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Längere AKW-Laufzeiten: Forscher warnen vor porösen Altmeilern

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Wissenschaftler kritisieren die von Schwarz-Gelb geplante Laufzeitverlängerung für ältere Atomkraftwerke. Neueste Berechnungen zeigen: Einige Meiler könnten gravierende Konstruktionsmängel am Reaktorkessel haben. Es bestehe die Gefahr von Rissen, warnen die Experten.

Atomkraftwerke: Angst vor brüchigen Reaktorkesseln Fotos
REUTERS

Mitten in Österreich liegt das größte Groschengrab des Landes: das Atomkraftwerk Zwentendorf. 1972 begannen die Bauarbeiten, sechs Jahre später verhinderte eine Volksabstimmung die Inbetriebnahme des Meilers. Seitdem besitzt Österreich eine gigantische Investitionsruine.

Einer der Gründe für die Ablehnung: Der Reaktordruckbehälter, das zentrale Bauteil des Kraftwerks mit den Kernbrennstäben im Innern, soll Konstruktionsmängel aufweisen. So befinden sich Schweißnähte an Stellen, an denen der Behälter besonders starken Belastungen standhalten muss. Das ist nach österreichischem Recht selbst bei normalen Dampfkesseln verboten. Aus gutem Grund: Würde der Druckbehälter eines Atomreaktors bersten, wären die Folgen katastrophal (siehe Kasten links).

Das AKW Zwentendorf ging zur Erleichterung von Experten nie ans Netz, doch in Deutschland sind gleich mehrere weitgehend baugleiche Atomkraftwerke in Betrieb - und das seit Jahrzehnten. Die Siedewasserreaktoren in Brunsbüttel, Krümmel, Philippsburg 1, Isar 1 stammen aus der sogenannten Baulinie 69 - und besitzen damit den gleichen Reaktordruckbehälter, der auch in Zwentendorf zum Einsatz kommen sollte.

Manfred Zehn, Professor an der Technischen Universität Berlin, hat jetzt mit modernen Methoden die Zweifel an der Sicherheit der Reaktorkessel überprüft - und sie nach eigenen Angaben bestätigt. "Dieser Reaktordruckbehälter ist eine Konstruktion mit Problemzone", sagt Zehn, Leiter des Fachgebiets für Strukturmechanik und Strukturberechnung, im Gespräch mit SPIEGEL ONLINE.

"An der Grenze des Zulässigen"

Am Computer hat Zehn die Belastungen am Reaktordruckbehälter simuliert. In die Rechnungen flossen Baumaterial, Geometrie und Druckverhältnisse der Behälter ein. Das Ergebnis bereitet ihm und anderen Fachleuten nun Sorgen. Vor allem die Schweißnaht am Boden des Reaktordruckbehälters gibt den Experten zu denken: "Ich war überrascht, dass im Bereich der Schweißnaht so große Spannungen auftreten", sagt Zehn. "Sie gehen an die Grenze des Zulässigen."

Der Biegebereich von Druckkesseln gerät bei großen Belastungen in Bewegung. Je öfter das vorkommt, desto mehr büßt das Material an Elastizität ein. Deshalb seien an solchen Stellen aus Sicherheitsgründen bei Druckkesseln üblicherweise keine Schweißnähte zu finden, erklärt Zehn. Die Sorgen vor Rissen an diesen Stellen hält er für "berechtigt".

Hinzu kommt, dass die Bodenschweißnaht nicht die einzige potentielle Schwachstelle des Reaktorkessels sein könnte. Auch am verwendeten Stahl wurde immer wieder Kritik laut: Das Material geriet in Verdacht, aufgrund seiner chemischen Zusammensetzung zu schnell spröde zu werden. Zum Schutz vor Korrosion ist der Kessel im Inneren mit einer Plattierung - einer zusätzlichen Stahlschicht - versehen. "Ich würde Haarrisse in dieser Plattierung nicht ausschließen", sagt Wolfgang Kromp, Leiter des Instituts für Sicherheits- und Risikowissenschaft der Wiener Universität für Bodenkultur.

