Containment (Nukleartechnik)

Unter dem Begriff Containment wird bei einem Kernkraftwerk eine Sicherheitseinrichtung verstanden, die oft auch als Sicherheitsbehälter bezeichnet wird. Das Containment stellt eine der technischen Barrieren gegen das Austreten radioaktiver Stoffe, insbesondere bei Störfällen, dar. Im Einzelnen sind in einem Kernreaktor (von innen nach außen betrachtet) folgende Barrieren zu nennen:

• das Kristallgitter des Brennstoffs selbst,
• die Brennstabhülle bzw. anderweitige Umhüllungen des Brennstoffs,
• der Reaktordruckbehälter,
• der Sicherheitsbehälter (Containment),
• Rückhalteeinrichtungen für flüssige und gasförmige Stoffe (z. B. Filter).

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Der Sicherheitsbehälter mit den dazu gehörigen Einrichtungen als vierte dieser Barrieren umschließt den Reaktordruckbehälter und den daran anschließenden Teil des Kühlmittelkreislaufs.

Ausgetretenes Kühlmittel sammelt sich an der tiefsten Stelle, dem sogenannten Sumpf, des Sicherheitsbehälters. Von hier aus kann das Kühlmittel in den Reaktorkühlkreislauf durch Pumpen zurückgeführt werden.

Der Sicherheitsbehälter deutscher Druckwasserreaktoren hat die Form einer Kugel und besteht aus Feinkorn-Baustahl. Er muss dem Druck, der bei völligem Ausdampfen des Primärkühlmittels entsteht, standhalten (Volldruck-Containment).

Der Innendurchmesser beträgt bei 1300-MW-Anlagen ca. 56 m. Die Wandstärke beträgt 30-40 mm. Diese großen Behälter konnten nur auf der Baustelle aus etwa 550 sphärisch gebogenen Einzelblechen zusammengeschweißt werden. Nach dem Verschließen durch die obere Polkappe erfolgte eine Druckprobe mit Druckluft durch Kompressoren. Hierbei wurde die zeitliche Leckrate (Druckabfall pro Zeit) durch Manometer und die Verformungen mit Dehnungsmessstreifen bestimmt. Während des Reaktorbetriebs können die Volldruck-Containments betreten werden (Unterteilung in Betriebs- und Anlagenräume). Im Fall von Kernschmelzen (Super-GAU) kann der Sicherheitsbehälter durch unzulässigen Druckaufbau bersten. Um dies zu verhindern, wurden alle DWR-Anlagen in Deutschland mit einer gefilterten Druckentlastung („Wallmann-Ventil“) ausgestattet.

Siedewasserreaktoren der Baulinie 69, in Krümmel beispielsweise mit etwa 30 Meter Innendurchmesser, besitzen ein überwiegend kugelförmiges Containment mit rund drei Zentimetern Wandstärke. Auch diese Sicherheitsbehälter werden vor Ort zusammengeschweißt. Sie können während des Reaktorbetriebs nicht betreten werden und werden zum Schutz vor Knallgasexplosionen mit Stickstoff inertisiert. Außerdem sind sie mit einem Druckabbausystem (DAS) versehen, bei dem über Sicherheits- und Entlastungsventile Dampf in sog. Kondensationskammern strömt und dort in einer Wasservorlage kondensiert wird. Dadurch kann der Sicherheitsbehälter wesentlich kleiner ausgeführt werden.

In einigen Zentimeter Abstand von der Außenwand befindet sich meist noch eine Dichthaut aus Stahl von etwa vier Millimeter Wandstärke. Der Zwischenraum (Ringraum) wird ständig abgesaugt, um einen Unterdruck gegenüber der äußeren Atmosphäre zu halten und eine unkontrollierte Aktivitätsabgabe zu verhindern.

Der Sicherheitsbehälter ist mit Druckschleusen versehen. Diese besitzen eine innere und eine äußere Tür, welche gegeneinander so verriegelt sind, das eine Tür immer nur dann geöffnet werden kann, wenn die andere geschlossen ist und der Druckausgleich vollzogen ist. Das Betreten und Verlassen der Sicherheitsbehälter erfolgt durch Personenschleusen. Für den Notfall sind Notschleusen vorgesehen. Zum Einbringen von Material (z. B. Brennelemente) dienen Materialschleusen, die in der Regel mit einem Schleusenwagen und Panzertüren ausgestattet sind.

Zur Durchführung von Rohrleitungen und Kabeln besitzt der Sicherheitsbehälter viele Durchbrüche, die besonderer Aufmerksamkeit bedürfen. Kleine Rohrleitungen können unter Beachtung von Wärmedehnungen und Druckkräften fest eingeschweißt werden. Große Rohrleitungen werden über Kompensatoren mit eventueller Absaugung, Stickstofffüllung angeschlossen. Kabeldurchführungen können als Glaseinschmelzungen und Hartlötverbindungen ausgeführt sein.

Quellen

Kernenergie Basiswissen, Informationskreis Kernenergie, Berlin, April 2003

Siehe auch

• Sicherheit von Kernkraftwerken