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Das SONGS Dilemma

Veröffentlicht am 11.06.2013

Wie man einen Reaktor kaputt repariert
Der amerikanische Energieversorger Southern California Edison's gab am 7.6.2013 bekannt, sein Kernkraftwerk San Onofre nuclear plants (SONGS) endgültig still zu legen. Ausschlaggebend war die Feststellung der Atomaufsicht (NRC), daß sie mindestens ein Jahr für die endgültige Entscheidung benötigen würde, ob das Kraftwerk mit reduzierter Leistung wieder ans Netz gehen dürfte. Zu den technischen Details später. Wer der NRC einfach nur Unfähigkeit unterstellt, macht sich die Sache zu einfach. Es ist -- das auch aus Deutschland hinlänglich bekannte -- geschickte Taktieren und Ausnutzen von "Gesetzeslücken" durch "Atomkraftgegner". Letztendlich ging es um die juristische Spitzfindigkeit, ob für den Betrieb mit 70% Leistung gegenüber 100% Leistung eine neue Betriebsgenehmigung erforderlich ist. Wenn dies der Fall wäre, müßte ein entsprechendes öffentliches Anhörungsverfahren durchgeführt werden, welches wiederum die Einhaltung von Mindestfristen erforderlich macht. Kein Unternehmen kann eine Entscheidung über mehrere Milliarden Dollar über Jahre in der Schwebe halten. Es tritt daher die alte Kaufmannsregel in Kraft: Ein Ende mit Schrecken, ist besser als ein Schrecken ohne Ende.

Geschichte

Das Kernkraftwerk besteht aus drei Reaktoren. Block 1 hatte eine Leistung von 456 MWe und war 25 Jahre in Betrieb (1968 bis 1992). Er befindet sich im Zustand des "sicheren Einschlusses" und dient dem restlichen Kraftwerk als atomares Zwischenlager. Die Blöcke 2 und 3 mit einer Nettoleistung von zusammen 2150 MWe gingen im August 1983 und April 1984 in Betrieb. Sie haben eine Betriebserlaubnis bis ins Jahr 2022. Ein entscheidender Punkt in diesem Drama.

SONGS liegt ziemlich genau zwischen San Diego und Los Angeles im südlichen Kalifornien. Eine immer noch wachsende Region mit latentem Mangel an elektrischer Energie und hoher Luftverschmutzung. Ein Ersatz durch ein Kohlekraftwerk scheidet aus. Selbst der Neubau von Gaskraftwerken (z. Zt. extrem billiges Erdgas in USA) wird schwierig werden. Der Bau einer neuen Starkstromleitung wird ebenfalls sehr teuer und befindet sich noch in der Prüfung. Seit der Ausserbetriebnahme der beiden Reaktoren liegt der Strompreis in Südkalifornien bereits permanent rund 3.68€ pro MWh über dem Preis in Nordkalifornien. Das alles war lange bekannt bzw. absehbar.

Da man sich zu einem rechtzeitigen Neubau eines Kernkraftwerks nicht durchringen wollte, entschloss man sich -- wie einst in Deutschland -- zu einer "Laufzeitverlängerung" um weitere 20 Jahre. Dabei war klar, daß für einen wirtschaftlichen Betrieb und eine Betriebsgenehmigung umfangreiche Modernisierungen nötig waren. Dickster Brocken war hierbei die Erneuerung der Dampferzeuger für über 500 Millionen Dollar. Wegen der Abmessungen grundsätzlich ein heikles Unterfangen. Auch der Crystal River Nuclear Plant ist durch einen solchen Umbau zum Totalschaden geworden. Die ursprünglich gedachte Lebensdauer von 30+ Jahren, hat genau in der Schwierigkeit des Austausches der Großkomponenten (Dampferzeuger, Druckgefäß etc.) ihre Begründung. Die "Laufzeitverlängerung" bei Reaktoren der ersten und zweiten Generation ist wirtschaftlich immer fragwürdig gewesen und bleibt es auch heute. Irgendwann wird die ständige Modernisierung bei jedem Auto und Flugzeug zu einem "Groschengrab". Ein "Oldtimer" wird zwangsläufig zu einem Luxusgut. Dies gilt besonders, wenn es den ursprünglichen Hersteller (Combustion Engineering CE) gar nicht mehr gibt und die Konstruktion eher exotisch war. CE baute grundsätzlich nur zwei (sonst 2, 3 oder 4 üblich, je nach Leistung) Dampferzeuger in seine Reaktoren ein. Deshalb waren die Dampferzeuger von SONGS die voluminösesten überhaupt. Eine Tatsache, die der Anbieter Mitsubishi Heavy Industries (MHI) ganz offensichtlich unterschätzt hat.

