Globale Reaktorsicherheit Leopold Weil Salzgitter Herbstsitzung 2004 des Arbeitskreises Energie der Deutschen Physikalischen Gesellschaft Bad Honnef, 22

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<ul><li> Folie 1 </li> <li> Globale Reaktorsicherheit Leopold Weil Salzgitter Herbstsitzung 2004 des Arbeitskreises Energie der Deutschen Physikalischen Gesellschaft Bad Honnef, 22. Oktober 2004 </li> <li> Folie 2 </li> <li> 2 Gliederung Einfhrung Kerntechnische Anlagen weltweit Die INES-Skala Die Dynamik der Nuklearsicherheit Abschtzung des globalen Sicherheitsniveaus Methodik Ergebnisse Zusammenfassung und Folgerungen </li> <li> Folie 3 </li> <li> 3 Einfhrung Der schwere Reaktorunfall im seinerzeit sowjetischen Kernkraftwerk Tschernobyl im Jahre 1986 liegt heute mehr als 20 Jahre zurck. Seitdem ist weltweit viel geschehen: Die Sicherheit vieler Anlagen wurde in gesonderten Sicherheitsberprfungen beurteilt und verbessert. Der nukleare Anteil an der Energieversorgung ist seitdem gewachsen und wird international berwiegend als nachhaltig und unverzichtbar eingeschtzt. Mit dem Entschluss des finnischen Betreibers TVO, eine innovatives Kernkraftwerk vom Typ EPR zu errichten und zu betreiben, tritt die friedliche Kernenergienutzung mit Anlagen, in denen die Folgen eines Unfalls beherrscht werden, technologisch in eine neue Phase ein. </li> <li> Folie 4 </li> <li> 4 Einfhrung Auf den ersten Blick mag es daher berraschen, wenn M. El Baradei, der Generaldirektor der IAEA, die Betreiber von Kernkraftwerken weltweit zu erhhter Bereitschaft aufruft, in den Anstrengungen, die Sicherheit ihrer Anlagen zu erhalten und - wo immer dies angemessen erscheint - weiter zu verbessern. Zur gleichen Zeit richten K. Brockman (Leiter der Nuclear Safety Division der IAEA) sowie die Vorsitzenden der OECD/NEA- Gremien CNRA (Committee on Nuclear Regulatory Activities, Vorsitzender ist Y. Laaksonen, Finnland) und CSNI (Committee on the Safety of Nuclear Installations, zustndig fr Fragen der Reaktorsicherheitsforschung, Vorsitzender A. Thadani, USA) Schreiben an die Mitgliedslnder des von IAEA und NEA gemeinsam organisierten IRS (International Reporting System), um auf Defizite in der Meldemoral hinzuweisen. Diese auf den ersten Blick widersprchlich erscheinenden Feststellungen werfen die Frage auf, wie die aktuelle Situation der Nuklearsicherheit auf einer globalen Skala zu beurteilen ist und welche Methoden dafr zu Verfgung stehen. </li> <li> Folie 5 </li> <li> 5 Kerntechnische Anlagen weltweit Weltweit werden etwa 450 Kernkraftwerke sehr unterschiedlichen Alters und verschiedener Auslegung betrieben. Hinzu kommen die Anlagen des Kernbrennstoffkreislaufs. Schlielich sind die stillgelegten Anlagen in die Betrachtung einzubeziehen. </li> <li> Folie 6 </li> <li> 6 Anlagen der Ver- und Entsorgung </li> <li> Folie 7 </li> <li> 7 Kerntechnische Sicherheitsmastbe Die Anlagen stellen bezglich mglicher Anlagenzustnde von der Strung ber den Strfall bis hin zum Unfall sowohl bezglich der jeweiligen Auswirkungen als auch hinsichtlich der Eintrittswahrscheinlichkeit ein breites Spektrum dar. Die Sicherheit der einzelnen Anlage beurteilt man auf der Grundlage von Sicherheitsanalysen und der Betriebserfahrung. Die probabilistische Sicherheitsanalyse liefert durch ihre ganzheitliche Herangehensweise eine Aussage ber das integrale Risikoniveau einer Anlage. Probabilistische Kenngren fr Kernkraftwerke sind z.B. die Hufigkeit von Kernschadenszustnden oder von Freisetzungskategorien sowie die Hufigkeit von frhen groen Freisetzungen. Was ist ein geeignetes Ma fr das globale Sicherheitsniveau ? </li> <li> Folie 8 </li> <li> 8 Die INES-Skala In der nationalen und internationalen Kommunikation ber Ereignisse hat sich die INES-Skala des IRS bewhrt. Sie hat den Vorteil, sehr weitgehend anlagentypunabhngig definiert zu sein, da die Einstufung von Ereignissen mageblich nach deren Konsequenzen erfolgt. Sie wird global angewendet, insbesondere auch in der Kommunikation mit der