Atomkraftwerke. Überprüfung der Lagerung verbrauchter Brennstäbe

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1 Eidgenössisches Departement für Umwelt, Verkehr, Energie und Kommunikation UVEK Generalsekretariat GS-UVEK 28. August 2013 Atomkraftwerke. Überprüfung der Lagerung verbrauchter Brennstäbe Bericht des Bundesrates in Erfüllung des Postulates von Nationalrat Louis Schelbert vom 11. April 2011

2 Inhaltsverzeichnis 1. Inhalt des Postulats Situation der Lagerung abgebrannter Brennelemente in den Schweizer Kernkraftwerken Ereignisse in Fukushima und Konsequenzen Überprüfung des Schutzes der Brennelementbecken in den Schweizer Kernkraftwerken nach dem Unfall in Fukushima... 6 Kernkraftwerk Beznau (KKB): Verbesserungsbedarf und Umsetzung... 7 Kernkraftwerk Gösgen (KKG): Verbesserungsbedarf und Umsetzung.10 Kernkraftwerk Leibstadt (KKL): Verbesserungsbedarf und Umsetzung Kernkraftwerk Mühleberg (KKM): Verbesserungsbedarf und Umsetzung Fazit /18

3 1. Inhalt des Postulats Am 11. April 2011 reichte Nationalrat Louis Schelbert ein Postulat mit folgendem Wortlaut ein: Der Bundesrat wird beauftragt abzuklären, wie sich die Situation bezüglich Lagerung von verbrauchten Brennstäben in Abkühlbecken von Atomkraftwerken in der Schweiz darstellt, und darzulegen, wie er dieses Problem schnell lösen will. Die Begründung lautet: Die Katastrophen in Japan haben auch Folgen in Bereichen, die von der Öffentlichkeit weniger beachtet werden und die auch in den offiziellen Informationen der Betreiber von "Fukushima" und der Behörden nur ein Randdasein fristen. Offenbar strahlen in mindestens zwei Blocks Brennstäbe unter freiem Himmel. Hintergrund: Brennstäbe werden in Auskühlbecken, die infolge der Zerstörungen abgedeckt und freigelegt wurden, recht eigentlich gelagert, weil andere Lagerorte fehlen bzw. als zu teuer angesehen werden. Früher veröffentlichten Verlautbarungen zufolge kommt diese Art der "Lagerung" auch in Schweizer Atomkraftwerken vor. Am 25. Mai 2011 verabschiedete der Bundesrat die folgende Stellungnahme, mit der er die Ablehnung des Postulates beantragte: Nach den Ereignissen in Japan hat das Eidgenössische Nuklearsicherheitsinspektorat (Ensi) am 18. März 2011 verfügt, dass die Betreiber der Kernkraftwerke in der Schweiz die Sicherheit ihrer Anlagen bei Erdbeben und Hochwasser unverzüglich zu überprüfen haben. Zudem mussten die Betreiber bis zum 31. März Fragen zur Kühlmittelversorgung der Brennelementlagerbecken und zur Brennelementbeckenkühlung beantworten. Als sofort umzusetzende, zusätzliche Sicherheitsvorkehrung müssen die Kernkraftwerke in der Schweiz ab dem 1. Juni 2011 Zugang zu einem externen, erdbeben- und überflutungssicheren Lager für Einsatzmittel zur Bekämpfung schwerer Unfälle haben. Die Betreiber haben ihre ersten Berichte in der Zwischenzeit termingerecht eingereicht. Das Ensi hat die Eingaben im April überprüft, gewisse Schwachstellen identifiziert und zusätzliche Nachweise verlangt. Im Rahmen der laufenden Ereignisanalyse können weitere Massnahmen angeordnet werden. Der Bundesrat hat sodann am 4. Mai 2011 die Einsetzung einer interdepartementalen Arbeitsgruppe zur Überprüfung der Notfallschutzmassnahmen bei Extremereignissen in der Schweiz beschlossen. Diese soll überprüfen, ob und welche neuen gesetzlichen oder organisatorischen Massnahmen ergriffen werden müssen. Das Postulat wurde am 8. Juni 2011 vom Nationalrat angenommen. Da die vom Postulanten gestellten Fragen in den Zuständigkeitsbereich des Eidgenössischen Nuklearsicherheitsinspektorats (ENSI) fallen, stützen sich die folgenden Angaben auf die Abklärungen des ENSI. 3/18