Technik der Dampferzeuger

Die Dampferzeuger sind neben dem Reaktordruckbehälter die größten und schwergewichtigsten Komponenten eines Druckwasserreaktors. Sie liegen innerhalb des Sicherheitsbehälters, der bestimmungsgemäß möglichst dicht sein soll. Will man sie austauschen, muß eine entsprechend große Montageöffnung in den Sicherheitsbehälter und die äußere Betonhülle (danach außergewöhnliche Abplatzungen im Spannbeton bei Crystal River) gebrochen werden.

Um die Vorgänge bei SONGS zu verstehen, muß man sich den Aufbau eines solchen Dampferzeugers vor Augen führen. Er ist das Bindeglied zwischen dem Wasserkreislauf des eigentlichen Reaktors und dem Dampfkreislauf der Turbine. Das heiße Wasser aus dem Reaktor strömt innerhalb der U-förmigen Rohre und überträgt dabei seine Wärme an das äußere Wasser des Dampfkreislaufes. Innerhalb der Rohre (primärseitig) sind die Verhältnisse noch einfach zu berechnen. Außerhalb (sekundärseitig) sind die Verhältnisse wegen der Verdampfung sehr kompliziert. Wie in einem Kochtopf bilden sich unzählige Dampfblasen, die sich ausdehnen, aufsteigen und dabei noch Wasser mitreißen. Es kommt dadurch zu erheblichen mechanischen Belastungen für die Rohre und alle Einbauten. Die Rohre sind nur sehr dünn (etwa 2 cm) und mehrere Meter lang. Ohne geeignete Abstützungen würden sie wie Grashalme im Wind hin und her geschlagen und durch permanentes Zusammenschlagen beschädigt. Die Auslegung und Fertigung solcher Abstandsplatten ist recht kompliziert, denn jeder Spalt zwischen Rohr und Abstandshalter bzw. Bodenplatte ist ein Ort der Korrosion. Durch die Korrosion werden die Rohre ebenfalls geschwächt bzw. eingebeult. Man verwendet deshalb recht exotische Legierungen (früher Inconel 600, heute Inconel 690) und eine komplexe Wasserchemie. Schäden lassen sich trotzdem nicht vermeiden. Bei jeder Inspektion werden die Rohre einzeln überprüft. Wenn ihre Wandstärke um ⅓ dünner geworden ist, werden sie durch Pfropfen dauerhaft verschlossen. Damit das überhaupt geschehen kann, sind ursprünglich 10 bis 20 Prozent mehr Rohre vorhanden, als für die Auslegungsleistung benötigt werden. Während des Betriebs gibt es eine Leckageüberwachung.

Bei der Inbetriebnahme der neuen Dampferzeuger traten unerwartete Vibrationen auf. Solche Vibrationen deuten immer auf einen erhöhten Verschleiß hin. Man stellte daher die Reaktoren ab und begann eine mehrmonatige Untersuchung. Das Ergebnis war ein Verschluß bereits geschädigter Rohre und die Entdeckung eines wahrscheinlichen Fehlers in der Konstruktion von MHI (Falsche Berechnung der Strömungszustände sekundärseitig). Wichtigste Erkenntnis war aber, daß die Vibrationen erst oberhalb einer Leistung von 70% auftraten. Es wurde der NRC daher vorgeschlagen, die Reaktoren für sechs Monate mit einer maximalen Leistung von 70% wieder in Betrieb zu nehmen und dann erneut auf Verschleiß zu prüfen. Gleichzeitig wurden Entwicklungsarbeiten für eine Ertüchtigung der Wärmetauscher durch MHI eingeleitet.

Das Ende

Am 13. Mai knickte das Atomic Safety and Licensing Board (ASaLB) Panel vor Friends of the Earth (FoE) ein. Für alle, die nicht so vertraut sind mit der Materie, ein Einschub: FoE ist einer der ältesten und einflussreichsten "Kampfeinheiten der Anti-Atomkraftbewegung" oder noch treffender formuliert: Der Solarindustrie. Ihr erster Angestellter war Amory Lovins, der Guru aller Sonnenanbeter. Sich in Kalifornien mit dem Sierra Club und FoE anzulegen, ist ungefähr so, wie gegen Putin in Moskau zu demonstrieren. Der Sierra Club kämpft neuerdings nicht nur gegen Kernenergie, sondern auch massiv gegen die Kohlenindustrie. Dafür kommen die größten Spender aus dem Gassektor. Bei dem ASaLB handelt es sich um eine rein juristische Institution. Technik spielt dort keine Rolle. Insofern dürfte der Urteilsspruch nicht überraschen:

