Separates Brennelement-Nasslager im Kernkraftwerk Gösgen ... · Gösgen-Däniken verfügt über eine Kapazität, die eine Zwischenla-gerung von bis zu fünf Jahren erlaubt. Die Lagerkapazität

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Separates Brennelement-Nasslagerim Kernkraftwerk Gösgen-Däniken

01NasslagerGössgen 01.07.2004 9:55 Uhr Seite 1

Inhalt

1 Überblick

2 Die Gebäude2.1 Brennelement-Lagergebäude2.2 Systemtrakt2.3 Trockenkühltürme2.4 Bautechnische Anforderungen

3 Sicherheit und Schutz3.1 Schutz gegen Brand

3.2 Schutz gegen Einwirkungen von außen3.2.1 Flugzeugabsturz3.2.2 Erdbeben3.3 Strahlenschutz

4 Die Kühlung des Brennele-ment-Lagerbeckens

5 Die Lagerung der Brennele-mente

6 Die Abläufe bei der Brenn-element-Einlagerung

7 Umweltverträglichkeits-prüfung

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Herausgeber:Framatome ANP GmbHFreyeslebenstraße 191058 Erlangen, Germany

Weitere Informationen:Reinhold Klaus NGPNGTel.: +49 9131 18 9 50 57Fax: +49 9131 18 9 48 37E-Mail: [email protected]

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Überblick1

Das vorhandene Becken für die Lagerung abgebrannter Brenn-elemente im Reaktorgebäude des schweizerischen KernkraftwerksGösgen-Däniken verfügt über eine Kapazität, die eine Zwischenla-gerung von bis zu fünf Jahren erlaubt. Die Lagerkapazität erreichtin den nächsten Jahren ihre Grenzen. Sie kann jedoch durch einseparates Nasslager erweitert werden.

Eine besondere Eigenschaft dieses neuen Nasslagers ist die weitestgehend passive Kühlung des Lagerbeckens mit Naturum-lauf, das heißt ohne Zuhilfenahme von aktiven Komponenten wiePumpen. Dieses Konzept ist sicherheitstechnisch vorteilhaft undermöglicht einen wirtschaftlichen Betrieb.

Das neue Nasslager wird auf dem Gelände der Anlage Gösgen-Däniken nordwestlich des Abluftkamins, westlich der Strasse amReaktorhilfsanlagengebäude und östlich des Kraftwerkszaunserrichtet werden. Durch die unmittelbare Nähe zum Reaktorhilfs-anlagengebäude können einige Systeme – z. B. für vollentsalztesWasser (Deionat) und Lüftung – mitbenutzt werden, solange dasKraftwerk in Betrieb ist. Erst bei Stilllegung des Kernkraftwerkeswerden diese Systeme nachgerüstet, um dann für das Nasslagereinen voll autarken Betrieb zu ermöglichen.

Das Kernkraftwerk Gösgen-Däniken liegt im Kanton

Solothurn am Südufer der Aarezwischen Olten und Aarau


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Position des neuen separatenNasslagers auf dem Areal des

Kernkraftwerkes Gösgen-Däniken

Die Gebäude des neuen Nass-lagers für abgebrannte Uran-

und Mischoxid-Brennelemente

Im Endausbau fasst das Nasslager bis zu 1000 Brennelemente.Es können sowohl Uran-Brennelemente als auch Mischoxid-Brennelemente eingelagert werden.

Das Nasslager soll seinen Betrieb Anfang 2007 aufnehmen.

Die Gebäude

Das neue Nasslager für abgebrannte Brennelemente besteht ausdem Brennelement-Lagergebäude, dem angebauten Systemtraktmit Passerelle sowie zwei Trockenkühltürmen.

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Nasslager

NasslagerKühlturm

NasslagerBrennelement-Lagergebäude

NasslagerKühlturm

Schaltanlagengebäude

Hilfsanlagengebäude

NasslagerSystemtrakt mit Übergang


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2.1 Brennelement-Lagergebäude

Das Lagergebäude dient der sicheren Lagerung abgebrannterBrennelemente. Neben einem Lagerbecken und einem Behälter-becken sind dort auch wesentliche Systeme für den Betrieb sowiedie für die Lagerung notwendigen Handhabungseinrichtungenuntergebracht.