4 2. Situation der Lagerung abgebrannter Brennelemente in den Schweizer Kernkraftwerken Jedes schweizerische Kernkraftwerk (KKW) hat an seinem Standort mindestens ein wassergekühltes Lagerbecken für abgebrannte Brennelemente. Diese Becken werden in der Fachwelt meist Brennelementbecken, Brennelementlagerbecken oder Abklingbecken genannt. In diesem Postulatsbericht wird der allgemeine Begriff Brennelementbecken verwendet. Während der jährlichen Revision in den Kernkraftwerken wird ein Teil der abgebrannten Brennelemente aus dem Reaktordruckbehälter in das Brennelementbecken umgeladen. Das Umladen der abgebrannten Brennelemente sowie die Lagerung erfolgen unter Wasser. Das Wasser dient einerseits der Abschirmung der radioaktiven Strahlung und andererseits der Kühlung der Brennelemente. Im Brennelementbecken sind die Brennelemente von mehreren Metern Wasser überdeckt. Zudem befinden sich die Brennelementbecken in allen schweizerischen KKW in besonders geschützten Gebäuden. Die im Brennelementbecken gelagerten Brennelemente produzieren wegen des radioaktiven Zerfalls der im Brennelement vorhandenen Spaltprodukte (sogenannter Nachzerfall) weiterhin Wärme, die laufend abgeführt werden muss, um ein Aufheizen des Wassers im Brennelementbecken zu vermeiden. Deshalb ist eine dauernde und zuverlässige Kühlung der Brennelementbecken erforderlich egal ob das Kernkraftwerk (respektive der Reaktor) in Betrieb steht oder ob es abgestellt ist. Selbst nach der Stilllegung eines KKW müssen die abgebrannten Brennelemente noch über mehrere Jahre weiter in den separat betriebenen Brennelementbecken gekühlt werden. Die Lagerung von abgebrannten Brennelementen erfolgt in der Schweiz, wie auch in anderen Ländern, temporär in den Brennelementbecken der Kernkraftwerke, bevor die Brennelemente weiteren Entsorgungsschritten zugeführt werden können. Eine langfristige Zwischenlagerung von Brennelementen in den Brennelementbecken ist nicht vorgesehen. Nachdem die Nachzerfallsleistung der Brennelemente ausreichend abgeklungen ist, werden diese in Transport- und Lagerbehälter umgeladen und ins zentrale Zwischenlager der ZWILAG in der Gemeinde Würenlingen überführt. Das KKW Beznau hat an seinem Standort in der Gemeinde Döttingen ein eigenes Trockenlager für die Lagerung seiner abgebrannten Brennelemente. Vor dem 1. Juli 2006 bestand die Möglichkeit abgebrannte Brennelemente einer Wiederaufarbeitung im Ausland zuzuführen. Dies ist aufgrund des zehnjährigen, gesetzlich verankerten Moratoriums nicht mehr möglich, sodass nur noch die direkte Zwischenlagerung, zum Beispiel im zentralen Zwischenlager der ZWILAG, möglich ist. 4/18

5 3. Ereignisse in Fukushima und Konsequenzen Der Tsunami von März 2011 richtete im Kernkraftwerk Fukushima-Daiichi grosse Schäden an. Die Flutwelle setzte alle Notstrom-Dieselaggregate ausser Betrieb, so dass die Anlage über keine Stromversorgung mehr verfügte. Daher konnten auch keine elektrischen Pumpen mehr betrieben werden, womit auch die Kühlung der Brennelemente in den Brennelementbecken nicht mehr möglich war. Erst mit mehrtägiger Verzögerung nach dem Unfall erfolgte in Fukushima-Daiichi die Bespeisung der Brennelementbecken mit Wasser über mobile Betonpumpen. Wasserstoffexplosionen in drei Blöcken führten zur Zerstörung der Reaktorgebäude, in denen die Brennelementbecken untergebracht sind. Ein mehrtägiger Ausfall der Kühlung der Brennelemente in den Brennelementbecken kann zu schwerwiegenden Konsequenzen führen, wie z.b. zur Zerstörung der Brennstabhüllrohre oder zum Schmelzen von Brennstoff. Dabei entsteht Wasserstoff durch unterschiedliche chemische Prozesse. Woher der Wasserstoff kam, der in Fukushima-Daiichi zur Zerstörung der Reaktorgebäude führte, ist bis heute nicht restlos geklärt. Als Konsequenz der Ereignisse in Fukushima-Daiichi hat das ENSI Sofortmassnahmen zur Verbesserung der Nachspeisung der Brennelementbecken von aussen in den schweizerischen KKW wie auch eine umfassende Überprüfung der bestehenden Schutzmassnahmen zur Sicherstellung der Kühlung der Brennelementbecken verfügt. Im nachfolgenden Kapitel werden die Ergebnisse der Überprüfungen und der Stand der Umsetzung der Nachrüstungen in den schweizerischen KKW dargelegt. Darüber hinaus hat das ENSI die Betreiber der schweizerischen Kernkraftwerke aufgefordert, am EU- Stresstest teilzunehmen, in dessen Rahmen auch der Schutz der Brennelementbecken gegen extreme, externe Ereignisse unter Berücksichtigung des Verlusts der gesamten Stromversorgung zu untersuchen war. Die EU-Experten bestätigten den hohen Schutzgrad der Brennelementbecken in den schweizerischen KKW und würdigten die als direkte Konsequenz der Ereignisse in Fukushima-Daiichi vom ENSI geforderten Nachrüstungen zur weiteren Verbesserung des Schutzes der Brennelementbecken. Im Nachgang zum EU-Stresstest hat die European Nuclear Safety Regulators Group (ENSREG) der EU jedes am EU-Stresstest teilnehmende Land aufgefordert, die Umsetzung der aus den nationalen Untersuchungen wie aus den Untersuchungen im Rahmen des EU-Stresstestes abgeleiteten Massnahmen in Form eines nationalen Aktionsplans darzulegen. Das ENSI hat der EU Ende 2012 den schweizerischen Aktionsplan eingereicht, in dem die im nachfolgenden Kapitel im Detail aufgeführten Massnahmen zur Verbesserung des Schutzes der Brennelementbecken festgehalten sind. Diese Massnahmen decken die von der ENSREG aus den Erkenntnissen des EU-Stresstests abgeleiteten Empfehlungen zur Verbesserung des Schutzes der Brennelementbecken ab. 5/18