"Das wäre ein Unfall von den Ausmaßen Tschernobyls"

Die Fachleute befürchten außerdem, dass die Gefahr einer Katastrophe steigen könnte, sollte die Laufzeit der alten AKW - wie von der Berliner Regierungskoalition geplant - verlängert werden. Denn die andauernde Beanspruchung des Materials seit den siebziger Jahren hat das Risiko womöglich vergrößert.

Das Wasser im Inneren des Reaktordruckbehälters dient sowohl als Kühlmittel für die Brennstäbe als auch als Moderator für die nukleare Kettenreaktion. Es ist fast 300 Grad heiß und steht unter einem Druck von 70 Bar, allerdings nicht kontinuierlich. Bei einer Abschaltung des Reaktors, etwa durch einen Störfall, wird der Kessel durch das Sinken der Temperatur thermisch stark belastet. "Während der Lebensdauer eines Reaktors kommt es zu vielen hundert Belastungswechseln", erläutert Kromp. Das Material könne so auf Dauer ermüden.

Der Alptraum von Werkstoffexperten ist, dass es zu einem sogenannten überkritischen Riss kommt, der spontan auftritt, sich blitzartig durchs Material frisst und ein großes Leck hinterlässt. Die Folgen wären infernalisch. Das knapp 300 Grad heiße Wasser würde sich in Sekundenbruchteilen in Dampf verwandeln und den tonnenschweren Druckbehälter womöglich "wie eine Rakete" nach oben schießen lassen, warnt Kromp. Teile des Reaktorgebäudes würden zerstört, zugleich käme es im Inneren des Behälters zur Kernschmelze, weil das Wasser zur Kühlung fehlte.

"Das wäre ein Unfall von den Ausmaßen Tschernobyls", sagt Kromp. "Gegen einen Bruch des Reaktorbehälters ist kein Kernkraftwerk der Welt geschützt." Auch deutsche Gerichte, wie etwa 1975 der Mannheimer Verwaltungsgerichtshof, warnten vor einer "Katastrophe nationalen Ausmaßes", sollte ein Reaktordruckbehälter platzen.

Risiko unbekannt

Ob ein solcher GAU in Wochen, Jahrzehnten oder nie auftreten wird, weiß niemand genau - denn eine Prüfung der betroffenen Schwachstellen ist technisch schwierig. Die AKW-Betreiber beteuern, dass es kein Problem gebe. Im AKW Isar 1 etwa werde der Reaktordruckbehälter im Beisein von unabhängigen Gutachtern und der Aufsichtsbehörde regelmäßig überprüft, erklärte die Betreiberfirma E.on Energie. Die Bodenschweißnaht des Kessels werde innerhalb von vier Jahren wiederholt geprüft. "Befunde traten niemals auf", erklärte ein Unternehmenssprecher.

EnBW Chart zeigen, verantwortlich für das AKW Philippsburg, führte ein 2010 erstelltes Gutachten einer nicht namentlich genannten Sachverständigenorganisation an. Das Ergebnis sei gewesen, dass die Spannungsgrenzen der Bodenschweißnaht "auch nach dem aktuell gültigen Regelwerk sicher eingehalten werden" und "ausreichende Sicherheitsreserven" bestünden. Die Schweißnaht werde mit Ultraschalltechnik alle vier Jahre geprüft. Abweichungen vom "spezifikationsgerechten Zustand" seien nie festgestellt worden - "und sind auch nicht zu erwarten". Umbaumaßnahmen "waren und sind daher nicht erforderlich", erklärte EnBW.

Auch Vattenfall Chart zeigen, Betreiber der Atomkraftwerke Krümmel und Brunsbüttel, hält die alten Meiler für sicher. "Die für den Reaktordruckbehälter spezifizierten Belastungen werden mit großen Reserven beherrscht", teilte das Unternehmen mit. "Im Hinblick auf Versprödung ist eine Betriebszeit weit oberhalb von 60 Jahren zulässig." Veränderungen an kritischen Stellen des Reaktorbehälters habe man bisher nicht festgestellt, die zulässigen Spannungen an der Bodenschweißnaht seien nicht überschritten worden.

