Ausgabe - VGB PowerTech Journal 5/2021

Kernenergie: Das Jahr 2020

Christopher Weßelmann

Einsatz und Ausbau der Kernenergie sind weiterhin einerseits geprägt von einer geografisch deutlich verschobenen Tendenz ihres Zubaus von ihren Ursprungsregionen, Nordamerika und Europa, hin zu den neuen Akteuren in Asien. Andererseits ist festzustellen, dass sowohl China als auch Russland in den weltweiten Kernenergiemarkt als Exporteure von Gesamtkonzepten einsteigen. [weiter...]

Weltweit erster Kraftwerksblock mit 400 Milliarden Kilowattstunden

Matthias Domnick, Sebastian von Gehlen, Stephan Kunze, Gerald Schäufele, Dietmar Schütze und Ralf Südfeld

Mit der ersten Netzsynchronisation am 05.09.1984 um 14:11 Uhr beginnt die Erfolgsgeschichte des Gemeinschaftskernkraftwerks Grohnde (KWG): Seit seiner Inbetriebnahme war der Druckwasserreaktor ­insgesamt achtmal Weltmeister in der Jahresstromerzeugung. Und auch heute noch hat das Kernkraftwerk ­Grohnde einen Anteil von gut zwölf Prozent an der Stromerzeugung in Niedersachsen und trägt somit dazu bei, die Stromversorgung Deutschlands stabil zu halten. Zu dieser beeindruckenden Bilanz gesellte sich kürzlich ein weiterer Rekord: Am 7. Februar 2021 produzierte das KWG als erster Kraftwerksblock weltweit die 400-­milliardste Kilowattstunde. Es existiert weltweit kein einziger Kernkraftwerksblock, der mehr Strom erzeugt hat. Mit dieser Strommenge hätte man über ein drei­viertel Jahr ganz Deutschland mit Strom versorgen können (bezogen auf die Daten des Jahres 2019 in Höhe von 512 TWh).

Quo vadis, Netzstabilität?
Herausforderungen wachsen mit der Veränderung des Erzeugungsportfolios

Kai Kosowski und Frank Diercks

Das Stromerzeugungsportfolio im deutschen Hochspannungs-Übertragungs- und Verteilnetz verändert sich seit 2011 ständig. Nach mehreren Jahrzehnten mit einer relativ konstanten Segmentierung in Grund-, Mittel- und Spitzenlast und einem entsprechend darauf ausgelegten Kraftwerkspark haben sich in den letzten 10 Jahren deutliche Veränderungen ergeben. Als wichtiges Ergebnis der sogenannten Energiewende, die 2011 mit der Abschaltung der ersten deutschen Kernkraftwerke (KKW) nach dem Reaktorunfall in Fukushima begann, werden die letzten KKWs bis Ende 2022 endgültig vom Netz gehen. Das Kohleausstiegsgesetz vom 8. August 2020, eine weitreichende Änderung mit Bedeutung für die Energiewirtschaft in Deutschland, verlangt die Abschaltung aller Kohlekraftwerke bis spätestens 2038. Spätestens ab diesem Zeitpunkt wird es im deutschen Kraftwerkspark keine großen, induktiven Kraftwerke zur Erzeugung von Grundlast mehr geben.

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Entwicklung von sicherheitstechnischen Nachwärmeabfuhrpfaden für Druckwasserreaktoren deutscher Technologie (Leicht- und Schwerwasser)

Franz Stuhlmüller und Rafael Macián-Juan

Die auf Entwicklungen in Deutschland basierenden Druckwasserreaktor-KKW für angereicherten Brennstoff (PLWR) einerseits und für Natururan (PHWR) andererseits sind in ihrer Basiskonzeption weitgehend identisch. Ein markanter Unterschied besteht jedoch im Umfang der Reaktorhauptsysteme. Während diese beim PLWR nur aus dem Reaktorkühl- und dessen Druckhalte- und Abblasesystem bestehen, kommt beim PHWR noch das Moderatorsystem hinzu, das im Leistungsbetrieb der Anlage den Moderator (Schwerwasser) permanent zu kühlen hat. Dieses verfahrenstechnische System wird in Zweitfunktion als innerstes Glied der sicherheitstechnisch wichtigen Nachkühlkette zur Wärmeabfuhr nach dem Abschalten des Reaktors verwendet. Während man beim PLWR - auch für die neuesten Anlagen – sowohl zum Abkühlen nach planmäßiger Abschaltung als auch zur Beherrschung der überwiegenden Zahl anzunehmender Störfalle in der ersten Zeit nach Schadenseintritt auf die weitere Bespeisung der Dampferzeuger angewiesen ist, wurde für den PHWR die Möglichkeit geschaffen, die Reaktorkühlung von Anfang an allein über die Nachkühlkette durchzuführen.