  1. Der Antrag auf eine Begrenzung der Leistung auf 70% entspricht nicht der Genehmigung und stellt eine schwerwiegende Änderung dar,
  2. Block 2 kann nicht sicher mit der genehmigten Leistung betrieben werden, deshalb muß die Genehmigung erneuert werden,
  3. Eine Wiederinbetriebnahme dieser Dampferzeuger in ihrem aktuellen Zustand mit nur 70% Leistung ist außerhalb geschichtlicher Erfahrung und der zeitweise Betrieb mit verringerter Leistung entspricht einem Versuch oder Test, für den es einer gesonderten Genehmigung bedarf.

Moral von der Geschichte: Juristen haben sich schlau aus der Schusslinie gebracht, Problem an die NRC delegiert, Kosten zahlen die Stromkunden, Luftverschmutzung nimmt weiter zu, aber Hauptsache die Solar- und Gasindustrie ist zufrieden gestellt.

Ganz neben bei, verlieren auch noch 900 Angestellte von den bisher 1500 Angestellten des Kraftwerks über Nacht ihre Arbeit.

Konsequenzen

Irgendwann ist jedes Kernkraftwerk am Ende seiner wirtschaftlichen Lebensdauer angekommen. Wer nicht den Mut besitzt ein neues zu bauen, begibt sich unter Umständen auf dünnes Eis: Ein massiver Umbau ist mit erheblichen Risiken verbunden. Ein Abriss und Neubau ist oft günstiger. Eine an und für sich Alltagserfahrung.

Fairerweise muß man aber sagen, daß ein Neubau heutzutage ein sehr langwieriges und kostspieliges Unterfangen ist. Das hat überhaupt nichts mit Technik und Betriebswirtschaft zu tun, sondern ist ausschließlich politisch verursacht. Wer das nicht glauben mag, sollte sich einmal die unterschiedlichen Planungs- und Bauzeiten für gleiche Reaktortypen in unterschiedlichen Ländern anschauen. Die teilweise abenteuerlichen Umbauten in USA sind ein Ergebnis für "vorhandene Standort-Genehmigungen" und die wohlwollende lokale Unterstützung bei bestehenden Reaktoren im Gegensatz zum Risiko einer von "Anti-Atomgruppen" verängstigten Bevölkerung an neuen Standorten.

Ein neues Phänomen  -- auch in Deutschland -- ist die Mobilisierung von Rücklagen. Entgegen jahrzehntelanger Propaganda, sind die finanziellen Rücklagen für die Beseitigung der "Atomruinen" so gewaltig bemessen gewesen, daß es verlockend geworden ist, sie zu heben. Im Falle SONGS betragen sie mehr als 2 Milliarden Dollar. Inzwischen steht eine auf "Abbruch" spezialisierte Industrie weltweit zur Verfügung.

Das größte Hemmnis (nur in einigen Ländern !!) für die Investitionen in Kernkraftwerke ist die zeitliche Unkalkulierbarkeit. Sie muß über Risikozuschläge und zusätzliche Finanzierungskosten bedient werden. SONGS ist ein typisches Beispiel: Es geht beim Umbau etwas technisch schief. Die Konsequenz ist ein Stillstand der Arbeiten von mindestens einem Jahr aus rein juristischen Gründen. Es gibt aber ausdrückliche keine Garantie für diese Frist und das Ergebnis ist offen. Wahrscheinlich sind eher neue Verzögerungen, da sich die erfahrensten "Anti-Atomkraft-Kämpfer" eingeschaltet haben. Jeder Tag Stillstand kostet aber dem Energieversorger mehr als eine Million Dollar pro Tag!

Der Restwert des Kernkraftwerks betrug rund 1,5 Milliarden Dollar. Die Umbauaktion schlägt mit weiteren 500 Millionen zu Buche. Allerdings beginnen nun juristische Auseinandersetzungen, wieviel davon MHI zu tragen hat und wieviel zusätzlich von Versicherungen übernommen wird. Man kann es aber drehen und wenden wie man will, letztendlich tragen die Stromkunden den Schaden. Das ist auch gut so. Kalifornien ist bereits einmal durch seine völlig verquaste Energiepolitik an den Rand des Staatsbankrott getrieben worden. Der folgende politische Erdrutsch führte zu einem Gouverneur Schwarzenegger.