Das kubische Gebäude aus Stahlbeton hat eine Grundfläche von 17 m x 35,5 m, eine Gesamthöhe von 25 m und gründet rund 8 m tief. Das Bauwerk wird innerhalb einer Umfassungswand ausüberschnittenen Bohrpfählen erstellt. Durch diese Bohrpfähle wirddie entsprechende Standsicherheit für außergewöhnliche Einwir-kungen (siehe Kapitel 2.4) gewährleistet.

2.2 Systemtrakt

Der Systemtrakt, ein rechtwinkliger Dreieckanbau am Brennele-ment-Lagergebäude, erfüllt ausschließlich betriebliche Funktionen.In den Geschossen des Systemtrakts sind z.B. Räume für die Lüf-tungsanlage, die betriebliche Elektro- und Leittechnik und den ört-lichen Leitstand vorhanden.

Das Personal erreicht das Brennelement-Nasslager über die Pas-serelle, die das Reaktorhilfsanlagengebäude mit dem Systemtraktverbindet. Von dort gibt es einen Zugang in das Brennelement-Lagergebäude.

Durch die Lüftungsanlagen wird ein Unterdruck im Systemtraktsowie im Brennelement-Lagergebäude sichergestellt, sodass kei-nerlei luftgetragene Aktivität nach außen in die Umgebung gelan-gen kann.

Schnitt durch den Innenbereich des

Brennelement-Lagergebäudes


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2.3 Trockenkühltürme

An den beiden Stirnseiten des Brennelement-Lagergebäudesbefindet sich je ein Trockenkühlturm. Jeder Kühlturm mit einerGrundfläche von 9 m x 13 m beinhaltet im Wesentlichen die Wär-metauscher und Ventilatoren des Beckenkühlsystems. Mit einerHöhe von 24,5 m sind die ebenerdig gegründeten Kühlturmbau-werke knapp einen halben Meter niedriger als das Brennelement-Lagergebäude.

2.4 Bautechnische Anforderungen

Bei der Auslegung der Bauwerke werden neben den betrieblichenEinwirkungen (z. B. Eigenlasten, Auflasten) und den klimatischenBedingungen (z. B. Wind und Schnee) auch außergewöhnlicheEinwirkungen, so genannte Einwirkungen von außen (Erdbeben,Hochwasser, Flugzeugabsturz, Explosionsdruckwelle), berücksich-tigt. Die einzelnen Einwirkungen werden abhängig von der Gleich-zeitigkeit ihres Auftretens überlagert und bei der Dimensionierungder Bauwerke zugrunde gelegt.

Sicherheit und Schutz

An die Sicherheit des neuen Brennelement-Nasslagers in Gösgen-Däniken werden höchste Anforderungen gestellt. Alle Einrichtun-gen zur Lagerung von abgebrannten Brennelementen werden soausgeführt, dass für die gelagerten Brennelemente im bestimmungs-gemäßen Betrieb sowie bei Betriebsstörungen oder Störfällen • die Unterkritikalität sichergestellt ist,• die Nachzerfallsleistung abgeführt wird und• eine unzulässige Strahlenexposition der Bevölkerung oder des

Betriebspersonals verhindert wird.Diese Ziele werden durch ein gestaffeltes Sicherheitskonzept mitMaßnahmen zur Störfallverhinderung und Störfallbeherrschungsowie Maßnahmen zur Risikominimierung erreicht.

3.1 Schutz gegen Brand

Die Brandschutzmassnahmen werden auf Basis der gesetzlichenVorschriften, Regelwerke und Richtlinien gemäß VKF (VereinigteKantonale Feuerversicherung) festgelegt, mit dem Ziel:• Brände zu verhindern bzw. ihre Ausbreitung zu begrenzen• Brände frühzeitig zu erkennen, um eine schnelle und effektive

Brandbekämpfung zu ermöglichen.

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Durch bautechnische sowie anlagentechnische Schutzmaßnah-men werden diese Vorgaben realisiert. Beispielsweise werden dasBrennelement-Lagergebäude, der Systemtrakt und die beidenKühltürme als Brandabschnitte voneinander getrennt und auchinnerhalb der Gebäude selbst werden einzelne Bereiche als weite-re Brandabschnitte ausgeführt.