6 4. Überprüfung des Schutzes der Brennelementbecken in den Schweizer Kernkraftwerken nach dem Unfall in Fukushima Angesichts der Tatsache, dass auch in der Schweiz aufgrund einer Kombination von Erdbeben und Hochwasser unter ungünstigen Umständen ein Versagen der installierten Sicherheitssysteme möglich wäre und mit Accident Management-Massnahmen aufgefangen werden müsste, verfügte das ENSI am 18. März 2011 gestützt auf das Kernenergiegesetz (Art. 72 Abs. 2 KEG) folgende Sofortmassnahme: Wo nicht vorhanden, sind bis zum 31. Dezember 2012 zwei räumlich getrennte Zuführungen zur externen Bespeisung der Brennelementbecken nachzurüsten. Gestützt auf Art. 2 Abs. 1 Bst. d der Verordnung des UVEK über die Methodik und die Randbedingungen zur Überprüfung der Kriterien für die vorläufige Ausserbetriebnahme von Kernkraftwerken verfügte das ENSI am 1. April 2011, dass alle Kernkraftwerke die Auslegung bezüglich Erdbeben und Überflutung unverzüglich zu überprüfen haben. Zudem verfügte das ENSI für alle KKW die Beantwortung folgender Fragen: Sind in allen Kernkraftwerken allfällige ausserhalb des Primärcontainments befindliche Brennelementbecken genügend gegen externe und interne Einwirkungen geschützt? Ist in allen Kernkraftwerken die Brennelementbeckenkühlung eine besonders geschützte Sicherheitsfunktion und kann sie über das gebunkerte Notstandsystem versorgt und gesteuert werden? Falls die zur Beantwortung dieser Fragen durchgeführte Analyse Defizite aufzeigen sollte, hatten die Kernkraftwerke bis zum 31. August 2011 darzulegen, wie sie diese Defizite beseitigen wollen. Nachfolgend werden für jedes schweizerische KKW die aus den Überprüfungen resultierenden Forderungen zur Verbesserung des Schutzes der Brennelementbecken und der Stand der Umsetzung der Forderungen ausgeführt. 6/18

7 4.1 Kernkraftwerk Beznau (KKB): Verbesserungsbedarf und Umsetzung Bild: Brennelementbecken im Kernkraftwerk Beznau Umsetzung der Massnahme zur externen Bespeisung der Brennelementbecken: Der Betreiber des KKB hat Massnahmen aufgezeigt, mit denen der Schutz des Brennelementbeckengebäudes gegen Erdbeben verbessert wird. Der Betreiber beantragte Fristerstreckung auf den 30. Juni 2013 zur Nachrüstung von zwei räumlich getrennten Zuführungen zur externen Bespeisung der Brennelementbecken. Nach Prüfung der durch den Betreiber gemachten Angaben stimmt das ENSI diesem Antrag zu. Die zweite zusätzliche Einspeisemöglichkeit in den Brennelementbecken ist im KKB fristgerecht nachgerüstet worden. Damit bestehen im KKB zwei räumlich getrennte Einspeisemöglichkeiten. Forderungen des ENSI aus der Überprüfung des Schutzes der Brennelementbecken: Forderung 1: Das KKB hat dem ENSI bis zum 31. August 2011 Massnahmen vorzuschlagen, wie sich das Erdbebenverhalten des Nebengebäudes B verbessern lässt. Die zu berücksichtigenden Erdbebeneinwirkungen sind gemäss den Vorgaben der ENSI-Verfügung vom 1. April 2011 zu bestimmen. Forderung 2: Das KKB hat dem ENSI bis zum 31. August 2011 Massnahmen zur Ertüchtigung der Systeme zur Brennelementbeckenkühlung (einschliesslich der erforderlichen Hilfs- und Versorgungssysteme) gegen Erdbeben und Überflutung vorzuschlagen. 7/18

