Hans-Georg Willschütz
PreussenElektra GmbH, Kernkraftwerk Stade Bassenflether Chaussee, 21682 Stade
hans-georg.willschuetz@preussenelektra.de
Florian Lorenzen, Peter Kreft und Marco Albers PreussenElektra GmbH, Kernkraftwerk Stade Bassenflether Chaussee, 21682 Stade florian.lorenzen@preussenelektra.de
Stephan Bergander Tiefenbach Oberflächentechnik GmbH Industriestraße 14, 21640 Horneburg
KURZFASSUNG
Das Kernkraftwerk Stade (KKS) befindet sich in den letzten Schritten auf dem Weg zur Entlassung aus dem Atomgesetz. Ein wesentlicher Schritt hierzu ist die Herstellung der Freigabefähigkeit des SHB und aller anderen bis zum konventionellen Abriss im Reaktorgebäude verbleibenden Komponenten, sowie der Nachweis der Freigabefähigeit entsprechend der Strahlenschutzverordnung. In diesem Beitrag werden die spezifische Ausgangssituation im KKS, die Vorgehensweise und die spezifischen technischen Lösungen auf diesem Weg dargestellt.
KEYWORDS
KWU-Druckwasserreaktor, Sicherheitsbehälter, Vorbereitung der Freigabe in Einbaulage
EINLEITUNG
Das Kernkraftwerk Stade wurde 2003 außer Betrieb genommen und befindet sich seit 2005 im Rückbau. Aufgrund von nicht genau eingrenzbaren Kontaminationsbefunden im Jahre 2014 im Beton in der unteren Kalotte des Sicherheitsbehälters (SHB) hat PreussenElektra sich im Fall des KKS entschieden, die gesamten Gebäudestrukturen innerhalb des SHB abzubauen. Diese Arbeiten im Reaktorgebäude sind seit 2022 abgeschlossen.
Parallel dazu erfolgte in den verbleibenden Räumen des Reaktorgebäudes sowie im Hilfsanlagengebäude die sogenannte „Standard“-Gebäudedekontamination und -freigabe (GeDuF), wobei diese Arbeiten bereits vor dem Betonabbau begonnen hatten und in 2024 abgeschlossen werden sollen.
Erst danach kann der Freigabeantrag zum Abriss der beiden ehemaligen Kontrollbereichsgebäude gestellt werden. Um diesen Antrag stellen zu können, ist es jedoch erforderlich, dass sämtliche Bauteile oder Komponenten innerhalb des Reaktorgebäudes, die bis zum Abriss in Einbaulage verbleiben, dekontaminiert, bewertet und freigegeben sind. Hierzu wurden im KKS die notwendigen Tätigkeiten im Rahmen der sogenannten Sonderprojekte zusammengefasst und durchgeführt.
AUSGANGSZUSTAND UND VORGEHENSWEISE
Lange vor Abschluss des Betonabbaus aus dem SHB wurde analysiert, in welchem Zustand das Reaktorgebäude dann sein würde und welcher Zustand danach noch herzustellen ist, damit
Freigabemessungen möglich sind. Neben den radiologischen Fragestellungen bzw. Zielgrößen sind große Herausforderungen in zeitlicher, räumlicher, arbeitssicherheitstechnischer und logistischer Hinsicht an den Schnittstellen zwischen den verschiedenen Gewerken zu beachten und während der Durchführung nachzujustieren.
Insbesondere die Dimensionen des leeren SHB erforderten neue technische Lösungen. Nachfolgend sind die Eckdaten des SHB aus Stahl aufgeführt:
- Durchmesser 48,0 m,
- „Normal“-Wanddicke 30 mm,
- freie innere und äußere Oberfläche 12.000 m² sowie
- Gesamtgewicht 1.700 Mg
Um das zeitliche und finanzielle Risiko für die noch durchzuführenden Maßnahmen auf dem Weg zur Freigabe zu begrenzen, wurden sogenannte „Freigabekonzepte“ und Technologien sowie Schrittfolgen entwickelt. Nach verschiedenen Testarbeiten und Messungen konnten diese Konzepte untereinander abgegrenzt werden und der Behörde und dem Sachverständigen vorgestellt werden. Wobei insbesondere ganz zu Beginn aber auch später das Kraftwerkspersonal und die Auftragnehmer nicht sicher sein konnten, ob der vorgesehene Weg zum Ziel führt bzw. werden wird.
