Der Fall Leibstadt

Störfälle im AKW geben seit 20 Jahren zu reden. Gegner fordern, den Betrieb einzustellen, solange die Ursachen nicht geklärt sind. Für Nuklearexperten ist das nicht zwingend.

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Es ist ein kleines Grüppchen der Grünen Partei, das am vergangenen Samstag vor dem Kühlturm des Atomkraftwerks Leibstadt gegen die Wiederaufnahme des Betriebs protestiert. Zwei Tage zuvor übergab Grünen-Nationalrat Balthasar Glättli dem Eidgenössischen Nuklearsicherheitsinspektorat (Ensi) zwei Kartonkisten mit über 16'000 Unterschriften einer Petition, die verlangt, mit der Aufschaltung des AKW zuzuwarten. Auch Greenpeace und die Schweizerische Energie-Stiftung (SES) kritisieren, ein Betrieb der Anlage sei unverantwortlich ohne restlose Klärung der Ursachen für die Schäden an den Brennstäben. Am Freitag gibt das Ensi den Betreibern von Leibstadt trotzdem die Genehmigung für einen Neustart.

Dieser währt nicht lange: Während der Reaktor langsam hochgefahren wird, gibt es eine technische Störung in der Abgasanlage. Der Reaktor wird manuell abgeschaltet. Das Ensi informiert: «Der Ausfall der Abgasanlage hatte keine erhöhte Freisetzung von radioaktiven Stoffen zur Folge. Alle Grenzwerte wurden jederzeit eingehalten.» Solche Vorkommnisse seien «nichts Ungewöhnliches und die Betriebsvorschriften» darauf ausgelegt. Entwarnung. Seit gestern ist das Atomkraftwerk wieder am Netz.

Weit über dem Grenzwert

Die Störfälle in Leibstadt geben zu reden. Und das seit langem. Vor 20 Jahren, im Juli 1997, informiert die Hauptabteilung für Sicherheit der Kernanlagen (HSK) – die Vorgängerin des Ensi – über eine unüblich starke lokale Oxidation an verschiedenen Hüllrohren von Brennstäben, die vier bis fünf Jahre im Einsatz waren. Der Volksmund spricht von Rost. Die oxidierte Schicht der Hüllrohre darf gemäss Vorschriften nicht dicker als 0,1 Millimeter sein. 1997 werden Stellen entdeckt, die den Grenzwert bis um das Vierfache überschreiten. Ähnliche Befunde werden damals auch in Anlagen in Schweden und Finnland gemacht.

Solche Prozesse sind gemäss HSK üblich, doch nicht in diesem Ausmass. Die HSK verlangt vom Betreiber, die thermische Leistung der Anlage zu reduzieren. Es dürfen vorläufig keine Brennelemente mehr in den Reaktorkernen eingesetzt werden, die mehr als drei Jahre im Einsatz waren. Die Schäden an den Brennstäben kommen zu einem schlechten Zeitpunkt. Das AKW hatte im Sommer 1992 beim Eidgenössischen Verkehrs- und Energiewirtschaftsdepartement ein Gesuch für eine Leistungserhöhung eingereicht. Gegen 5500 Einzelpersonen, Organisationen und Gemeinden protestieren dagegen mit einer Beschwerde.

Fünf Jahre später lehnt die HSK das Gesuch für eine Leistungserhöhung ab. In der Pressemitteilung heisst es: «Nach Auffassung der HSK und der Kommission für die Sicherheit der Kernanlagen (KSA) ist eine Leistungserhöhung bei gleichzeitigem Auftreten von grösseren Brennelementschäden nicht zu verantworten, auch wenn ein direkter Zusammenhang zwischen den Brennelementproblemen und der Leistungserhöhung nicht zwingend ist.»

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Die Schweizerische Energie-Stiftung fordert, den Atomreaktor aus Sicherheitsgründen sofort abzuschalten. Greenpeace verlangt sogar, das AKW ganz stillzulegen. Leibstadt war 1997 erst seit 13 Jahren in Betrieb. Das HSK stuft den Befund damals auf dem tiefen Level 1 der so genannten Ines-Skala ein, als Ereignis, das zu erheblichen Folgen führen kann. Leibstadt ging aber nie ausserordentlich vom Netz.

Dafür wird eine umfangreiche Untersuchung gestartet. ABB Atom initiiert eine Taskforce, die Studien in Leibstadt und neun ausländischen Siedewasser­anlagen durchführt. Untersuchungen im Labor des Paul-Scherrer-Instituts in Villigen zeigen schliesslich, dass die Chemie im Reaktorwasser einen grossen Einfluss auf die Korrosionsanfälligkeit hat. Die Betreiber verändern daraufhin dessen Zusammensetzung. Später werden bei den Hüllrohren, die aus einer Zirkoniumlegierung bestehen, neue Materialien eingesetzt. Mit Erfolg. So wird die elektrische Leistung des Atomkraftwerks zwischen 1998 und 2002 von 960 auf 1165 Megawatt erhöht. Die HSK schreibt in einem Bericht 2001: «Aus Sicht der Hüllrohrkorrosion ist das Problem der erhöhten lokalen Korrosion im Kernkraftwerk Leibstadt gelöst.» Die Autoren geben aber zu, dass die «Aufklärung der grundlegenden Mechanismen noch nicht befriedigend gelungen ist.»