Experten fordern neue Studien

Unabhängige Experten zeigen sich von den Erklärungen der Energiekonzerne wenig beeindruckt. Die Schwachstellen am Reaktordruckbehälter seien "kaum vollständig zu prüfen", meint Lars-Olov Höglund, der zehn Jahre lang Chefkonstrukteur der Atomkraftwerke des Vattenfall-Konzerns war. "Dafür müsste man den gesamten Reaktor auseinandernehmen." Wie wahrscheinlich ein Versagen des Druckbehälters sei, wisse niemand. Auch der Berliner Professor Zehn betont, dass der Kessel insbesondere von innen nicht zu kontrollieren sei.

Kritiker fordern aufgrund der neuen Erkenntnisse die sofortige Abschaltung der betroffenen AKW. Das drohende Versagen eines Reaktorkessels sei eine "exorbitante Gefahr", sagt Henrik Paulitz, Atomexperte der Ärzte für die Verhütung des Atomkrieges (IPPNW). "Außerdem haben wir eine Überkapazität in der Produktion, wir exportieren Strom ins Ausland, wir produzieren Atommüll."

Eine sofortige Stilllegung der Baulinie-69-Reaktoren hält der Berliner Forscher Zehn zwar nicht für unmittelbar notwendig. Aber die Einberufung einer Expertenrunde und neue Studien seien "das Mindeste", was die AKW-Betreiber jetzt tun müssten. Ähnlich äußert sich der freiberufliche Prüfingenieur Wilfried Rindte: Insbesondere angesichts der anstehenden Laufzeitverlängerung der Reaktoren müsse geprüft werden, wie sicher die Meiler noch sind.

Für die Betreiberunternehmen könnte das unangenehm ausgehen. Denn ändern lässt sich die Konstruktion der Reaktordruckbehälter nicht. Sollte sich herausstellen, dass die Kessel mit den Jahren zu unsicher geworden sind, hält auch Zehn "die Stilllegung der Kraftwerke für die einzig mögliche Konsequenz".

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1. Abschalten
GerhardFeder 23.09.2010
ist die logische Konsequenz. Warum sollte Technik in Österreich anders funktionieren als in Deutschland?
2. Man möchte "abschalten" schreien!
derKremer 23.09.2010
Da aber so viel Geld und in gleichem Maße Ideologie das Denken und Handeln bei diesen Themen vergiftet, man nie weiß, wer wen gerade gekauft oder geblendet hat, bleibt man wie gelähmt zurück! Aber eines ist sicher, gewählt hatte ich auf der Basis anderer Zusagen zum Thema Atamenergie! Spätestens bei Wahlen werde ich "schreien"!
3. ...
M. Michaelis 23.09.2010
Zitat von sysopWissenschaftler kritisieren die von Schwarz-Gelb geplante Laufzeitverlängerung für ältere Atomkraftwerke. Neueste Studien zeigen: Einige Meiler könnten gravierende Konstruktionsmängel am Reaktorkessel haben. Es bestehe die Gefahr von Rissen, warnen die Experten. http://www.spiegel.de/wissenschaft/technik/0,1518,718739,00.html
Komisch, kaum wird eine Laufzeitverlängerung beschlossen, die ja eigentlich die Rücknahme eine Laufzeitverkürzung ist tauchen plötzlich allerlei Probleme auf. Da sind die Reaktoren nicht terrorsicher, jetzt sind sie auch noch morsch. Man kann sicher sein es tauchen noch weitere Probleme in den nächsten Monaten auf. Wer Probleme sucht wird auch welche finden. Es geht nur darum die deutschen Atomkraftwerke in ein möglichst schlechtes, beängstigendes Licht zu Rücken um sich einer möglichst breiten öffentlichen Gegnerschaft zu versichern.
4. Selbst wenn
RubyRhod 23.09.2010
Selbst wenn AKWs noch so sicher gegen einen GAU wären, Atomenergie hat noch viel mehr Gefahrpotential als nur der GAU. Anschläge, der Abfall, der Abbau des Erzes, kein Endlager. Wieso muss man denn überhaupt diskutieren, was man mit AKWs machen sollte? Wenn man neuere noch kurze Zeit laufen lässt, um hier keine Verluste hinzunehmen kann man ja noch verstehen, aber ältere Kraftwerke wieder ans Netz zu bringen ist einfach ein Verbrechen am deutschen Volke.
5. Reaktorkessel
Inuk 23.09.2010
Zitat von sysopWissenschaftler kritisieren die von Schwarz-Gelb geplante Laufzeitverlängerung für ältere Atomkraftwerke. Neueste Studien zeigen: Einige Meiler könnten gravierende Konstruktionsmängel am Reaktorkessel haben. Es bestehe die Gefahr von Rissen, warnen die Experten. http://www.spiegel.de/wissenschaft/technik/0,1518,718739,00.html
Sollten uns in naher Zukunft die Atomreaktoren um die Ohren fliegen, erhöhen die Energiebosse die Strompreise, um die Milliardenschäden des GAU zu bezahlen. So einfach ist das! Schaltet diese Mistdinger ab! Wegen dem Atommüll werden unsere Enkel und deren Enkel auf unsere Gräber pissen!
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Reaktordruckbehälter
Der Reaktordruckbehälter ist das Herzstück von Leichtwasserreaktoren, die als Druck- und Siedewasserreaktoren vorkommen. Im zylinderförmigen Druckbehälter befinden sich die Brennelemente aus Uranoxid und Wasser. Bei der Kernspaltung entsteht Wärme, die Wasser verdampfen lässt. Der Dampf treibt eine Turbine an, die mit Hilfe eines Generators Strom erzeugt.