8 Forderung 3: Das KKB hat dem ENSI bis zum 31. August 2011 Massnahmen zur Erweiterung der anlageinternen Notfallmassnahmen zur Nachspeisung, Wärmeabfuhr und Überwachung des Brennelementbeckens nach Ausfall der Beckenkühlsysteme vorzulegen. Forderung 4: Das KKB hat bis zum 31. März 2012 gemäss den Verfahrensvorgaben der ENSI Verfügung vom 1. April 2011 die Auslegung der Brennelementbecken, -gebäude und -kühlsysteme zu überprüfen. Forderung 5: Das KKB hat bis zum 31. März 2012 den Schutz vor Wasserstoffdeflagrationen 1 und - explosionen im Bereich der Brennelementbecken für alle vorhandenen Brennelementbecken zu bewerten und dem ENSI darüber zu berichten. Erläuterungen zur Umsetzung der Forderungen 1 bis 3: Das KKB hat fristgerecht am 30. August 2011 drei Berichte eingereicht, in denen die geplanten Ertüchtigungen dargelegt sind. Diese Ertüchtigungen umfassen für jeweils beide Blöcke die Verbesserung des Erdbebenverhaltens des Brennelementbecken-Lagergebäudes, die Errichtung eines zusätzlichen Brennelementbecken-Kühlsystems und -Nachspeisesystems, die Erweiterung des bestehenden alternativen Brennelementbecken-Kühlsystems um eine Nachspeisemöglichkeit die Nachrüstung einer Druckentlastungsleitung zur Wärmeabfuhr aus dem Brennelementbecken-Lagergebäude sowie eine störfallfeste Instrumentierung für die Füllstands- und Temperaturüberwachung der Brennelementbecken. Die Nachrüstung des Brennelementbecken-Nachspeisesystems, die Erweiterung des bestehenden alternativen Brennelementbecken-Kühlsystems sowie ein Teil der Brennelementbecken- Instrumentierung sollen Ende 2014 abgeschlossen sein. Das ENSI hat die eingereichten Unterlagen geprüft und kommt zum Ergebnis, dass die Forderungen 1 bis 3 mit den geplanten Ertüchtigungsmassnahmen erfüllt sind. Das ENSI hat zusätzliche Hinweise in die Stellungnahme aufgenommen, die bei Einreichung der Antragsunterlagen in den nachfolgenden Verfahrensschritten zu berücksichtigen sind. Zur Forderung 4: Die eingeleitete Untersuchung zum Schutz des Brennelementbeckens im Lagergebäude gegen das 10'000-jährliche Hochwasser und das 10'000-jährliche Erdbeben hat ergeben, dass das vorhandene Brennelementbecken ausreichend geschützt ist und über Auslegungsreserven verfügt. Insbesondere wurde gezeigt, dass die Beckenintegrität bei einem 10'000-jährlichen Erdbeben erhalten bleibt. Zur Forderung 5: Als Entstehungsursache für Wasserstoff wurden Radiolyse und Zirkoniumreaktion mit Wasserdampf bei einem schweren Unfallszenario untersucht. Im Ergebnis können bei einem Totalausfall der Beckenkühlung Wasserstoffdeflagrationen oder -explosionen, ausgelöst durch Wasserstoffproduktion im Brennelementbecken innerhalb der ersten drei Tage sicher ausgeschlossen werden. Die produzierte 1 Unter einer Wasserstoffdeflagration wird ein schneller Verbrennungsvorgang verstanden. Die Verbrennung verläuft mit einer Geschwindigkeit, die kleiner ist als die Schallgeschwindigkeit. Bei höheren Geschwindigkeiten spricht man von einer Detonation oder Explosion, die Drücke zur Folge haben, welche die Explosionsdrücke bei Deflagration um ein Vielfaches übersteigen. 8/18

9 Wasserstoffmenge durch Radiolyse ist innerhalb der ersten drei Tage zu klein, so dass kein zündfähiges Gemisch entsteht. Die vorhandenen Zeitfenster für Accident Management-Massnahmen zur Wiederherstellung der Kühlung der Brennelementbecken sind ausreichend, um eine spätere Trockenlegung und die damit verbundene Hüllrohroxidation zu verhindern. 9/18

10 4.2 Kernkraftwerk Gösgen (KKG): Verbesserungsbedarf und Umsetzung Bild: Brennelementbecken (Nasslager) im Kernkraftwerk Gösgen Umsetzung der Massnahme zur externen Bespeisung der Brennelementbecken: Neben den bestehenden Einspeiseleitungen für das Brennelementbecken im Reaktorgebäude und für das Brennelementbecken im Nasslager hat das Kernkraftwerk Gösgen jeweils eine zweite räumlich getrennte Zuführung zur externen Bespeisung nachgerüstet. 10/18