In Abbildung 1 ist eine Ansicht des SHB und der weiteren zu betrachtenden Sonderstrukturen im Reaktorgebäude wiedergegeben. Schließlich wurden folgende 5 Freigabekonzepte eingereicht und weiterverfolgt:
- Äußere Einspannstelle des SHB
- SHB Personenschleuse und äußerer Drehleiter
- Innenseite der Reaktorgebäudebetonkuppel
- Materialschleuse
- Halbportalkran UQ23
Für diese Komponenten soll eine Freigabe in Einbaulage erzielt werden. Für die in Abbildung 1 auch dargestellte Transportfahrbahn wurde das Konzept nicht weiter verfolgt, sondern die Fahrbahn wurde demontiert. Die unter 1 bis 3 aufgeführten Komponenten bestehen seit der Inbetriebnahme des KKS im Jahre 1972. Die Materialschleuse wurde nach Abschaltung für den Ausbau der Dampferzeuger neu errichtet und der Halbportalkran UQ23 wurde erst 2017 direkt an den SHB montiert, um damit die Betonstrukturen innerhalb des SHB abbauen zu können.
Die prinzipielle Vorgehensweise zur Umsetzung der Freigabekonzepte wurde wie folgt gegliedert:
- Vor-Ort-Aufnahme sämtlicher Strukturen und Erfassung in Berichtsform
- Konzeptentwurf mit vorgesehener Aufteilung zwischen den Einzelkonzepten
- Praktische Konzeptüberprüfung (z.B. technische Machbarkeit, Dekontaminationserfolg)
- Konzepteinreichung und -vorstellung für Sachverständigen und Behörde
- Stellungnahme des Sachverständigen
- Zustimmung durch Behörde
- Reinigung und Entschichtung der Oberflächen oder Komponenten
- Erstellung und Einreichung von Mess- und Probenahmeplänen
- Prüfung und Testierung durch den Sachverständigen
- Durchführung der Messungen und Probenahmen
- Erstellung und Einreichung des Berichts zur Entscheidungsmessung
- Stellungnahme des Sachverständigen
- Zustimmung durch Behörde
TECHNISCHE DURCHFÜHRUNG UND STAND
Die enorme Dimension auf der Innenseite des leeren SHB aber auch die großen Höhen auf der Außenseite führten nach entsprechender Abwägung einerseits zum Einsatz von Höhenkletterern und andererseits von fernsteuerbaren Magnetcrawlern. Die Höhenkletterer haben alle Bereiche gereinigt bzw. entschichtet, die für die Magnetcrawler nicht erreichbar waren. Außerdem haben sie über 700 Anschweißeisen auf den großen Flächen entfernt, so dass für die Magnetcrawler passierbare bzw. bearbeitbare Flächen entstanden.
Die unterschiedlich großen Magnetcrawler wurden mit entsprechenden Anbauten für mehrere Funktionen eingesetzt:
- Visuelle Inspektion (insbesondere im engen Spalt der äußeren Einspannstelle)
- Reinigen von Oberflächen (trocken und/oder nass absaugen)
- Wasserstrahlhöchstdruckentschichten von Oberflächen
- Positionierung von Messgeräten in engen Spalten und großen Höhen
Mit Stand Ende 2023 sind alle Flächen gereinigt und alle betroffenen Flächen entschichtet. Da parallel alle anderen Grobdekontarbeiten im Reaktorgebäude abgeschlossen wurden, konnte Ende 2023 der gesamte Kontrollbereich im Reaktorgebäude zum Überwachungsbereich umgewidmet werden. In 2024 sollen alle Messungen und Probenahmen abgeschlossen werden und die Berichte zur Entscheidungsmessung eingereicht und geprüft werden.
