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15 März 2011

Der systematische Fehler in den Genehmigungsverfahren der AKW oder warum der Super GAU wahrscheinlicher ist als versprochen

Bei der Entwicklung und Genehmigung der Atomkraftwerken war und ist die Wahrscheinlichkeit eines katastrophalen Unfalls eine zentrale Größe. Sie bemisst das sogenannte Restrisiko, das von der Bevölkerung getragen werden muss.

Um überhaupt Aussagen zur Zuverlässigkeit einer Komponente machen zu können, werden in Atomkraftwerken nur Techniken eingesetzt, die es schon eine geraume Zeit gibt. Insoweit ist ein AKW schon bei seiner Inbetriebnahme ein Technikmuseum.

Anschließend wird determiniert, welche Eigenschaften notwendig sind, um die Sicherheit zu gewährleisten. Auch das ist recht simpel. Primär ist, das die gasförmigen, flüssigen und festen Reaktionsprodukte so lange nicht freigesetzt werden, bis deren Radioaktivität so weit abgeklungen ist, das sie die Biosphäre nicht beeinträchtigen. Daraus ergeben sich sekundäre Forderungen, wie zum Beispiel das die Steuerung der Kettenreaktion zur Spaltung des Brennstoffs nie außer Kontrolle geraten darf oder die erzeugte Wärme immer Zuverlässig abgeführt werden muss. Dabei ist von besonderen Gewicht, das nach dem Abschalten des Reaktors, also dem Stopp der Kettenreaktion und damit der Spaltung von Atomen, noch weiterhin 7% der Leistung des AKW freigesetzt werden. Diese Wärme entstammt der Radioaktivität der Spaltprodukte. Nach einem Tag hat sich diese Leistung um ca eine Größenordnung verringert. Der Abfall wird dann immer langsamer, bis er in die Langzeitstrahlung des Atommülls übergeht.

Wie kommt man jetzt zu der notwendigen Sicherheit der Anlage? Man weiß, das eine Komponente zum Beispiel im statistischen Mittel etwa rund alle 3 Jahre, also sagen wir 1000 Tage, ausfällt. Ein solches Teil wäre also alleine nicht brauchbar für ein AKW. Wenn aber von zwei unabhängigen Teilen nur eines gebraucht wird, so kann man ein mathematischen Lehrsatz anwenden, der da sagt, das man die Wahrscheinlichkeit das beide Teile gleichzeitig kaputt sind durch Multiplikation der Ausfallwahrscheinlichkeiten der beiden Teile ermittelt werden kann. Daraus ergibt sich dann, das die Kombination von zwei Teilen die einzeln im Mittel alle 1000 Tage defekt sind im Mittel 1.000.000 Tage defekt ist. Das sind dann immerhin schon mal 3000 Jahre. Das reicht noch nicht, also wird ein weiteres unabhängiges Teil hinzugefügt, womit man bei 1.000.000.000 Tagen ist, was rund 3.000.000 Jahre ist. Dann wird, um im laufenden Betrieb Wartungsarbeiten durchführen zu können, ein weiteres Teil hinzugefügt, womit man bei vier unabhängigen Komponenten ist.

Jetzt braucht man aber nicht nur ein Teil vom Typ A sondern auch noch andere von Typ B. Wenn es sich so verhält, das wenn die Funktion A oder B ausfällt es zu einer Freisetzung kommt, so wird der gleiche Satz angewandt, nur diesmal nicht mit der Ausfallwahrscheinlichkeit sondern mit der Funktionswahrscheinlichkeit. Also Wahrscheinlichkeit der Funktion ist Wahrscheinlichkeit der Funktion von A * Wahrscheinlichkeit der Funktion von B. Hat A alle 1.000.000.000 Tage ein Problem und B alle 2.000.000.000 Tage so ergibt sich für die Kombination ein Ausfall alle 666.666.666 Tage. Diese Berechnungen sind für ein AKW natürlich wesentlich Komplexer, weil es sehr viel mehr Teile als A und B hat.

Wo ist jetzt der Fehler, das Freisetzungen von Radioaktivität häufiger ist, als versprochen. Das Geheimnis ist das Wort "Unabhängig". Wenn die Teile unabhängig sein sollten, dann müssen die Teile wirklich unabhängig entworfen, gebaut und gewartet werden. Warum? Nehmen wir mal an, wir haben einen Wartungstechniker, der alle Notstromaggregate wartet. Dazu gehört, bei einem Verbrennungsmotor, zum Beispiel ein Ölwechsel. Wenn der Mann jetzt aber ein Öl einfüllt, das ungeeignet ist, so das der Motor nach einer Stunde ausfällt, so würden die Aggregaten im Bedarfsfall eines nach dem anderen systematisch ausfallen. Insoweit müssen für die unterschiedlichen redundanten Zweige des System von unterschiedlichen Monteuren gewartet werden. Die dürfen aber auch nicht von der gleichen Firma kommen, denn der Chef könnte einen Fehler machen, und die Dokumentation des zu benutzenden Öls falsch ab heften, so das die unabhängigen Monteure den gleichen Fehler machen.