11 Der Lösungsvorschlag des Betreibers umfasst eine störfallsichere Anzeige der Füllstands- und Temperaturmessungen der Brennelementbecken im Notstandleitstand. Die Umsetzung fand mit der Jahresrevision 2012 statt. Forderungen des ENSI aus der Überprüfung des Schutzes der Brennelementbecken: Forderung 1: Das KKG hat dem ENSI bis zum 31. August 2011 Lösungsansätze vorzulegen, wie es in der Notstandsteuerstelle Möglichkeiten zur Überwachung der Brennelementbeckentemperatur und des Brennelementbeckenfüllstandes schaffen will. Forderung 2: Das KKG hat bis zum 31. März 2012 gemäss den Verfahrensvorgaben der ENSI- Verfügung vom 1. April 2011 die Auslegung der Brennelementbecken, -gebäude und -kühlsysteme zu überprüfen. Forderung 3: Das KKG hat bis zum 31. März 2012 den Schutz vor Wasserstoffdeflagrationen und - explosionen im Bereich der Brennelementbecken für alle vorhandenen Brennelementbecken zu bewerten und dem ENSI darüber zu berichten. Erläuterungen zur Umsetzung der Forderungen: Bei dem vom KKG eingereichten Lösungsvorschlag waren die bestehenden störfallfesten und qualifizierten Messkreise neu in vor externen Einwirkungen geschützten Gebäuden untergebracht und so aufgebaut, dass die elektrische Versorgung von notstandgesicherten Schienen erfolgt. Der Lösungsvorschlag erfüllte in wichtigen Punkten, wie der sicherheitstechnischen Klassierung sowie der Anzeige der Messungen im Hauptkommandoraum und im Notstandleitstand, die Anforderungen der Richtlinie ENSI-B12 an eine Störfallinstrumentierung. Ein redundanter Aufbau des elektrischen und mechanischen Teils der Instrumentierung war jedoch nicht vorgesehen. Das ENSI erwartete deshalb, dass von KKG im Freigabeantrag detailliert aufgezeigt wird, dass - der Informationsgehalt Temperatur- und Füllstandsmessung durch Messwerte einer nachweislich gleichwertigen Instrumentierung vermittelt werden kann oder - der Ausfall von Temperatur- und Füllstandsmesswerten auch im Bedarfsfall für eine bestimmte Zeitdauer akzeptiert und innerhalb dieser Zeit unter den dann herrschenden Bedingungen der Ausfall behoben werden kann. Die zwei räumlich getrennten Zuführungen zur externen Bespeisung der Brennelementbecken wurden im Rahmen einer ENSI-Inspektion inspiziert. Das ENSI hat festgestellt, dass die entsprechende Forderung erfüllt ist. Zusammenfassend kam das ENSI zum Ergebnis, dass die vom KKG im Bericht beschriebene Nachrüstung einer Überwachungsmöglichkeit der Brennelementbeckentemperatur und des Brennelementbeckenfüllstandes von der Notstandsteuerstelle den Anforderungen des ENSI entspricht. Das ENSI war mit dem vom Betreiber vorgeschlagenen zeitlichen Rahmen für die vollständige Umsetzung der Ertüchtigungsmassnahmen einverstanden. Die eingeleiteten Untersuchungen zum Schutz der Brennelementbecken gegen das 10'000-jährliche Hochwasser und das 10'000-jährliche Erdbeben haben ergeben, dass die Brennelementbecken im Nasslager und innerhalb des Containments sowie das Ladebecken im Ringraum ausreichend geschützt sind und über Auslegungsreserven verfügen. Insbesondere wurde gezeigt dass die Beckenintegrität bei einem jährlichen Erdbeben erhalten bleibt. 11/18

12 Im Rahmen einer weiteren Verfügung wurde das KKG aufgefordert, die Wasserstoffproblematik im Bereich der Becken zu analysieren. Als Entstehungsursache für Wasserstoff wurden Radiolyse und Zirkoniumreaktion mit Wasserdampf bei einem schweren Unfallszenario untersucht. Im Ergebnis können bei einem auslegungsüberschreitenden Totalausfall der Beckenkühlung im Ladebecken bzw. Nasslagerbecken Wasserstoffdeflagrationen oder -explosionen, ausgelöst durch Wasserstoffproduktion innerhalb der ersten fünf bzw. neun Tage ausgeschlossen werden. Für das Brennelementbecken im Containment kommt es bei einem auslegungsüberschreitenden Totalausfall von Beckenkühlung und Nachspeisemöglichkeiten nach etwas mehr als zwei Tagen zur vermehrten Wasserstoffproduktion durch Zirkoniumoxidation, unter der Randbedingung, dass der Kern frisch und komplett entladen ist. Die produzierte Wasserstoffmenge durch Radiolyse ist in den ersten drei Tagen zu klein, so dass kein zündfähiges Gemisch entsteht. Die vorhandenen Zeitfenster für Accident Management-Massnahmen zur Wiederherstellung der Kühlung der Brennelementbecken sind ausreichend, um die spätere Trockenlegung und die damit verbundene Hüllrohroxidation zu verhindern. 12/18

13 4.3 Kernkraftwerk Leibstadt (KKL): Verbesserungsbedarf und Umsetzung Bild: Brennelementbecken im Kernkraftwerk Leibstadt Umsetzung der Massnahme zur externen Bespeisung der Brennelementbecken: Das Kernkraftwerk Leibstadt hat aufgezeigt, dass es über zwei räumlich getrennte Zuführungen zur externen Bespeisung der beiden Brennelementbecken verfügt und aufgrund dessen keine Nachrüstmassnahmen erforderlich sind. Die Nachrüstung einer störfallfesten Füllstands- und Temperaturüberwachung der Brennelementbecken entspricht den Anforderungen. Die Umsetzung erfolgt bis Ende Forderungen des ENSI aus der Überprüfung des Schutzes der Brennelementbecken: Forderung 1: Das KKL hat dem ENSI bis zum 31. August 2011 Lösungsansätze vorzulegen, wie es im Hauptkommandoraum die Möglichkeiten zur Überwachung der Brennelementbeckentemperatur und des Brennelementbeckenfüllstandes ertüchtigen will und wie es in den Notsteuerstellen und im Notstandleitstand entsprechende Möglichkeiten schaffen will. Forderung 2: Das KKL hat bis zum 31. März 2012 gemäss den Verfahrensvorgaben der ENSI- Verfügung vom 1. April 2011 die Auslegung der Brennelementbecken, -gebäude und -kühlsysteme zu überprüfen. Forderung 3: Das KKL hat bis zum 31. März 2012 den Schutz vor Wasserstoffdeflagrationen und - explosionen im Bereich der Brennelementbecken für alle vorhandenen Brennelementbecken zu bewerten und dem ENSI darüber zu berichten. 13/18

