Die Nutzung der Kernenergie zur Stromversorgung aus internationaler Sicht

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1 Die Nutzung der Kernenergie zur Stromversorgung aus internationaler Sicht Prof. Dr.-Ing. Thomas Schulenberg Institut für Kern- und Energietechnik Karlsruher Institut für Technologie KIT-ZENTRUM ENERGIE am 1.März 2011 waren weltweit 443 Reaktoren betriebsbereit KIT Universität des Landes Baden-Württemberg und nationales Forschungszentrum in der Helmholtz-Gemeinschaft atw

2 General Electric BWR Oyster Creek, 1967 entspricht Fukushima 1 General Electric Oberes Reaktorgebäude in Leichtbauweise Brennelementbecken Spannbetoncontainment Aussenliegende Umwälzpumpen Druckentlastung in das obere Reaktorgebäude Zweifach redundanten Notkühlsysteme Zweifach redundanten Notstromdiesel Torusförmige Kondensationskammer 2

3 Blick auf die Reaktorschirmung und das BrennelementLagerbecken, Mark I Containment Wände des Reaktorgebäudes BELager Quelle: nucleartourist.com 3

4 Welche Sicherheitseigenschaften haben neue Siedewasserreaktoren im Vergleich zu Fukushima? 4

5 SWR Gundremmingen (1984/85) Reaktorgebäude 1,80 m Stahlbeton, äußeres Containment BE-Becken Vierfach redundante Notkühl- und Nachwärmeabfuhrsysteme, diversitär Sechsfach redundante Notstromdiesel, diversitär Zusätzliches Kühlwasser im Speisewasserbehälter Innenliegende Umwälzpumpen Zylindrisches SpannbetonContainment mit Liner und Kondensationskammer RWE, KKW Gundremmingen Gefilterte Druckentlastung in den Kamin 5

6 Advanced Boiling Water Reactor, Hitachi-GE, Toshiba Toshiba Entspricht in den wesentlichen Merkmalen dem SWR Gundremmingen, Innenliegende Umwälzpumpen Zylindrisches Containment aber: Dreifach redundante Notkühlund Nachwärmeabfuhrsysteme Oberes Reaktorgebäude weiterhin Leichtbau the only plant of 3rd generation in operation in the world In Betrieb seit 1996/97, 2005/06 in Japan (4x) In Bau in Japan und Taiwan (4x) Geplant in Japan (8x) 6

7 3. Generation: Passiv sicherer Siedewasserreaktor KERENA Passive Notkühlung des Kerns über 3 Tage ohne Strom, ohne Betriebspersonal, durch Passiver Notkondensator Passives Containment Kühlsystem Passive Impulsgeber Kernflutbecken etc. Wird voraussichtlich Ende 2011 erstmals angeboten Hersteller AREVA AREVA NP 7

8 Prinzip der passiven Sicherheitssysteme Durchdringungsarmatur der Frischdampfleitungen Absetzbecken Gebäudekondensator Sicherheitsund Entlastungsventile Kondensationskammer Notkondensator Kondensationsrohre als ContainmentDruckhalter RDB Flutleitung Aktives Nachkühlsystem AREVA NP 8

9 3. Generation: Siedewasserreaktor ESBWR, GE - Hitachi Passive Notkühlsysteme ähnlich KERENA Ferner: Reaktor ohne Umwälzpumpen Final Design Approval durch US NRC erteilt Design Certification Ende 2011 erwartet DTE Energy in Michigan hat bereits Interesse angekündigt GE-Hitachi 9

10 Neue Druckwasserreaktoren der 3. Generation: Auslegungsziel: Selbst im Fall eine Kernschmelze ist eine Evakuierung der umliegenden Bevölkerung nicht erforderlich 10

11 Das Containment eines DWR ohne Kondensationskammer ist grundsätzlich erheblich größer EPR Inneres Spannbeton Containment Äußeres Containment 4 Dampferzeuger AREVA NP Reaktor 4 Umwälzpumpen 11