ffentlichkeit. Zusammenfassende Berichte werden verffentlicht. ber die Hufigkeiten von Ereignissen bestimmter Skalenwerte sollte ein Zugang zu einer Definition eines globalen Sicherheitsniveaus mglich sein. </li> <li> Folie 9 </li> <li> 9 Die INES-Skala </li> <li> Folie 10 </li> <li> 10 Der dynamische Charakter der Reaktorsicherheit (1) Die Entwicklung der Reaktorsicherheit steht nicht still. Durch technische Weiterentwicklung in Verbindung mit Nachrstungen, die man infolge prziserer Analyseinstrumente hier ist vorrangig die PSA zu nennen - immer gezielter einsetzen kann, sowie durch das Anwachsen der Betriebserfahrungen wird eine Verbesserung des Risikoniveaus erreicht. Auch die Ersetzung von Altanlagen durch Neubauten wirkt in diese Richtung. Das Restrisiko als unvermeidliche feste Gre gibt es mithin nicht. Die Vernebelung dieses Sachverhalts von interessierter Seite durch Diskreditierung der PSA ist gngige Praxis. Die folgende Abbildung zeigt den dynamischen Charakter der Reaktorsicherheit. </li> <li> Folie 11 </li> <li> 11 CDF a -1 1e-7 1e-6 1e-5 1e-4 1e-3 198019902000 Unsatisfactory Plants Good Plants Band spread is due to: different designs differencies in methods differencies in data PRE-INSAG PRE-TMI INSAG-3 NRC Policy BSL-HSE INSAG-5 EPRI-Goals NRC Staff IAEA Innovative Designs MHTR PRISM PIUS Others Current Limits of Reliable Prediction 3 6 4 11 8 7 2 1 5 10 12 9 Backfit + Evolutionary Improvements Evolutionary Improvements + Innovation Some Examples:1 Sizewell B2 N-43 Biblis B4 Konvoi5 EPR (not directly comparable)6 P-Bottom7 Zion8 Surry9 AP60010 ABWR 11 CANDU12 Sys80+ </li> <li> Folie 12 </li> <li> 12 Einteilung fortgeschrittener Reaktorlinien nach Kugeler </li> <li> Folie 13 </li> <li> 13 Der dynamische Charakter der Reaktorsicherheit (2) Bedauerlicherweise gibt es aber auch gegenlufige Entwicklungen, die global gesehen durch zahlreiche Beispiele unabweisbar belegt sind und die verschiedenste Ursachen haben. Zu diesen gehren Verschiebungen in der Balance von Sicherheit und Wirtschaftlichkeit aufgrund von politischen oder firmenpolitischen Prozessen. Die Erscheinungsformen sind vielfltig und umfassen Kompetenzverlust, Niedergang der Sicherheitskultur, Personalabbau, Verzgerung von sicherheitsgerichteten Manahmen u.a.m.. Derartige Entwicklungen wirken global. Es gibt ber die Medien eine starke internationale Kopplung, so dass Verantwortung in der nationalen Nuklearsicherheit zwangslufig eine intensive und andauernde Verfolgung und Bewertung der globalen Nuklearsicherheit verlangt. </li> <li> Folie 14 </li> <li> 14 Anmerkungen zum globalen Sicherheitsniveau Wie immer man das globale Sicherheitsniveau definiert, es war in den 70er und 80er Jahren des letzten Jahrhunderts unzureichend, wie die schweren Unflle in TMI 2 (1979) und Tschernobyl (1986) aber auch zahlreiche andere Ereignisse belegen. Es hat seither intensive Bemhungen zur Besserung der Nuklearsicherheit gegeben - namentlich in den USA und in ost- und mitteleuropischen Staaten aber auch gegenlufige Entwicklungen waren unverkennbar (z.B. Davis Besse). Wo stehen wir nun? Wie messen wir diese Position? Was ist im Ergebnis zu tun? </li> <li> Folie 15 </li> <li> 15 Methodik Im Rahmen der Habilitationsschrift des Autors wurde die in den Jahren 1991/1992 eingefhrte Ereignisklassifizierung des International Nuclear Event Scale (INES-Skala) als Ausgangspunkt genommen. Als geeignete Gren wurden die Summe g der Hufigkeiten fr die Unflle mit einschneidenden Auswirkungen in der Anlage oder sogar auf die Umgebung (Stufen 6 und 7) sowie - in erster Linie als mgliche Vorluferereignisse zu diesen Unfllen - die Hufigkeit h der summierten Ereignisse der Stufen 4 und 5 gewhlt. </li> <li> Folie 16 </li> <li> 16 </li> <li> Folie 17 </li> <li> 17 </li> <li> Folie 18 </li> <li> 18 </li> <li> Folie 19 </li> <li> 19 </li> <li> Folie 20 </li> <li> 20 </li> <li> Folie 21 </li> <li> 21 Ergebnisse (1) Die Kernkraftwerke tragen aufgrund der groen Zahl von Anlagen, des hohen Aktivittsinventars und der