Im Inneren des Behälters entsteht dabei ein Druck von etwa 70 bar - nur deshalb bleibt das Wasser bei einer Temperatur von knapp 290 Grad flüssig. Die Leistung des Reaktors wird durch Wasserumwälzpumpen und Steuerstäbe geregelt, die Neutronen absorbieren und so die Leistung drosseln können.

Falls es zu einem Leck im Druckbehälter kommt und die Pumpen den Wasserverlust nicht mehr ausgleichen können, werden die Brennstäbe nicht mehr gekühlt - es kommt zur Kernschmelze. Zudem würde das unter hohem Druck stehende Wasser bei einem Leck als Dampf aus dem Behälter schießen und ihn womöglich aus der Verankerung reißen.
Kernreaktoren
Thermischer Reaktor
DPA
In einem Kernreaktor kommt die Kettenreaktion durch Neutronen zustande, die bei der Kernspaltung entstehen und ihrerseits weitere Urankerne spalten. Dazu müssen sie allerdings abgebremst werden. Dazu ist ein sogenannter Moderator notwendig, bei dem es sich in den meisten thermischen Reaktoren um gewöhnliches Wasser handelt, manchmal auch um sogenanntes schweres Wasser oder Grafit.
Brutreaktor
In Brutreaktoren wird ein Gemisch von Uran- und Plutoniumoxid, der sogenannte Mox-Brennstoff, verwendet. Natürliches Uranerz besteht nur zu 0,7 Prozent aus dem spaltbaren Isotop Uran-235, den Rest macht das nicht spaltbaren Uran-238 aus. In einem Brutreaktor wird aber Uran-238 zu Plutonium-239 umgewandelt. In Wiederaufbereitungsanlagen kann das Plutonium abgetrennt und dann als Kernbrennstoff wiederverwendet werden. Auf diese Weise gewinnen Brutreaktoren aus dem vorhandenen Uran in etwa 30 Mal mehr Energie als Leichtwasserreaktoren.

Zur Kernspaltung werden nicht abgebremste, sondern schnelle Neutronen verwendet, weshalb auch vom "schnellen Reaktor" die Rede ist. Da sie allerdings mit geringerer Wahrscheinlichkeit neue Kernspaltungen auslösen, muss das Spaltmaterial im Vergleich zum thermischen Reaktor höher konzentriert werden - was wiederum dazu führt, dass es im Inneren von Brutreaktoren heißer wird als etwa in Leichtwasserreaktoren. Deshalb wird als Kühlmittel auch nicht Wasser, sondern in der Regel flüssiges Natrium verwendet.

Dies führt gemeinsam mit der enorm hohen Giftigkeit von Plutonium zu großen Bedenken hinsichtlich der Sicherheit von Brutreaktoren. Hinzu kommt das zusätzliche Risiko der Transporte von strahlendem Material zwischen den Schnellen Brütern, Aufbereitungsanlagen und thermischen Reaktoren.
Uran und Plutonium in Atomwaffen
DPA
Bei einer Uranbombe, wie sie die Amerikaner im Zweiten Weltkrieg über Hiroshima gezündet haben, reichte es bereits, eine Halbkugel des spaltbaren Materials auf einen Dorn zu schießen, die zusammen die kritische Masse für eine Atomexplosion erreichten. Mit Plutonium aber funktioniert dieses sogenannte Kanonenprinzip nicht.