Bei den Voruntersuchungen hatte sich gezeigt, dass es sinnvoll ist, zunächst trocken bzw. nass den Staub, der insbesondere aus den Rückbauarbeiten des Betons im SHB enstand und sich auf den hier betrachteten Oberflächen anlagerte, von den Flächen abzusaugen, um danach wo erforderlich die Entschichtung durchzuführen. Denn so wurde erreicht, dass der bei der Wasserstrahlhöchst- druckentschichtung anfallende Filterkuchen sehr geringe Aktivitätswerte aufwies. Die zu entfernende helle Dekotbeschichtung auf der Innenseite des SHB wies zudem eine hohe PCB-Belastung auf.
Abbildung 2 zeigt den SHB innen nach Beginn der händischen Entschichtungsarbeiten z.B. im Bereich der ehemaligen Druckglasdurchführungen. Abbildung 3 zeigt Höhenkletterer im Seil bei der Entfernung von Anschweißeisen, die beim Bau des Kraftwerks dazu dienten, Gerüste einzuhängen. Im Betrieb des Kraftwerks waren die Anschweißeisen ohne Funktion, sie mussten jedoch entfernt werden, damit durch
sie verdeckte Flächen für den Crawler zugänglich wurden. Unterhalb der Höhenkletterer lassen sich die Staubanhaftungen an den unterschiedlichen Helligkeiten erkennen. Abbildung 4 zeigt den Fortschritt der Entschichtung mit dem Crawler. Der mit Permanentmagneten am SHB haftende Crawler wurde für den Fall eines Absturzes zusätzlich am Kran UQ23 gesichert. Gleichzeitig nahm der Kran den Großteil der Gewichtsbelastung durch die Medienleitungen (Druckwasser, Brauchwasser, Strom) auf. Für die
„Crawler-Fahrt“ waren somit ein Crawlerfahrer und ein Kranfahrer erforderlich.
Damit möglichst wenig Wasser erforderlich wurde, wurde das Brauchwasser durch eine aufwändige Filterstrecke geleitet. Das gereinigte Wasser wurde in Puffertanks gelagert und schadstofftechnisch und radiologisch beprobt, damit eine potentielle Querkontamination ausgeschlossen werden konnte. Erst
nach Freigabe zur Wiederverwendung wurde das Wasser eines Puffertanks erneut genutzt. Die Filterstrecke war so effektiv, dass kein Wasser aus radiologischer Sicht verworfen werden musste.
Zur Zeit wird der Crawler mit In-Situ-Messtechnik bestückt dazu genutzt die Freigabemessungen durchzuführen. Die Messungen sollen in der ersten Hälfte des Jahres 2024 abgeschlossen werden.
ZUSAMMENFASSUNG
Das Kernkraftwerk Stade (KKS) befindet sich in den letzten Schritten auf dem Weg zur Entlassung aus dem Atomgesetz. Ein wesentlicher Schritt hierzu ist die Herstellung der Freigabefähigkeit des SHB und aller anderen bis zum konventionellen Abriss im Reaktorgebäude verbleibenden Komponenten, sowie der Nachweis der Freigabefähigeit entsprechend der Strahlenschutzverordnung. Für die besondere Ausgangssituation im KKS wurde hierzu eine spezifische Vorgehensweise entwickelt und spezielle technische Lösungen angewendet, die es ermöglichten, in großen Höhen und in großflächigen engen Spalten Inspektionen, Reinigungs- und Entschichtungsarbeiten sowie Messungen durchführen zu können. Insgesamt scheint diese „First of its kind“-Vorgehensweise nach dem aktuellen Stand zum Erfolg zu führen: die Dekontamination ist abgeschlossen und die Messungen weisen bislang eine Freigabefähigkeit auf.
DANKSAGUNG
Das KKS bedankt sich bei den Firmen Brenk Systemplanung GmbH und Tiefenbach Oberflächentechnik GmbH für die gute Zusammenarbeit.
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