3.2 Schutz gegen Einwirkungen von außen

Das Konzept zum Schutz der Anlage gegen Einwirkungen vonaußen besteht aus aufeinander abgestimmten Kombinationen vonorganisatorischen, anlagentechnischen und baulichen Schutzmaß-nahmen, die den sicherheitstechnischen Anforderungen des Nass-lagers Rechnung tragen. Je nach Art der äußeren Einwirkungergeben sich unterschiedliche Schutzmaßnahmen:• Das Erdbeben ist ein großflächiges Ereignis und wirkt auf alle

Anlagenteile und auf die Umgebung des Nasslagers.• Der Flugzeugabsturz und dadurch hervorgerufene Erschütter-

ungen, die Wirkung von Flugzeugtrümmern und Treibstoffbrand stellen eine örtlich begrenzte Einwirkung für das Nasslager dar.

Außer Erdbeben und Flugzeugabsturz werden auch die Einwirkun-gen Explosionsdruckwelle, Hochwasser, Blitz, Wind, Eis, Schneeund Brand außerhalb des Nasslagers auf das Nasslager betrachtet.

3.2.1 Flugzeugabsturz

Obwohl das Aktivitätsinventar des Nasslagers wesentlich geringerist als das von Leistungsreaktoren, wird bei der Auslegung dieRichtlinie HSK-R-102/d, wie sie für Kernkraftwerke Gültigkeit hat,zugrunde gelegt.

Das Brennelement-Lagergebäude wird baulich gegen Flugzeugab-sturz gesichert. Die Außenstrukturen des Gebäudes werden inVollschutzdicke (mindestens 1,5 m) ausgelegt. Zur Reduzierungder induzierten Erschütterungen bei Flugzugabsturz – insbesonde-re auf das Brennelement-Lagerbecken und die Gestelle mit denBrennelementen – sind die inneren Gebäudestrukturen von denAußenwänden getrennt. Erschütterungen sind somit nur über dieFundamentplatte übertragbar, werden jedoch über ein Feder-Dämpfersystem vermindert.


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3.2.2 Erdbeben

Bei Auftreten von Erdbeben werden die Einrichtungen des Nassla-gers durch induzierte Erschütterungen beansprucht. Durch eineentsprechende Auslegung wird die Sicherheit des Nasslagersgewährleistet.• Die Kritikalitätssicherheit der Brennelemente wird durch den

Erhalt der Gestell-Geometrie sichergestellt. • Zur Kühlung der Brennelemente ist eine ausreichende Wasser-

überdeckung vorhanden, die durch die Integrität des Brenn-element-Lagerbeckens sichergestellt wird. Die Nachwärme-abfuhr erfolgt über das passive Beckenkühlsystem.

• Der Aktivitätseinschluss wird durch die Standsicherheit der Brennelement-Lagergestelle und die Integrität der Brenn-elemente sowie des Beckens gewährleistet.

3.3 Strahlenschutz

Das Strahlenschutzkonzept ist auf die Richtlinien der schweizeri-schen Aufsichtsbehörden ausgerichtet und hier insbesondere aufdie HSK-Richtlinie R-07 und die HSK-Richtline R-11. Sowohl fürden normalen Betrieb des Nasslagers als auch für denkbare Stör-fälle werden die Sicherheitsanforderungen zum Schutz des Kraft-werkspersonals und der in der Umgebung der Anlage lebendenBevölkerung erfüllt.

Die realen radioaktiven Ableitungen mit Luft und Wasser aus derAnlage Gösgen werden durch die konservativ berechneten Ablei-tungen aus dem Nasslager nur geringfügig erhöht und die zulässi-gen Grenzwerte für radioaktive Abgabe mit Wasser und Luft beiweitem unterschritten. Eine potenzielle durch das Nasslager verur-sachte Strahlenexposition von Personen in der Umgebung istdaher vernachlässigbar gering.

Die Kühlung des Brennelemente-Lagerbeckens

Aufgabe des Beckenkühlsystems ist die Nachwärmeabfuhr ausdem Brennelement-Lagerbecken im Normalbetrieb und nach Stör-fällen.