12 Sicherheitsmerkmale des Druckwasserreaktors EPR in Bau in Finnland (1x), Frankreich (1x) und China (2x) Druckabbausystem im Containment Gefilterte Druckentlastung des Primärsystems doppelwandiges Betoncontainment 4fach redundante Notkühl- und Nachwärmeabfuhr systeme, räumlich getrennt AREVA NP Core Catcher 12

13 Koreanischer Druckwasserreaktor APR 1400 Sicherheitssysteme ähnlich wie beim EPR: Vierfach redundante Notkühl- und Nachwärmeabfuhrsysteme, Core Catcher, Gefilterte Druckentlastung, Containment Sprühsystem, Spannbeton Containment, Katalytische Rekombinatoren zum Wasserstoffabbau, etc. KEPCO in Bau in Korea (1x) und demnächst in Ver. Arab. Emiraten (4x) 13

14 AP1000 Druckwasserreaktor mit passivem Kühlsystem Brennelementlager Betonsicherheitshülle Stahlcontainment Hochliegendes Kühlbecken 2 Dampferzeuger 2 Hauptkühlmittelpumpen Reaktordruckbehälter Steuerstabantriebe Druckhalter Schaltwarte Speisewasserpumpen Turbinen Derzeit in Bau: 1x in USA 4x in China Westinghouse 14

15 Prinzip der passiven Sicherheitssysteme Wasservorrat zur Außenkühlung des Containments Passives Containment Kühlsystem Druckentlastungssystem Wasserspeicher als Wärmesenke Rückhaltung einer Kernschmelze innerhalb des Reaktors 15

16 Chinese Pressurized Water Reactor CPR-1000 Hersteller: China Guangdong Nuclear Power Group Leistung1000 MW e Lizenz von: AREVA NP Konstruktion: franz. Reaktor der 2. Generation 4x in China in Bau 16

17 Zusammenfassung: Leichtwasserreaktoren befinden sich derzeit in Bau in China 25 DWR Taiwan 2 SWR Indien 2 DWR Süd-Korea 5 DWR Japan 2 SWR USA 1 DWR Frankreich 1 DWR Finnland 1 DWR Russland 6 DWR Summe 41 DWR 4 SWR sowie 17 weitere Reaktoren Quelle: World Nuclear Association 17

18 Darüber hinaus: Konkrete Planung neuer Reaktoren, z.t. bereits beauftragt China 50 Indien 18 Japan 12 Südkorea 6 Russland 14 Polen 6 Tschechien 2 Ukraine 2 Bulgarien 2 Türkei 4 Großbritannien 4 USA 9 Kanada 3 Ver. Arabische Emirate 4 und weitere Planungen wurden in den letzten Tagen erneut bestätigt, sollen aber im Hinblick auf den Unfall in Fukushima überprüft werden. Summe 158 Reaktoren in 27 Ländern Quellen: World Nuclear Association, FAZ 18

19 Darüber hinaus: Vorschläge für neue Reaktoren, aber noch nicht entschieden 324 Reaktoren in 37 Ländern, darunter Finnland, Frankreich, Ungarn, Niederlande, Litauen, Rumänien, Tschechien, Slovakei, Slowenien, Italien, Schweiz, Türkei, Ukraine, Großbritannien, Weißrussland, China, Indien, USA, Russland, u.a. Italien hat nach dem Unfall in Fukishima seine Entscheidung für 1 Jahr ausgesetzt. Die Schweiz hat die Verfahren zur Rahmenbewilligung vorerst gestoppt. Quellen: World Nuclear Association, FAZ 19

20 Sicherheitsüberprüfung von 439 laufenden bzw. betriebsbereiten Reaktoren Stress Test von Kernkraftwerken in Europa. US NRC hat mit Sicherheitsreviews aller Kernkraftwerke in USA begonnen. Ähnliche Maßnahmen werden auch von anderen Ländern erwartet. 20