Die Geschichte wiederholt sich

Nun, 20 Jahre später, wiederholt sich die Situation. Wieder werden Hüllrohre mit Korrosionsspuren entdeckt. Die Symptome sind Verfärbungen. Die Ursache: eine unzureichende Kühlung. Die Brennelemente stehen in einem Siedewasserreaktor im Kühlwasser. Die Brennstäbe werden dabei permanent umspült. Sie geben die Wärme aus der Kernspaltung direkt an das Reaktorwasser ab, das dann zu sieden beginnt. Der Dampf wird an die Turbinen weitergeleitet, welche den Stromgenerator antreiben. Nun waren einzelne Stellen einiger Hüllrohre nicht mehr vollständig mit einem Wasserfilm bedeckt, erklärt das Ensi. Experten sprechen von Dryout, einem Austrocknen der Oberfläche, was zu einer Überhitzung des Hüllrohrs führt. An solchen Stellen tritt eine beschleunigte Oxidation ein. Die Betreiber von Leibstadt stellen 2015 fest, dass ein Brennstabschaden aus dem Jahr 2014 auf ein Dryout zurückzuführen ist. Damals war die Korrosion so stark fortgeschritten, dass radioaktive Stoffe in das kühlende Reaktorwasser austraten. Das Ensi versichert: «Sollte es zu einem Hüllrohrschaden kommen, stellt das noch keine Gefahr für Mensch und Umwelt dar.»

Geringes Risiko

Das AKW reagiert mit entsprechenden Massnahmen. Ein Jahr später, im August 2016, inspizieren die Betreiber im Rahmen der Jahreshauptrevision gezielt Brennelemente. Sie stellen dabei eine grössere Anzahl Stellen fest, die verstärkt oxidiert sind. Insgesamt inspizieren Experten über 200 Brennelemente mit fast 20'000 Brennstäben aus verschiedenen Zyklen. Bei den Brennelementen des Betriebsjahres 2015/16 werden an 30 Brennstäben problematische Stellen entdeckt. Der Kernreaktor von Leibstadt enthält rund 62'000 Brennstäbe. Das heisst: Rund 0,05 Prozent der Brennstäbe im Kern sind betroffen.

Das Ensi setzt die Vorkommnisse wie vor 20 Jahren auf die tiefe Risikostufe 1. Ein Grund liegt im Sicherheitskonzept: Ist ein Brennstab stark beschädigt, treten zuerst radioaktive Spaltgase ins Kühlwasser des Reaktors aus. Nimmt der Schaden weiter zu, können radioaktive Stoffe aus dem Brennstab ausgewaschen werden. Nur die flüchtigen Stoffe gelangen ungehindert mit dem Dampf an die Turbine, dabei wird der Wasser-Dampf-Kreislauf radioaktiv belastet. Die Menge an radioaktiven Gasen wird rund um die Uhr überwacht. Dazu schreibt das Ensi: «Dies führt nicht zu einer nennenswerten Freisetzung in die Umwelt, da das Kühlmittel im Betrieb immer in einem geschlossenen Kreislauf bleibt.» Radioaktive Stoffe seien im Kühlmittel unerwünscht, stellten aber keine Gefahr dar.

Leibstadt war ein halbes Jahr ausser Betrieb und ist nun wieder am Netz. Die Betreiber haben laut Ensi ein «umfangreiches und systematisches» Inspektionsprogramm durchgeführt und daraus Massnahmen abgeleitet, um künftig solche verstärkten lokalen Überhitzungen zu verhindern. Die Betreiber müssen unter anderem die thermische Leistung in Brennelementen senken. Zudem wird der Kerndurchsatz begrenzt. Das ist die Menge an Wasser, die pro Zeiteinheit durch den Kernreaktor gepumpt wird. Das Ensi ist überzeugt, dass so künftig Dryouts ausgeschlossen werden können.

«Nur unvollständig verstanden»

Das Ensi hält sich bei der Genehmigung an das Gesetz. Unter anderem heisst es in der Kernenergieverordnung: «Zur Beherrschung von Störfällen ist die Anlage derart auszulegen, dass keine unzulässigen radiologischen Auswirkungen in der Umgebung der Anlage entstehen.»

Für die Schweizerische Energie-Stiftung ist das zu wenig. Solche Störungen müssten restlos geklärt werden, bevor eine Anlage wieder ans Netz dürfe. Das Ensi gibt zu, dass «detaillierte physikalische Mechanismen, die in Leibstadt zum Dryout führten», noch nicht bekannt sind. Bei vielen technischen Anwendungen spielten sich aber physikalische Einzelphänomen ab, die nur unvollständig verstanden seien und daher mathematisch auch nur begrenzt beschrieben werden können. Doch dieses Detailwissen braucht es laut Ensi nicht zwingend. Die Physik sei auch mit den bisherigen Erfahrungen und den aktuellen Inspektionsergebnissen «summarisch gut erklärbar». Trotzdem fordert das Ensi vom Betreiber weitere Untersuchungen.

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Das AKW Leibstadt in Zahlen

Frage 1 von 13:

Leibstadt soll heute Abend nach einem Unterbruch von rund einem halben Jahr wieder ans Netz gehen. Wie viel ungefähr hat dieser Stillstand pro Tag gekostet?

40'000 Franken

400'000 Franken

1 Million Franken

(Tages-Anzeiger)

Erstellt: 20.02.2017, 22:04 Uhr

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