Verbesserte Sicherheit für Europas Kernkraftwerke
Brennbare Gase stellen in Kernkraftwerken ein großes Sicherheitsrisiko dar. Bei einem schweren Unfall könnten sich diese Gase entzünden und explodieren, was zur Freisetzung radioaktiver Stoffe führen könnte. „Nach den Unfällen in den Kernkraftwerken Three Mile Island(öffnet in neuem Fenster) und Fukushima Daiichi(öffnet in neuem Fenster) wurden sowohl in der Forschung als auch in der Atomindustrie große Anstrengungen unternommen, um die durch Wasserstoffverbrennung im Reaktorsicherheitsbehälter verursachten potenziellen Gefahren zu bekämpfen“, erklärt Gonzalo Jimenez, außerordentlicher Professor an der Polytechnischen Universität Madrid (UPM). „Ein Ereignis dieser Art kann die Integrität der letzten physischen Barrieren des Kraftwerks gefährden.“ Im Rahmen des EU-finanzierten Projekts AMHYCO(öffnet in neuem Fenster) haben die Forschende mithilfe von Experimenten und Simulationen unser Wissen über die Verbrennungsgefahr durch Gemische aus Wasserstoff (H2) und Kohlenmonoxid (CO) erweitert, die in der Spätphase eines schweren Unfalls eintreten kann. Ziel von AMHYCO war es, die vorhandenen Leitlinien für das Management schwerer Unfälle zu aktualisieren, die den Betreibern bei Ereignissen dieser Art als Handlungsempfehlung dienen. Im Zuge des Projekts wurden praktische Methoden zur Verringerung der Bedrohung durch brennbare Gase untersucht, die auch zur Verbesserung der Sicherheit in anderen Bereichen beitragen könnten. „Die Verbrennungsgefahr, insbesondere von Wasserstoffverpuffungen oder gar Detonationen, betrifft nicht nur Kernkraftwerke, sondern auch viele andere Industriezweige, von Chemiefabriken bis hin zu Wasserstofftransport- und -speicheranlagen“, berichtet Jimenez, Koordinator des Projekts AMHYCO.
Leitlinien für das Management schwerer Unfälle verbessern
Das AMHYCO-Team verfolgte das Ziel, die Maßnahmen der Betreiber zu verbessern. Dazu erweiterte es sein Wissen über die Verbrennungsgrade von H2/CO-Gemischen und gab Empfehlungen für den Betrieb von Kühlsystemen für Reaktorsicherheitsbehälter unter den Bedingungen eines schweren Unfalls. „Dadurch wird das Risiko einer Verbrennung vermieden, während gleichzeitig die Kühlsysteme den Druck- und Temperaturanstieg im Reaktorsicherheitsbehälter begrenzen“, fügt Jimenez hinzu. Das Team erarbeitete außerdem Empfehlungen auf der Grundlage einer Reihe von Langzeitsimulationen in Bezug auf Schwellenwerte für den Betrieb des Sicherheitssystems, einschließlich Zeitrahmen für die Entlüftung und die Neupositionierung von Überwachungssensoren und passiven autokatalytischen Rekombinatoren (PAR), die während eines Unfalls H2 aus dem Reaktorsicherheitsbehälter entfernen.
Die experimentellen Verbrennungsdatenbank erweitern
Die Projektarbeit erbrachte mehrere wichtige Ergebnisse. Das erste war die Schaffung einer neuen Korrelation für passive autokatalytische Rekombinatoren, der AMHYCO PAR Korrelation(öffnet in neuem Fenster), die die bisherige Korrelation für die Spätphase schwerer Unfälle erheblich verbessert. Das zweite wichtige Ergebnis war die Erweiterung der experimentellen Verbrennungsdatenbank auf H2/CO-Gemische. „Somit wurde die Vorhersage der Entflammbarkeitsgrenzen verbessert, insbesondere in der Phase des Unfalls außerhalb des Behälters, in der die atmosphärischen Bedingungen innerhalb des Reaktorsicherheitsbehälters weniger erforscht sind“, erklärt Jimenez. Das Team erarbeitete außerdem eine neue Methodik zur Verbesserung der Simulationen schwerer Unfälle im Reaktorsicherheitsbehälter sowie eine Reihe von Empfehlungen für Leitlinien für das Management schwerer Unfälle für Sicherheitsmaßnahmen und Abhilfesysteme. „Diese werden wahrscheinlich einen spürbaren Einfluss darauf haben, wie Kernkraftwerke in naher Zukunft das Verbrennungsmanagement angehen“, merkt Jimenez an.
Neues Wissen rund um die Erhöhung der nuklearen Sicherheit verbreiten
Obwohl das Projekt abgeschlossen ist, wird es in den kommenden Monaten zahlreiche Folgeveranstaltungen geben. Dazu gehören drei Doktorandinnen und Doktoranden, die ihre Dissertationen verteidigen, mehrere wissenschaftliche Arbeiten für Fachzeitschriften und Konferenzbeiträge, die demnächst in akademischen Journalen veröffentlicht werden, und die Freigabe aller nicht eingeschränkten Projektergebnisse für die allgemeine Öffentlichkeit. Wichtige an der Entwicklung von Leitlinien für das Management schwerer Unfälle Beteiligte, Kernkraftwerkseigentümer und Aufsichtsbehörden in mehreren Ländern werden ebenfalls über die Empfehlungen zur Verbesserung der Leitlinien für das Management schwerer Unfälle informiert werden. „Die AMHYCO-Gemeinschaft ist bereit, sich auf zukünftige Aufforderungen der Europäischen Kommission zur Einreichung von Vorschlägen hin zu bewerben, um weiter daran zu arbeiten, die Kernenergie noch stärker gegenüber den Gefahren der Verbrennung bei schweren Störfällen abzusichern“, betont Jimenez.