14 Erläuterungen zur Umsetzung der Forderungen: Die von KKL ermittelten Anforderungen an die Messbereiche der Füllstands-, Temperatur- und allenfalls Ortsdosisleistungsmessung wurden vom ENSI als geeignet betrachtet, um im Anforderungsfall die Überwachung des Brennelementbeckens zu gewährleisten. Zusammenfassend kommt das ENSI zum Ergebnis, dass die Nachrüstung einer störfallsicheren Füllstands- und Temperaturüberwachung der Brennelementbecken den Anforderungen des ENSI entspricht. Das ENSI ist mit dem vom Betreiber vorgeschlagenen zeitlichen Rahmen für die vollständige Umsetzung der Ertüchtigungsmassnahmen einverstanden. Das ENSI stellt fest, dass die Forderung nach zwei räumlich getrennten Zuführungen zur externen Bespeisung der Brennelementbecken mit den beiden externen Anschlüssen des Nebenkondensatsystems als zweite externe Einspeisemöglichkeit erfüllt ist. Die eingeleiteten Untersuchungen zum Schutz der Brennelementbecken gegen das 10'000-jährliche Hochwasser und das 10'000-jährliche Erdbeben haben ergeben, dass die Brennelementbecken im externen Lagergebäude und Containment ausreichend geschützt sind und über Auslegungsreserven verfügen. Insbesondere wurde gezeigt, dass die Beckenintegrität bei einem 10'000-jährlichen Erdbeben erhalten bleibt. Aufgrund seiner Beurteilung des Erbebennachweises des Kernkraftwerks Leibstadt hat das ENSI eine weitere Forderung gestellt: der Betreiber müsse nachweisen, dass das Brennelementabheben und seitliche Versetzen beim 10`000-jährlichen Erdbeben ausgeschlossen werden kann. Der Nachweis war dem ENSI bis 31. Dezember 2012 einzureichen. Das ENSI hat diesen Punkt geprüft. Das Gewicht der Brennelemente verhindert ein Anheben und seitliches Versetzen der Brennelemente bei einem jährlichen Erdbeben. Die Schwerkraft der Brennelemente überwiegt die vertikalen Kräfte, die sich aus der thermohydraulischen Auftriebskraft und der Erdbebenbeschleunigung zusammensetzen. Im Rahmen einer weiteren Verfügung wurde das KKL aufgefordert, die Wasserstoffproblematik im Bereich der Becken zu analysieren. Als Entstehungsursache für Wasserstoff wurden Radiolyse und Zirkoniumreaktion mit Wasserdampf bei einem schweren Unfallszenario untersucht. Im Ergebnis können bei einem auslegungsüberschreitenden Totalausfall der Beckenkühlung im externen Lagergebäude Wasserstoffdeflagrationen oder -explosionen, ausgelöst durch Wasserstoffproduktion, innerhalb der ersten 24 Tage sicher ausgeschlossen werden. Für das Brennelementbecken im Containment kommt es bei einem auslegungsüberschreitenden Totalausfall von Beckenkühlung und Nachspeisemöglichkeiten nach etwa drei Tagen zur Brennelementfreilegung. Dieses Szenario kann nur während der Revision auftreten, da während des Leistungsbetriebes keine Brennelemente im Containmentbrennelementbecken gelagert werden. Die produzierte Wasserstoffmenge nur durch Radiolyse ist sehr klein, so dass sicher mehr als 60 Tage zur Verfügung stehen, bis ein zündfähiges Gemisch entsteht. Die vorhandenen Zeitfenster für Accident Management-Massnahmen zur Wiederherstellung der Kühlung der Brennelementbecken sind ausreichend, um die spätere Trockenlegung und die damit verbundene Hüllrohroxidation zu verhindern. 14/18

15 4.4 Kernkraftwerk Mühleberg (KKM): Verbesserungsbedarf und Umsetzung Bild: Brennelementbecken (Mitte hinten) im Kernkraftwerk Mühleberg Umsetzung der Massnahme zur externen Bespeisung der Brennelementbecken: Das KKM hat die Installation von zwei Zuführungsleitungen zur externen Bespeisung des Brennelementbeckens beantragt. Das Konzept des Betreibers sieht den Bau eines Saane-Brunnens vor, um über eine alternative Kühlmittelversorgung der Sicherheits- und Hilfssysteme zu verfügen. Weiter sollen ein zusätzliches 15/18