Es dürfen aber auch keine baugleichen Aggregate verwendet werden, denn ein konstruktives Problem würde bei einem spezifischen Anlass zu einem gleichzeitigen Ausfall aller Komponenten führen. So geschehen im Tschernobyl, heute Cronobyl. Dort gab es ein konstruktives Problem in den Steuerstäbe. Von einem Steuerstab wird erwartet, das Einfahren weniger Energiefreisetzung bedeutet und Ausfahren eine Erhöhung der Energiefreisetzung bedeutet. Aufgrund der missglückten Umstände eines Experiments wurde im Reaktor eine ungewöhnlich hoch nukleare Reaktivität benötigt. Die Steuerstäbe wurden ungewöhnlich weit ausgefahren. Es wurde ein Bereich erreicht, bei dem weiteres raus ziehen der Steuerstäbe wieder eine bremsende Wirkung hat. Ursache dafür war eine Kappe aus Grafit an den Spitzen der Steuerstäbe, die eine energiefreisetzende Wirkung hat. Als dann der Reaktor wieder gedrosselt werden musste, wurde in Wirklichkeit Gas gegeben. So viel, das der Reaktor nicht nur gutmütig seine Leistung verändert, sondern das der Reaktor prompt Kritisch wurde. Populärwissenschaftlich ausgedrückt, es wurde der Arbeitsmode einer A-Bombe erreicht.

Im AKW Harrisburg gab es die gleichen Schlauchanschlüsse für Wasser und Druckluft. Wegen eines Bedienungsfehler wurde Wasser in das Netz pneumatische Netz eingespeist, so das etliche Komponenten nicht mehr korrekt pneumatisch zu steuern war. Im AKW Forsberg gab es noch mal eine Warnung, weil die Notstromversorgungen nach einem elektrischen Problem erst mal nicht an schaltbar waren. Wieder das gleiche Problem, die Bauelemente waren Baugleich und habe auf einem Umstand in gleicher, unerwünschter weiße reagiert. Insofern muss auch darauf geachtet werden, das die verschiedenen Komponenten nicht identische Unterkomponenten enthalten.

Die Japaner hat es jetzt noch böser erwischt. Dort hat man sechs Stück augenscheinlich baugleichen Reaktoren an den Strand gebaut. Diese Reaktoren haben annähernd baugleiche Notstromaggregate. Der Tsunamie hat jetzt alle diese Aggregate außer Gefecht gesetzt, das Erdbeben hatte zuvor die reguläre Stromversorgung zerstört. Somit sieht es jetzt so aus, das wir in Japan eine weitere Steigerung des GAU, den multiplen super GAU oder MSGAU erleben können. Die jüngsten unsrer Atomkraftwerke sind übrigens Konvoi Anlagen, was bedeutet, die Teile sind Baugleich. Zum Glück sind die wenigstens nicht an einem Ort - aber das oben dargestellte Problem mit dem Öl und dem Wartungstechniker könnte auch an allen Standorten greifen, was dann noch verehrender wäre, wenn dann ein Blackout im Stromnetz passiert.

Was bedeutet das für die Kernkraftwerke in aller Welt: Es sind die Berechnungen zur Zuverlässigkeit auf das Einhalten der Unabhängigkeitsvoraussetzungen zu überprüfen. Sind Bauteile nicht unabhängig, so darf die Zuverlässigkeit eben nicht hochmultipliziert werden. So weit ich mich über den Aufbau der Kernkraftwerke auskenne, gibt es da extremen Korrekturbedarf, weil z.B. die Steuerstäbe in den AKW's üblicherweise alle Baugleich sind. Das gleiche gilt für Speisewasserpumpen und Notstromaggregate. Ich habe keinen Zweifel, das eine entsprechende Überprüfung zum Entschädigungslosen Widerruf aller Genehmigungen für AKW's führen wird!

Nachtrag 22.03: Jetzt Atomausstieg per E-Petition fordern

Nachtrag 24.03: Atomausstieg zum Selbermachen.

Nachtrag 30.03: Jetzt Ausstieg aus dem Euratom Vertrag per E-Petition fordern

Nachtrag 02.07: Ich fasse es nicht, das von mir beschriebene multi super Gau Szenario hat man am 16. Februar 2011 nochmal verhindern können! Deutsche Presse? Fehlanzeige! Vollversagen!

Kommentare:

Joachim's Blog hat gesagt…

Sehr schöne Herleitung und Beispiele für die Details. Auch für mich als Laien zu verstehen! Kennt der EU-Kommisar für Energie (Öttinger) Ihren Text? Der ist doch auch Laie, oder ?

C.Hofmann hat gesagt…

Ich weiß nicht, ob Herr Öttinger den Text kennt. Im Moment weiß ich noch nicht mal, wie viele den Text gelesen haben, weil sich der Zähler heute verabschiedet hat. Ich kann nur sagen, das man den Text gut ausdrucken kann ...

Olu hat gesagt…

Sehr schön einen Text zu lesen, bei dem sich der Verfasser Gedanken gemacht hat...das vermisse ich bei unserer Regierung zunehmend, das provoziert und deshalb übe ich mich ab und zu ähnlich.
Ich bin ein begeisterter Freund der deutschen Wiedervereinigung, aber hätten die Ungarn sich damals, 1989, ähnlich feige verhalten wie die schWesterwelle und die Merkel nun im Falle der Lybier, dann würde Frau Merkel noch heute irgendwo jenseits der Mauer in irgend einem Labor an der Ostsee der Chemie und Physik - deren Dorktorin sie ist - versuchen wissenschaftlich zu beweisen, dass Atomkraft sicher ist. Das war ihr aber offensichtlich klar, dass es wohl zwecklos ist, diesen Beweis wissenschaftlich zu erbringen, daher versucht sie es seither durch die Politik