Terroristen müssten stattdessen zum technisch weit anspruchsvolleren Implosionsprinzip greifen: Um eine Kugel aus spaltbarem Material sind mehrere Schichten Sprengstoff angeordnet. Die Explosionsenergie komprimiert das Plutonium so stark, dass die erforderliche Dichte erreicht und die Kettenreaktion eingeleitet wird.

Ob Plutoniumdioxid aus einem Kernreaktor für eine solche Bombe geeignet wäre, hängt von mehreren Faktoren ab. "Für die Qualität für die Waffennutzung ist es zum Beispiel wichtig, wie lange der Brennstoff im Reaktor war", sagt der deutsche Atomexperte Egbert Kankeleit. Im Grunde müssten die Terroristen in der Lage sein, das Pulver in Plutoniummetall umzuwandeln. "Wer die entsprechenden chemischen Kenntnisse hat, kann das schaffen." Die größere technische Hürde sieht Kankeleit in der Konstruktion einer Implosionsbombe. "Aber wenn man Hilfe von der richtigen Seite bekommt, etwa aus Pakistan, wäre auch das kein Problem.

Koalitionsvertrag zur Atomenergie
Brückentechnologie
"Die Kernenergie ist eine Brückentechnologie, bis sie durch erneuerbare Energien verlässlich ersetzt werden kann. Andernfalls werden wir unsere Klimaziele erträgliche Energiepreise und weniger Abhängigkeit vom Ausland nicht erreichen. Dazu sind wir bereit, die Laufzeiten deutscher Kernkraftwerke unter Einhaltung der strengen deutschen und internationalen Sicherheitsstandards zu verlängern. Das Neubauverbot im Atomgesetz bleibt bestehen."
Laufzeitverlängerung
"In einer möglichst schnell zu erzielenden Vereinbarung mit den Betreibern werden zu den Voraussetzungen einer Laufzeitverlängerung nähere Regelungen getroffen (u. a. Betriebszeiten der Kraftwerke, Sicherheitsniveau, Höhe und Zeitpunkt eines Vorteilsausgleichs, Mittelverwendung zur Erforschung vor allem von erneuerbaren Energien, insb. von Speichertechnologien). Die Vereinbarung muss für alle Beteiligten Planungssicherheit gewährleisten."
Gewinnabschöpfung
"Der wesentliche Teil der zusätzlich generierten Gewinne aus der Laufzeitverlängerung der Kernenergie soll von der öffentlichen Hand vereinnahmt werden. Mit diesen Einnahmen wollen wir auch eine zukunftsfähige und nachhaltige Energieversorgung und -nutzung, z. B. die Erforschung von Speichertechnologien für erneuerbare Energien, oder stärkere Energieeffizienz fördern. Unabhängig davon streben wir eine angemessene Beteiligung der Betreiber an den Sanierungskosten für die Schachtanlage Asse II an."
Endlagerung
"Eine verantwortungsvolle Nutzung der Kernenergie bedingt auch die sichere Endlagerung radioaktiver Abfälle. Wir werden deshalb das Moratorium zur Erkundung des Salzstockes Gorleben unverzüglich aufheben, um ergebnisoffen die Erkundungsarbeiten fortzusetzen. Wir wollen, dass eine International Peer Review Group begleitend prüft, ob Gorleben den neuesten internationalen Standards genügt.

Der gesamte Prozess wird öffentlich und transparent gestaltet.

Die Endlager Asse II und Morsleben sind in einem zügigen und transparenten Verfahren zu schließen. Dabei hat die Sicherheit von Mensch und Umwelt höchste Priorität. Die Energieversorger sind an den Kosten der Schließung der Asse II zu beteiligen.

Mit Blick auf Endlagerstandorte setzen wir uns für einen gerechten Ausgleich für die betroffenen Regionen ein, die eine im nationalen Interesse bedeutsame Entsorgungseinrichtung übernehmen."


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