16 System für die Brennelementbeckenkühlung eingebaut und ein zusätzliches System für die Nachspeisung des Lagerbeckens im Notfall erstellt werden. Zudem ist eine störfallfeste Füllstands- und Temperaturüberwachung der Brennelementbecken vorgesehen. Das Brennelementbecken-Nachspeisesystem wurde 2012 realisiert. Die Freigabeanträge für die übrigen Nachrüstungen wurden bis zum 30. Juni 2012 eingereicht, damit das ENSI diese im Rahmen der sicherheitstechnischen Stellungnahme zum Langzeitbetrieb des KKM zusammen mit weiteren geplanten Nachrüstungen ganzheitlich prüfen und bewerten kann. Forderungen des ENSI aus der Überprüfung des Schutzes der Brennelementbecken: Forderung 1: Das KKM hat dem ENSI bis zum 31. August 2011 Massnahmen zur Nachrüstung einer erdbeben-, überflutungs- und verstopfungssicheren Kühlmittelversorgung für das Notstandsystem vorzuschlagen. Forderung 2: Das KKM hat dem ENSI bis zum 31. August 2011 Massnahmen zur Ertüchtigung der Systeme zur Brennelementbeckenkühlung (einschliesslich der erforderlichen Hilfs- und Versorgungssysteme) gegen Erdbeben und Überflutung vorzuschlagen. Forderung 3: Das KKM hat dem ENSI bis zum 31. August 2011 Massnahmen zur Erweiterung der anlageinternen Notfallmassnahmen zur Nachspeisung und Überwachung des Brennelementbeckens nach Ausfall der Beckenkühlsysteme vorzulegen. Zusätzliche hat das ENSI zwei Forderungen zur Überprüfung der Auslegung der Brennelementbecken, -gebäude und kühlsysteme gestellt: Forderung 4: Das KKM hat bis zum 31. März 2012 gemäss den Verfahrensvorgaben der ENSI Verfügung vom 1. April 2011 die Auslegung der Brennelementbecken, -gebäude und -kühlsysteme zu überprüfen. Forderung 5: Das KKM hat bis zum 31. März 2012 den Schutz vor Wasserstoffdeflagrationen und - explosionen im Bereich der Brennelementbecken für alle vorhandenen Brennelementbecken zu bewerten und dem ENSI darüber zu berichten. Erläuterungen zur Umsetzung der Forderungen: Das KKM hat fristgerecht am 31. August 2011 drei Berichte eingereicht, in denen die geplanten Ertüchtigungen dargelegt sind. Diese umfassen die Errichtung eines Saane-Brunnens eines zusätzlichen Brennelementbecken-Einhängekühlsystems eines zusätzlichen Brennelementbecken-Nachspeisesystems die Nachrüstung einer störfallfesten Instrumentierung für die Füllstands- und Temperaturüberwachung des Brennelementbeckens Die Nachrüstung des Brennelementbecken-Nachspeisesystems wurde 2012 abgeschlossen, die Umsetzung der weiteren Massnahmen soll etwa drei Jahre nach Freigabe der erforderlichen Konzeptanträge abgeschlossen sein. Das ENSI hat die vom KKM eingereichten Unterlagen geprüft und kommt zum Ergebnis, dass die Forderungen 1 bis 3 mit den geplanten Ertüchtigungsmassnahmen erfüllt sind. Das ENSI hat zusätzliche Hinweise in die Stellungnahme aufgenommen, die bei Einreichung der Antragsunterlagen in den nachfolgenden Verfahrensschritten zu berücksichtigen sind. 16/18

17 Das ENSI hielt den Zeitplan zur Umsetzung der geplanten Ertüchtigungsmassnahmen für angemessen und hat das KKM aufgefordert, die erforderlichen Antragsunterlagen wie folgt einzureichen: für die Erweiterung der Brennelementbecken-Instrumentierung entsprechend dem geplanten Vorgehen des KKM bis Ende März 2012, für die Nachrüstung einer erdbeben-, überflutungs- und verstopfungssicheren Kühlmittelversorgung des Notstandsystems und eines Brennelementbecken-Einhängekühlsystems bis Ende Juni Das ENSI hat diese Antragsunterlagen im Rahmen der sicherheitstechnischen Stellungnahme zum Langzeitbetrieb des KKM zusammen mit weiteren geplanten Nachrüstungen ganzheitlich bewertet. Das ENSI hat unter Berücksichtigung der nachfolgenden Forderung die Freigabe der Inbetriebnahme des neuen Brennelementbecken-Nachspeisesystems erteilt: Das KKM hatte bis zum 31. Dezember 2012 die gesamte Enddokumentation dem Sachverständigen zur abschliessenden Stellungnahme einzureichen. Mit der Freigabe der Inbetriebnahme des neuen Brennelementbecken-Nachspeisesystems ist die Forderung nach zwei räumlich getrennten Zuführungen zur externen Bespeisung der Brennelementbecken sowie die Forderung 3, Punkt 1 erfüllt. Die eingeleitete Untersuchung zum Schutz des Brennelementbeckens gegen das 10'000-jährliche Hochwasser und das 10'000-jährliche Erdbeben hat ergeben, dass das Brennelementbecken ausreichend geschützt ist und über Auslegungsreserven verfügt. Insbesondere wurde gezeigt, dass die Beckenintegrität bei einem 10'000-jährlichen Erdbeben erhalten bleibt. Aufgrund seiner Beurteilung des Erbebennachweises des Kernkraftwerks Mühleberg hat das ENSI eine weitere Forderung gestellt: der Betreiber müsse nachweisen, dass das Abheben von Brennelementen und seitliche Versetzen beim 10`000-jährlichen Erdbeben ausgeschlossen werden kann. Der Nachweis war dem ENSI bis 31. Dezember 2012 einzureichen. Das ENSI hat diesen Punkt geprüft. Das Gewicht der Brennelemente verhindert ein Anheben und seitliches Versetzen der Brennelemente bei einem 10`000 jährlichen Erdbeben. Die Schwerkraft der Brennelemente überwiegt die vertikalen Kräfte, die sich aus der thermohydraulischen Auftriebskraft und der Erdbebenbeschleunigung zusammensetzen. Im Rahmen einer weiteren Verfügung wurde das KKM aufgefordert, die Wasserstoffproblematik im Bereich des Brennelementbeckens zu analysieren. Als Entstehungsursache für Wasserstoff wurden Radiolyse und Zirkoniumreaktion mit Wasserdampf bei einem schweren Unfallszenario untersucht. Im Ergebnis können bei einem auslegungsüberschreitenden Totalausfall der Brennelementbeckenkühlung mit zusätzlichem Kühlmittelverlust Wasserstoffdeflagrationen oder -explosionen, ausgelöst durch Wasserstoffproduktion im Brennelementbecken, innerhalb der ersten drei Tage sicher ausgeschlossen werden. Die produzierte Wasserstoffmenge durch Radiolyse führt rein rechnerisch erst nach 266 Tagen zu einem zündfähigen Gemisch. Die vorhandenen Zeitfenster für Accident Management- Massnahmen zur Wiederherstellung der Kühlung der Brennelementbecken sind ausreichend, um die spätere Trockenlegung und die damit verbundene Hüllrohroxidation zu verhindern. Das KKM hat die Realisierung einer zusätzlichen, von der Aare unabhängigen Kühlwasserversorgung sowie die Nachrüstung eines erdbebenfesten Brennelementbecken-Kühlsystems und eines zusätzlichen Nachwärmeabfuhrsystems bis zum Ende der Jahresrevision 2017 umzusetzen. Das KKM hat die Umsetzungsplanung Ende Juni 2013 fristgerecht eingereicht. Die Nachrüstung eines erdbeben- und überflutungssicheren Brennelementbecken-Kühlsystems ist demnach entsprechend der Forderung des ENSI aus der Stellungnahme zum Langzeitbetrieb bis Ende Revision 2017 geplant. Die Erweiterung der Brennelementbecken-Instrumentierung ist bis zum 31. Dezember 2013 zu realisieren. 17/18