Das Beckenkühlsystem besteht aus vier symmetrisch aufgebautenunabhängigen Strängen, wobei jeweils zwei Stränge einem Kühl-turm zugeordnet sind. Als Kühlmittel im Lagerbecken dient Deio-nat. Über einen Zwischenkühlkreislauf, der betrieblich als auchnach Störfällen im Naturumlauf arbeitet, wird die Wärme nachaußen in die Umgebung transportiert. Das Zwischenkühlmittel

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(Deionat mit Frostschutz) strömt dabei über im Lagerbecken ein-gehängte Wärmetauscher und weiter zu den beiden Kühltürmen,wo es über Wasser-Luft-Wärmetauscher die Wärme an die Luftmittels Naturzug abgibt. Nur bei fast vollem Brennelement-Lager-becken und bei sehr hohen Umgebungstemperaturen wird dieLuftzirkulation im Kühlturm mittels Ventilatoren unterstützt.

Aufgrund der passiven Funktionsweise des Beckenkühlsystemsbei Störfällen ist eine Notstromversorgung ausschließlich für diesicherheitstechnisch wichtige Instrumentierung erforderlich. Diesewird über eine unterbrechungsfreie Stromversorgung bestehendaus Batterien gewährleistet.

Die sicherheitstechnisch wichtigen Messwerte für Temperatur undFüllstand im Lagerbecken sowie der Druck im Kühlsystem werdenim Kommandoraum des Kernkraftwerkes und zusätzlich örtlichangezeigt.

Aufgrund der Niederdruckauslegung und der Qualität des vier-strängigen Beckenkühlsystems sowie der passiven Funktions-weise ist von einem Ausfall nicht auszugehen. Unabhängig davonsteht aber für sehr unwahrscheinliche Ereignisse zusätzlich einAccident-Management-System zur Verfügung.

Aufbau des Beckenkühlsystemsmit einem der beiden Kühltürme

Schematische Darstellung desBeckenkühlsystems

Kühlturm I

Kühlturm II

Lagerbecken


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Im Lagerbecken werden die Brennelemente in Kompaktlagerge-stellen gelagert. Durch die natürliche Konvektion im Lagerbeckenwird das Lagergestell von unten durchströmt und die Brennele-mente werden gekühlt.

Die Brennelemente sind im Lagergestell so angeordnet, dass auf-grund des gegenseitigen Abstands der Brennelemente und derNeutronen absorbierenden Absorberschächte in den Lagergestel-len die Unterkritikalität immer gewährleistet ist.

Im Becken integrierte Reinigungssysteme reinigen das Becken-wasser, damit bei der Handhabung der Brennelemente guteSichtverhältnisse für die Betriebsmannschaft gegeben sind. Umdie Aktivitätskonzentration und damit die Dosisleistung auf derBedienbühne und am Beckenrand zum Schutze des Betriebsper-sonals gering zu halten, steht bei Bedarf eine Filtereinrichtung zurionalen Reinigung des Beckenwassers zur Verfügung.

Blick auf ein Nasslagerbeckenwährend der Einbringung einesKompaktlagergestelles

Die Einlagerung von abgebrann-ten Brennelementen

Die Abläufe bei der Brennelement-Einlagerung

Die Brennelemente werden aus dem Kraftwerk über das betriebs-interne Schienensystem auf einem Schwerlasthofwagen in denüblichen Brennelement-Transportbehältern angeliefert, wobeisowohl Nass- als auch Trockentransporte realisiert werden kön-nen. Die Transportbehälter werden horizontal liegend in dasBrennelement-Lagergebäude gefahren.

Im Eingangsbereich wird der Transportbehälter senkrecht aufge-richtet und in dieser Position über eine Deckenluke auf den Beckenflur und von da in das Behälterbecken gebracht. Mit einerBrennelement-Handhabungsvorrichtung, die von einer Brücke ausbedient wird, werden die Brennelemente aus dem Transportbehäl-ter entladen.

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Die Lagerung der Brennelemente5

Umweltverträglichkeitsprüfung

Es wurde eine Umweltverträglichkeitsprüfung mit positivem Ergeb-nis durchgeführt. Durch den Betrieb des Nasslagers ergeben sichkeine Auswirkungen auf die Umgebung.

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