreichen Übertragungsmöglichkeiten auf andere kritische Infrastrukturen, um sie gegen Cyberangriffe und Industriespionage zu wappnen.

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Nachrüstung eines Sprühsystems für ein Brennelementlagerbecken als Maßnahme zur Beherrschung auslegungsüberschreitender Ereignisse

Christoph Hartmann und Zoran Vujic

Aufgrund von Sicherheitsanforderungen an Kernkraftwerke für auslegungsüberschreitende Ereignisse, wie sie im Jahr 2011 das Kernkraftwerk Fukushima Daiichi in Japan betrafen, ist eine alternative Kühlung der abgebrannten Brennelemente im Brennelementlagerbecken erforderlich. Eine alternative Kühlung kann durch ein nachgerüstetes Sprühsystem für das Brennelementlagerbecken nach dem Design und der Auslegung für die AP1000-Anlagen installiert werden. Im Rahmen des Sicherheits-Upgrade-Programms für das Kernkraftwerk Krško entschied sich der Betreiber Westinghouse mit der Nachrüstung nach den Prinzipien des AP1000-Konzeptes zu beauftragen, um das Brennelementlagerbecken-Nachkühlsystem auszulegen und zu installieren, als alternative Option der Nachkühlung.

Mit kompetenten Mitarbeitern gelingt der Rückbau – Erfolg hat wer, darauf vorbereitet ist

Jörg Klasen, Rolf Schulz und Oliver Wilhelm

Der Rückbau von Kernkraftwerken stellt die ­Betreiber vor eine große Herausforderung, da es das bisherige Geschäftsmodell auf den Kopf stellt. Im Leistungsbetrieb praktizierte Arbeitsweisen sind nicht mehr erforderlich und neues Know-how muss aufgebaut werden. Es gilt den Schock der Abschaltung im Management und der Belegschaft zu ­verdauen und nach vorne zu blicken. Das ist allerdings einfacher gesagt als getan. Den Wandel den das Unternehmen und seine Mitarbeiter durch­laufen müssen, gilt es zu managen und die Organisation zielgerichtet in die Zukunft zu begleiten. Das Change-Management bietet Methoden, die es ­möglich machen den Wandel systematisch und ­effektiv zu organisieren. Vertrauen in die Kompetenzen der Mitarbeiter sind hier einer der Erfolgs­faktoren für den Wandel in die Zukunft.

Rechnerische Bestimmung und Validierung von Aktivierungsaktivitäten für die Rückbau- und Entsorgungsplanung von Leichtwasserreaktoren

Peter-W. Phlippen, Luc Schlömer, Roger Vallentin, Bernard Lukas und Stefan Palm

Der Rückbau von Kernkraftwerken erfordert eine vorauslaufende und begleitende Projekt- und Kostenplanung sowie eine gesicherte Bereitstellung der finanziellen und personellen Ressourcen. Nach Erlangung der Brennstofffreiheit bestimmen der Reaktordruckbehälter mit den Kerneinbauten gefolgt vom biologischen Schild das Aktivitätsinventar der Anlage, das fast ausschließlich aus in den jeweiligen Strukturen eingebundenen aktivierten Radionukliden besteht. Für die Planungen zum Rückbau der Anlage sind die Kenntnis der komponentenweisen Aktivitätsverteilung und deren Nuklidzusammensetzung von entscheidender Bedeutung. Vor diesem Hintergrund wird die Entwicklung einer Berechnungsmethode mit der Kopplung von Monte-Carlo-Verfahren zur Bestimmung der Neutronenflussdichte und einem Aktivierungscode zur Bestimmung der Nuklidzusammensetzung beschrieben. Dabei hat die genaue Kenntnis der Werkstoffzusammensetzungen, und hierbei insbesondere der Spurenelemente Stickstoff und Kobalt in Stählen sowie zusätzlich Europium und Cäsium in Betonstrukturen, eine gravierende Auswirkung auf die Genauigkeit der berechneten Aktivitäten. Umfangreiche Validationen mit an verschiedenen Reaktoranlagen gewonnenen Messwerten, z.B. Nuklidaktivitäten, Neutronenflussdichten, Neutronen- und Gammadosisleistungen, belegen die Zuverlässigkeit der berechneten Nuklidverteilungen mit Rechenwert-zu-Messwert-Verhältnissen in der Regel zwischen 0,9 und 3. Die Praktikabilität des entwickelten Verfahrens sowie die komfortable Nutzbarkeit der Ergebnisse wurden bereits bei der Analyse mehrerer deutscher Siede- und Druckwasserreaktoranlagen sowie mit auf den Ergebnissen aufbauenden Verpackungsplanungen demonstriert.