Anhand der Statusprojekte beider Kraftwerkslinien dokumentieren sich nicht nur deren Einheitengrößen-Wachstum, sondern auch die Entwicklungs-Schritte ihrer Nachkühlketten-Technologie, die hier aufgezeigt wird.

Analyse zum Bedarf von Technologie für die Kernenergienutzung in China: Chancen für ausländische Nuklearunternehmen

Hong Xu, Tao Tang und Baorui Zhang

Weltweit hat China die größte Anzahl von Kernkraftwerksblöcken (KKW) in Bau oder Planung. Dies verspricht vielfältige Geschäftsmöglichkeiten für den Nuklearmarkt. Gleichzeitig verfügt China über eine umfassende Nuklearindustrie mit hunderten von zusammenarbeitenden Unternehmen bzw. Organisationen. Der riesige Markt der Kernkraft ist aber attraktiv für ausländische Kernkraftunternehmen. China hat ein gutes Umfeld für internationale Kooperationen. Das Problem liegt in einer Klärung des möglichen Bedarfs in den traditionellen Teilbereichen der Kernenergietechnologie und der verschiedenen Tochtergesellschaften für eine Zusammenarbeit. Aufgrund der Herausforderung für eine Bedarfsanalyse und der Ungewissheit der Bewertung, stellt dieser Artikel eine statistische Methode vor, die auf der Bewertung der Experten der China Nuclear Energy Association (CNEA) und Berichten zum Nuklearsektor basiert. Die Schlussfolgerung dieses Artikels kann als Referenz für die internationale Zusammenarbeit in der Kernenergienutzung verwendet werden.

Fehlerreduzierung bei der Radioaktivitätsberechnung für ein stillgelegtes Kernkraftwerk unter Berücksichtigung der detaillierten anlagenspezifischen Betriebsgeschichte

Young Jae Maeng und Chan Hyeong Kim

Eine genaue Abschätzung des Radioaktivitätsinventars in einem stillgelegten Kernkraftwerk (KKW) ist wichtig, um eine vernünftige Rückbaustrategie festzulegen und die Kosten für die Entsorgung radioaktiver Abfälle bei der Stilllegung zu ermitteln. Die Berechnung des Aktivitätsinventars erfordert mehrere Eingabeparameter, einschließlich der Zielnuklide, der Bestrahlungsgeschichte und des Neutronenflusses. Häufig berücksichtigen bestehende Radioaktivitätsberechnungen für ein stillgelegtes KKW nicht die detaillierte anlagenspezifische Betriebsgeschichte, einschließlich der zyklusspezifischen Neutronenflussdaten, was zu erheblichen Fehlern führen kann. In dieser Studie wird der Effekt der Verwendung einer detaillierten Historie auf die Aktivitätsberechnung vorgestellt. Berechnet werden die Aktivitäten von Proben in sechs im KKW Kori 1 eingesetzten Targets, wobei zwei Ansätze verwendetet werden: (1) unter Berücksichtigung und (2) ohne Berücksichtigung der detaillierten Historie. Die mit diesen beiden Ansätzen berechneten Aktivitäten wurden mit gemessenen Werten verglichen, um die Verbesserung der Genauigkeit zu ermitteln. Die Ergebnisse zeigen, dass die Genauigkeit deutlich deutlichverbessert wird, wenn die detaillierte Bestrahlungshistorie berücksichtigt wird. Der durchschnittliche Fehler der berechneten Aktivitäten wurde von 12 %, 41 % und 30 % auf 5 %, 9 % bzw. 9 % für 63Cu,60Co, 54Fe(n,p)54Mn und 58Ni(n,p)58Co Reaktionen reduziert. Die Ergebnisse dieser Studie legen nahe, dass die Berücksichtigung der detaillierten anlagenspezifischen Betriebsgeschichte bei der Aktivitätsberechnung für ein stillgelegtes Kernkraftwerk notwendig ist.

„Forum Energie“: Europa auf dem Weg in die Katastrophe
Nach dem Lockdown ein Blackout?

Herbert Saurugg

Das europäische Stromversorgungssystem befindet sich in einem fundamentalen Umbruch, wo vor allem gilt: „Viele Köche verderben den Brei“. Denn es fehlt an einer systemischen Gesamtkoordination und Vorgangsweise. Jedes Mitgliedsland macht seine eigene Energiewende in unterschiedliche Richtungen und es ist kaum eine koordinierte Vorgangsweise erkennbar. Zudem werden fundamentale physikalische und technische Rahmenbedingungen ignoriert und durch Wunschvorstellungen ersetzt, was absehbar ein eine Katastrophe führen muss. Denn das Stromversorgungssystem gehorcht rein physikalischen Gesetzen. Noch haben wir die Möglichkeit, diesen fatalen Pfad zu verlassen.

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Betriebserfahrungen mit Kernkraftwerken 2020

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 2019 erzielte Betriebsergebnisse sowie sicherheitsrelevante Ereignisse, wichtige Reparaturmaßnahmen und besondere Umrüstmaßnahmen wird berichtet.

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