18 5. Fazit Das ENSI hatte die Ereignisse im Kernkraftwerk Fukushima-Daiichi detailliert aufgearbeitet und Ende Oktober 2011 die Erkenntnisse oder Lessons learned dazu präsentiert. Um das Optimierungspotenzial zu identifizieren, hatte das ENSI 37 Prüfpunkte erarbeitet. Die erforderlichen Überprüfungen und die daraus abzuleitenden Massnahmen wurden nach Wichtigkeit und Dringlichkeit in einem Aktionsplan zusammengefasst, dessen erste Ausgabe Ende Februar 2012 der Öffentlichkeit präsentiert wurde. Einige der Massnahmen, die aus den Erkenntnissen identifiziert wurden, sind in der Zwischenzeit bereits umgesetzt oder in die Wege geleitet worden. Mit dem Schweizer Länderbericht zum EU- Stresstest von Ende 2011 kamen acht weitere Punkte hinzu, welche zusätzlich in den Aktionsplan Fukushima eingearbeitet wurden. Der Aktionsplan wurde im Jahr 2012 wirksam und ist auf vier Jahre angelegt. Er wird jährlich aktualisiert. Diesen Aktionsplan publiziert das ENSI auf seiner Website. Die Aktionspläne dienen der Sicherstellung der Transparenz bei der Bearbeitung der identifizierten Punkte bis zu deren Umsetzung. Zudem sind sie ein Instrument für die Planung der Aufsicht sowie die Bewertung von neuen Erkenntnissen aus dem Unfall in Fukushima. Über den Stand der Abwicklung informiert das ENSI ergänzend im Rahmen seiner jährlichen Berichterstattung. Bei Bedarf kann die Öffentlichkeit gezielt über spezielle Themen informiert werden. Aufgrund der Analyse des Reaktorunfalls in Fukushima-Daiichi verfügte das ENSI eine Sicherheitsüberprüfung der Zwischenlagerung von Brennelementen respektive der Brennelementbecken in den schweizerischen Kernkraftwerken. Dieses Vorgehen ist im Kernenergiegesetz festgelegt. Darüber hinaus erfolgte im Rahmen des internationalen EU-Stresstests eine zusätzliche unabhängige Überprüfung. Die Ergebnisse der Überprüfungen durch das ENSI haben bestätigt, dass die schweizerischen Kernkraftwerke einen hohen Schutz gegen Auswirkungen von Erdbeben, Überflutungen und deren Kombination aufweisen. In den Werken sind geeignete Vorkehrungen gegen den Verlust der Stromversorgung und der sogenannten Wärmesenke (Kühlung der Brennelemente sowohl im Betrieb als auch nach einer Abschaltung) getroffen. Die analysierten Störfälle werden beherrscht. Die gesetzlich geforderten Schutzziele, wie z. B. Kühlung der Brennelemente, werden eingehalten. Im Hinblick auf eine weitergehende Verbesserung der Sicherheit hatte das ENSI dennoch eine Reihe von Forderungen zu Nachrüstungen, wie z. B. erdbebensichere diversitäre Wärmesenke, gestellt. Das ENSI beaufsichtigt die Abarbeitung der Forderungen in den KKW im Rahmen seiner laufenden Aufsicht. Abschliessend kann somit zusammenfassend gesagt werden, dass eine Sicherheitsüberprüfung der Abklingbecken, respektive Brennelementbecken, von der Aufsichtsbehörde ENSI schon kurz nach dem Unfall in Fukushima verfügt und von den Betreibern der Kernkraftwerke mittlerweile durchgeführt wurde. Die daraus resultierenden Verbesserungsmassnahmen wurden in der Schweiz bereits umgesetzt, beziehungsweise sind im Gang. 18/18