Frei(gabe)messung von Abfall hinsichtlich enthaltener Radioaktivität

Marina Sokcic-Kostic und Roland Schultheis

Freimessungen sind immer ein Kompromiss ­zwischen messtechnischen Anforderungen (d.h. kleine Nachweisgrenzen, hohe Verlässlichkeit) und ökonomischen Randbedingungen (hoher Durchsatz, effiziente Messverfahren, niedrige Freimesskosten). Abhängig von Abfallmenge und Abfallart ergeben sich unterschiedliche Lösungsansätze. Für große Abfallmengen von mehr oder weniger homogenen Abfällen ist die Förderbandmethode der größte Favorit, welche zudem bereits in der Praxis ihre Tauglichkeit nachgewiesen hat. Dies ist insofern von Wichtigkeit, als in den kommenden Jahren gerade in Deutschland zahlreiche Kernkraftwerke rückgebaut werden und bei denen große Abfallmengen anfallen werden. Für einige Anwendungsfälle wie z.B. Tritium oder C-14 existieren ­zufriedenstellende Lösungen entweder noch nicht oder befinden ich momentan in der Entwicklungsphase. Für die Entwicklung von Freimessmethoden gibt es noch ein großes Potential und neue inno­vative Lösungen lassen sich hier keinesfalls für die Zukunft ausschließen.

Wirtschaftliche Aspekte der Kernenergie

Ian Emsley und Jonathan Cobb

In viele Ländern werden die deutlichen Vorteile der Kernenergie erkannt: Erhöhung der Energiever­sorgungssicherheit, Verringerung der Importab­hängigkeit sowie Reduktion von Treibhausgas- und weiteren Emissionen. Diese Faktoren spielen aber in liberalisierten, deregulierten Märkten keine Rolle als Entscheidungskriterium. Kernkraftwerke ­müssen in diesen Märkten ihre Vorteile anhand kommerzieller Kriterien beweisen sowie den Nutzen in der Lebenszyklusanalyse belegen. Kernkraft­werke werden heute effizienter als in Vorjahren ­betrieben und ihre Betriebskosten liegen deutlich niedriger als die alternativer Erzeugungstechnologien. Kernkraftwerke und ihre wirtschaftlicher Betrieb unterliegen aber auch politischen Risiken durch ­unwägbare zukünftige Entscheidungen, wie z.B. zusätzliche Steuern. Dies kann die erkennbaren ­vorhandenen wirtschaftlichen Anreize für die ­Kern­energienutzung beeinträchtigen.

Was die Bevölkerung wirklich über die Kernenergie denkt

Foratom

Die Kernenergie ist eine zuverlässige, Rund-um-die-Uhr-fähige und emissionsarme Energiequelle, die maßgeblich zum Klimaschutz beitragen kann. Sie ist auch wettbewerbsfähig und kann Energieimportabhängigkeiten verringern. Wichtig für ihre Nutzung ist, dass sie überzeugt von der Politik unterstützt wird, was mutige Entscheidungen zum Energiemix bedeutet. Die Entwicklungen in Finnland und Großbritannien zeigen, dass die politische Entscheidung, Kernenergie im Energiemix einzubeziehen und Informationen darüber offen und transparent zu vermitteln, die Akzeptanz der Kernenergie positiv beeinflusst. Der Unfall im Kernkraftwerk Fukushima-Daiichi in Japan m März 2011 wirkte sich auf die öffentliche Meinung zur Kernenergie aus. Ergebnisse von Meinungsumfragen in Europa nach dem Unfall zeigen, dass die Meinungen polarisieren und sehr länderspezifisch sind.

Betriebserfahrungen mit Kernkraftwerken 2016

VGB PowerTech

Innerhalb des VGB-Fachausschusses „Kernkraftwerksbetrieb“ wird seit mehr als 30 Jahren ein intensiver Austausch von Betriebserfahrungen mit Kernkraftwerken gepflegt. An diesem Erfahrungsaustausch sind Kernkraftwerksbetreiber aus mehreren europäischen Ländern beteiligt. Über im Jahr 2016 erzielte Betriebsergebnisse sowie sicherheitsrelevante Ereignisse, wichtige Reparaturmaßnahmen und besondere Umrüstmaßnahmen wird aus Deutschland (Teil 1), Belgien, Finnland, den Niederlanden, der Schweiz und Spanien (Teil 2) berichtet.

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