Restbetriebsphase: Abbau von nuklearen Anlagenteilen

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Foto: Vattenfall

Sicherheit geht vor

Für die Stilllegung von Kernkraftwerken gilt dasselbe Schutzziel wie für den Betrieb, nämlich Schutz von Betriebspersonal, Bevölkerung und Umwelt vor unzulässiger Strahlenbelastung. Das Gefährdungspotenzial ist während der Stilllegung allerdings noch weit niedriger als während des Leistungsbetriebs: Das radioaktive Inventar ist wesentlich kleiner und große Freisetzungskräfte wie hohe Temperaturen und Drücke fehlen. Dennoch sind Störungen mit Freisetzung radioaktiver Stoffe denkbar. Dem wird durch geeignete Maßnahmen zur Störfallvermeidung und -beherrschung sowie durch Begrenzung der Auswirkungen Rechnung getragen.

Weniger als 1 Prozent der Radioaktivität im Vergleich zum Leistungsbetrieb liegt in Form von Kontaminationen von Anlagenteilen vor. Mehr als 99 Prozent des radioaktiven Inventars eines Kernkraftwerks bestehen aus gebrauchten Brennelementen. Nach Entfernen der Brennelemente beträgt also das Aktivitätsinventar (in Becquerel, Bq) höchstens ein Hundertstel der ursprünglichen Menge und ist zum größten Teil im Reaktordruckbehälter und seinen Einbauten gebunden. Vor Beginn des Rückbaus kann das Aktivitätsinventar durch Dekontamination von Systemen weiter reduziert werden. Es verringert sich im Zuge des Rückbaus weiter, bis es schließlich vollständig entfernt ist.

Strahlenschutz und Stilllegungsgenehmigung

Um den Rückbau der Anlagenteile so sicher wie möglich zu gestalten, gibt es eine Reihe von Vorsichtsmaßnahmen, die etwaige Risiken minimieren: Dazu gehören die Einschließung von radioaktivem Inventar in Systemen und Räumen, die Errichtung von Absperrmaßnahmen zum Strahlenschutz, das Tragen von Sicherheitsausrüstung und andere im Strahlenschutz vorgegebene Maßnahmen. Die für jedes Kraftwerk individuell erteilte Stilllegungsgenehmigung gibt die Grenzwerte für die maximal zulässige Ableitung von radioaktiven Stoffen mit Abluft und Abwasser vor. Diese Grenzwerte sind niedriger als in der Betriebsphase. Durch Filterung der Abluft und Reinigung der Abwässer werden auch diese Werte weit unterschritten.

Wohin mit Reststoffen und Abfällen?

Eine der wichtigsten Aufgaben beim Rückbau von Kernkraftwerken ist die Minimierung der endzulagernden Abfälle. Nur ein kleiner Teil der Gesamtmasse eines Kernkraftwerks ist während des Betriebs mit radioaktiven Stoffen in Berührung gekommen („kontaminiert worden“). Davon kann der größte Teil durch Dekontamination so weit gereinigt werden, dass das Material behördlich freigegeben, also aus der strahlenschutzrechtlichen Überwachung entlassen und in den Stoffkreislauf zurückgeführt oder als Bauschutt konventionell deponiert werden kann.

Endlagerung für ca. 3 % der Gesamtmasse des Kontrollbereichs

In der Nähe des Reaktorkerns ist das Material durch Neutronenstrahlung aktiviert worden, d. h. es haben sich innerhalb des Materials radioaktive Nuklide gebildet, die nicht durch Dekontamination entfernt werden können. Diese Anlagenteile – im Wesentlichen die Kerneinbauten und die kernnahen Zonen des Reaktordruckbehälters und des Biologischen Schildes – bilden die Hauptmasse der endzulagernden radioaktiven Abfälle. Von der Gesamtmasse des Kontrollbereichs, d. h. des nuklearen Teils eines Kernkraftwerks, müssen nur etwa drei Prozent als radioaktiver Abfall in ein Endlager verbracht werden.

Überprüfung jedes einzelnen Bauteils

Die Strahlenschutzverordnung regelt das Verfahren zur Freigabe von radioaktiv belasteten Bauteilen zur Verwendung oder Verwertung und enthält für jedes in Frage kommende Radionuklid Grenzwerte. Jedes freizugebende Bauteil wird also einzeln freigemessen. Die Freigabe erfolgt durch die Aufsichtsbehörde. Bauteile, die die Freigabekriterien nicht erfüllen, sind als radioaktive Abfälle zu entsorgen. Eine Alternative ist die Aufbewahrung in einem Abklinglager zur späteren Freimessung, wenn die Radioaktivität abgenommen hat. Auch die Gebäude müssen vor ihrer Wiederverwendung oder ihrem Abriss freigemessen werden. Die radioaktiven Abfälle mit vernachlässigbarer Wärmeentwicklung werden behandelt und verpackt und so lange zwischengelagert. Ebenso werden die gebrauchten Brennelemente am Standort zwischengelagert, bis ein Endlager für hochradioaktive, wärmeerzeugende Abfälle zur Verfügung steht.

Weniger Abfall durch Dekontamination

Eine Dekontamination dient mehreren Zwecken: zum einen der Reduzierung der Strahlenbelastung des Personals beim Rückbau, zum anderen der möglichst weitgehenden Verwertung von Anlagenteilen und schließlich der Reduktion des Volumens an radioaktiven Stoffen, die endgelagert werden müssen. Zielsetzung der Dekontamination ist die Reduktion von Abfällen. Für die Beseitigung oberflächlicher Kontamination stehen mechanische Verfahren (z. B. Bürsten, Sandstrahlen, Hochdruckreinigen mit Wasser oder Dampf) und chemische Verfahren (mittels Säuren, Schäumen oder Gelen) zur Verfügung. Bei tiefer eingedrungener Kontamination,
z. B. bei Wandflächen von Räumen, werden verschiedene mechanische Verfahren zum Oberflächenabtrag eingesetzt.

Handhabbare und verpackbare Stücke durch spezielle Zerlegetechniken

Sowohl der Abbau kleiner, wenig oder gar nicht kontaminierter Rohrleitungen als auch der Abbau und die Zerlegung stark aktivierter, dickwandiger Teile erfordern den Einsatz spezieller Techniken. Ein Teil dieser Arbeiten muss aus Gründen des Strahlenschutzes fernbedient durchgeführt werden oder zur Abschirmung sogar unter Wasser erfolgen. Auch Betonstrukturen mit starker Armierung müssen zerlegt werden. Für die Vielfalt an Aufgaben stehen entsprechend unterschiedliche thermische, mechanische und vor allen Dingen praxiserprobte Zerlegetechniken zur Verfügung.

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Foto: Vattenfall

Wichtige thermische Techniken sind autogenes Brennschneiden, Plasmaschmelzschneiden, Lichtbogenschneiden, Funkenerosion und Laserstrahlschneiden. Zu den mechanischen Verfahren zählen Sägen, Seilsägen, Fräsen, Trennschleifen, Scheren und Wasser-Abrasivschneiden. Alternativ zur Zerlegung vor Ort kann es sinnvoll sein, bestimmte große Anlagenteile wie z. B. nukleare Zwischenkühler extern zerlegen und eventuell auch einschmelzen zu lassen. Ziel all dieser Maßnahmen sind höhere Effizienz, geringerer Zeitbedarf sowie eine Verringerung der Sekundärabfälle und der Personendosis.

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Foto: Deutsches Atomforum