Technische Risiken. U. Hauptmanns M. Herttrich W. Werner. Ermittlung und Beurteilung

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1 U. Hauptmanns M. Herttrich W. Werner Technische Risiken Ermittlung und Beurteilung Im Auftrag des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit Mit einem Geleitwort von Bundesminister Klaus Töpfer Mit 45 Abbildungen Springer-Verlag Berlin Heidelberg New York London Paris Tokyo 1987

2 Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung Allgemeines Definition des Begriffs Risiko Das Element Schaden" Das Element Ungewißheit" Die Verknüpfung von Schadensumfang und Wahrscheinlichkeit zur Risikozahl Individualrisiko Kollektivrisiken bezogen auf eine Schadensart Risikozahlen zu Ereignissen, die selten oder noch nie eingetreten sind Wahrscheinlichkeitsschätzungen anhand von Beobachtungen des komplementären Ereignisses Risikoschätzung anhand von Detailkenntnissen Unsicherheiten in Risikoschätzungen anhand von Detailkenntnissen Quantifizierung von Unsicherheiten in der Risikoschätzung Formalisierte Darstellung des Risikobegriffs Darstellung geschätzter Risikozahlen Abgrenzungsfragen Möglichkeiten probabilistischer Methoden bei der Sicherheits- und Risikobeurteilung Überblick über die folgenden Kapitel 14 Literatur zu Kapitel Methoden der Risikoanalyse Anlagentechnische Untersuchungen Ermittlung der Basisdaten Erfassung auslösender Ereignisse (\ Ereignisablaufanalyse Zuverlässigkeitsanalyse Ermittlung von NichtVerfügbarkeiten und Ausfallwahrscheinlichkeiten von Komponenten Fehlerbaumanalyse Simulative (Monte Carlo) Verfahren 25

3 X Inhaltsverzeichnis Analytische Verfahren Vergleich der Methoden Markov-Modelle Common-Mode-Ausfälle Menschliche Fehlhandlungen 31 ==> Ermittlung der Freisetzung von Schadstoffen und/oder Energie Berechnung der Unfallfolgen Ausbreitung Ermittlung der Auswirkungen Darstellung der Ergebnisse Allgemeines Kollektivrisiken Individualrisiken Aussagesicherheit der Ergebnisse 38 Literatur zu Kapitel Studien auf dem Gebiet der Kerntechnik Gegenstand und Methoden bei der Analyse von Kernkraftwerken Anlagentechnische Untersuchungen Einleitende Ereignisse der Kernzerstörung Ereignisablauf- und Zuverlässigkeitsanalyse des Schutz- und Sicherheitssystems Ereignisablaufanalyse für die Kernzerstörung, Belastung des Kernbehälters Ereignisablaufanalyse für den Sicherheitsbehälter Unfallfolgenberechnung Atmosphärische Ausbreitung und Ablagerung Ermittlung der Strahlendosis Ermittlung der Gesundheitsschäden durch Strahlung Studien für Leichtwasserreaktoren Die amerikanische Reaktorsicherheitsstudie Die Deutsche Risikostudie Kernkraftwerke Phase A Phase B Einzelne Studien in den Vereinigten Staaten Probabilistische Untersuchungen zu Sizewell B Vorläufer möglicher schwerer Kernschadensunfälle Studien für den Schnellen Brutreaktor und den Hochtemperaturreaktor Risikostudie für den natriumgekühlten Schnellen Brutreaktor SNR Vorbemerkung Vorgehensweise und Ergebnisse Risikountersuchungen zum Hochtemperaturreaktor (HTR) AIPA-Studie Sicherheitsstudie für Hochtemperaturreaktoren unter deutschen Standortbedingungen 95