physikalisch gegebenen Mglichkeiten der Freisetzung zu den Risikokenngren g und h signifikant bei; demgegenber treten die Risikobeitrge der brigen Stationen und Einrichtungen des Kernbrennstoffkreislaufs jedenfalls bei schwerwiegenden Ereignissen - in den Hintergrund. </li> <li> Folie 22 </li> <li> 22 Ergebnisse (2) Als - im Sinne einer integralen Risikobilanz weitgehend vernachlssigbar sind die Uranerzgewinnung, die Transporte radioaktiver Stoffe und stillgelegte Anlagen anzusehen. Wegen der chemisch-toxischen Eigenschaften der eingesetzten Kernbrennstoffe ist in den Bereichen Anreicherung, Konversion und Brennelementfertigung ein Freisetzungsrisiko von gasfrmigen Uranhexafluorid gegeben. Bei der Anreicherung von Natururan, der Brennelementfertigung und der Wiederaufarbeitung bestrahlter Kernbrennstoffe gilt es darber hinaus, das Auftreten von Kritikalitt zu vermeiden, es sei in diesem Zusammenhang an den Unfall in der japanischen Konversionsanlage Tokai Mura von 1999 erinnert. Beim Umgang mit Plutonium bei der Wiederaufarbeitung und der MOX-Brennelementfertigung kann es bei einer Freisetzung zu signifikanten Expositionen infolge von Inkorporation, insbesondere durch Inhalation luftgetragener Radionuklide, kommen. </li> <li> Folie 23 </li> <li> 23 Ergebnisse (3) Im Rahmen der o.g. Arbeit wurden fr die Dynamik der Gren g und h quantitative Modellvorstellungen entwickelt und fr Extrapolationen bis in das Jahr 2025 genutzt. Ausgangspunkt ist eine statistische Einschtzung der Kennwerte g und h anhand der IRS-Daten fr den Zeitraum 1991 bis 2000, die angesichts der geringen Zahl von Ereignissen eines vom Typ h und keines vom Typ g durch weitere Informationen abgesichert werden musste. </li> <li> Folie 24 </li> <li> 24 Ergebnisse (4) Letztere stammen zum einen aus einer Auswertung vorliegender Risikoanalysen der Stufe 2, die eine Einschtzung des Verhltnisses von g/h zulassen, sowie aus der Zusammenfhrung des Wertes von g fr die 80er Jahre mit den Analyseergebnissen zur im darauffolgenden Jahrzehnt durch Nachrstung erreichten Verbesserung des weltweiten Sicherheitsniveaus kerntechnischer Anlagen. Das Basisszenario fr die weitere zeitliche Entwicklung besteht in seinen wesentlichen Annahmen aus einer Verteilung der Beitrge der etwa 490 Anlagen weltweit zu g und h auf etwa zwei Grenordnungen sowie auf einer weiteren - moderaten - Verbesserung des Sicherheitsniveaus aller Anlagen, das fr die sichereren Anlagen tendenziell langsamer verluft als fr die weniger sicheren. </li> <li> Folie 25 </li> <li> 25 Ergebnisse (5) Auf dieser Basis lsst sich zeigen, dass die Wahrscheinlichkeit, im Betrachtungszeitraum mindestens ein Ereignis vom Typ g zu haben, zwar nicht vernachlssigbar, aber mit etwa 0,1 hinreichend klein ist. </li> <li> Folie 26 </li> <li> 26 Ergebnisse (6) Dieses Szenario kann als eine Vorgabe an die weltweite Nuklearindustrie gelesen werden. Erreicht sie dieses Voranschreiten des Sicherheitsniveaus nicht, so muss mit Rckschlgen gerechnet werden, die zustzlich zu den unmittelbaren Unfallschden mit uerst negativen Auswirkungen auf die allgemeine Akzeptanz der Kernenergienutzung einhergehen knnen. Auch dies wird in der o.g. Untersuchung durch Alternativszenarien quantifiziert, die ein Stagnieren bzw. sogar eine Verschlechterung des Sicherheitsniveaus eines Teiles der Anlagen unterstellen. </li> <li> Folie 27 </li> <li> 27 Folgerungen Mit der letzten Bemerkung lst sich der scheinbare - Widerspruch auf, der einleitend zwischen den berwiegend guten Betriebsergebnissen der zurckliegenden 15 Jahre und den Mahnungen von IAEA und NEA zur Aufrechterhaltung der weltweiten Sicherheitsstandards fr Kernkraftwerke und die Anlagen zur nuklearen Ver- und Entsorgung festgestellt wurde. Es darf bei der friedlichen Nutzung der Kernenergie an keiner Stelle und zu keinem Zeitpunkt ein Nachlassen in den Anstrengungen auf dem Weg zu einem dauerhaft vertretbaren globalen Sicherheitsniveau geben. </li> </ul>

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