4 Inhaltsverzeichnis XI 3.4 Risiko im nuklearen Brennstoffkreislauf Übersicht über den Brennstoffkreislauf Studien über den gesamten Brennstoffkreislauf Studien für einzelne Stationen des nuklearen Brennstoffkreislaufs Anlagen der Brennstoffversorgung Anlagen der Brennstoffentsorgung Transport Stillegung kerntechnischer Anlagen Zusammenfassung und Ausblick Folgerungen aus Risikostudien für Kernreaktoren Allgemeines Einfluß auf Forschungsvorhaben Einfluß auf anlagentechnische Gestaltung und Betriebsweise. 120 Literatur zu Kapitel Risikostudien für Chemieanlagen Allgemeines Canvey Island Auftraggeber und Zielsetzung Übersicht über den Industriekomplex und seine Gefahrenpotentiale Untersuchte Schadensarten Explosionen Freisetzungen giftiger Stoffe Brände Schadensverursachende Ereignisse und ihre Quantifizierung Schadensauswirkungen Ergebnisse und Schlußfolgerungen Rijnmond Auftraggeber und Zielsetzung Übersicht über den Industriekomplex und seine Gefahrenpotentiale Untersuchte Schadensarten Vorgehensweise Auslösende und unerwünschte Ereignisse Daten zur Quantifizierung unerwünschter Ereignisse Fehlerbaumanalyse Ermittlung der Quellterme Ausbreitungsrechnungen Schadensauswirkungen und Gegenmaßnahmen Explosionen Brände Wirkungen giftiger Gase Ergebnisse und Schlußfolgerungen Unsicherheiten 150

5 XII Inhaltsverzeichnis 4.4 Vergleichende Bemerkungen Canvey Island-Rijnmond Rijnmond - DRS Vorbemerkung Zielsetzungen Gegenstand der Analysen Auslösende und unerwünschte Ereignisse Daten zur Quantifizierung unerwünschter Ereignisse Fehlerbaumanalyse Freisetzungsvorgänge Ausbreitungsrechnungen Schadensmodelle Zusammenfassung 155 Literatur zu Kapitel Risikovergleiche nuklearer und konventioneller Energiewandlungssysteme Einführung Technische Parameter und Daten zur Umweltbelastung für die betrachteten Energiewandlungssysteme Vorbemerkung Kohlekraftwerke Ölkraftwerke Erdgaskraftwerke Kernkraftwerke Regenerierbare Energiequellen Belastungen aus dem Brennstoffkreislauf Vorbemerkung Kohle Erdöl, Erdgas Kernenergie Risikovergleiche Vorbemerkung Berechnungsverfahren Ergebnisse der Risikovergleiche Zusammenfassende Wertung und Empfehlungen für weiterführende Arbeiten 181 Literatur zu Kapitel Anwendung probabilistischer Methoden und Kriterien für die Sicherheitsbeurteilung von Kernkraftwerken Allgemeines Grundlagen und Vorgehensweisen der technischen Sicherheitsbeurteilung Rechtliche Grundlagen für die Sicherheitsbeurteilung von Kernkraftwerken 187

6 Inhaltsverzeichnis XIII 6.4 Sicherheitsbeurteilung von Kernkraftwerken Vorbemerkungen Sicherheitsbeurteilung von Kernkraftwerken in der ersten Entwicklungsphase Das deterministische Konzept der Sicherheitsbeurteilung Sicherheitsbeurteilung von Kernkraftwerken in der zweiten Entwicklungsphase Grundsätzliche Überlegungen Bisherige Anwendung probabilistischer Analysen in Genehmigungs- und Aufsichtsverfahren Probabilistische Beschreibung des erreichten Stands der Sicherheit von Kernkraftwerken Schutz der Rechte Dritter Risikovorsorge Weiterentwicklung der Sicherheit Erwartungen und Entwicklungstendenzen Aufgaben und Beurteilungskriterien Möglichkeiten für den gemeinsamen Einsatz deterministischer und probabilistischer Methoden zur Sicherheitsbeurteilung Kenngrößen für die Sicherheitsbeurteilung von Kernkraftwerken aufgrund probabilistischer Analysen Allgemeines Systemverfügbarkeit und -Zuverlässigkeit Gefahrenzustände in der Anlage (Kernschmelzen) Ziele bezüglich der Freisetzung radioaktiver Stoffe in die Atmosphäre Sicherheitsziele bezüglich der Strahlenbelastung Gesundheitsrisiken für Einzelpersonen und Bevölkerungsgruppen Probabilistische Auslegungsziele zu äußeren Einwirkungen und Bränden Probabilistische Sicherheits- und Auslegungsziele in der Bundesrepublik Deutschland 220 Literatur zu Kapitel Anhang A: Risikowerte 225 Sachverzeichnis 251