Precursor-Analysen: Vorboten für Schäden im Reaktorkern

09.01.2017

Funktioniert in einem Kernkraftwerk etwas nicht wie geplant, bezeichnet man dieses Vorkommnis als „Ereignis“. In deutschen Kernkraftwerken kommt es im Durchschnitt zu mehreren solcher Ereignisse pro Jahr, die nach der deutschen Meldeverordnung (AtSMV) den zuständigen Atomaufsichtsbehörden gemeldet werden. Die Meldepflicht alleine reicht aber nicht aus, um die sicherheitstechnische Bedeutung eines Ereignisses zu bestimmen.

Die GRS wertet diese meldepflichtigen Ereignisse seit 1975 im Auftrag der zuständigen Bundesministerien aus. Stellt sich heraus, dass ein Ereignis eine tatsächliche oder potentielle sicherheitstechnische Bedeutung  hat und sich auf andere Kernkraftwerke übertragen lässt, verfasst die GRS eine sogenannte Weiterleitungsnachricht. Zur Einschätzung der sicherheitstechnischen Bedeutung eines Ereignisses bestimmt die GRS für einige Ereignisse auch die Wahrscheinlichkeit für einen Schaden am Reaktorkern. Dazu wendet sie eine Methode an, die sich „Precursor-Analyse“ nennt.

Was ist eine Precursor-Analyse?

Als „Precursor“ − englisch „Vorbote“ − werden all jene Ereignisse in Kernkraftwerken bezeichnet, die die Wahrscheinlichkeit für einen Kernschaden erhöhen − z. B. durch eine Beeinträchtigung der Funktion von Sicherheitseinrichtungen, betriebliche Störungen oder einen Störfall.

Ablauf einer Precursor-Analyse (Quelle: GRS)Bei der Precursor-Analyse geht es darum, diese Wahrscheinlichkeit für einen Kernschaden zu berechnen. War beispielsweise bei einem meldepflichtigen Ereignis ein Teil des Notkühlsystems ausgefallen, werden bei der Precursor-Analyse alle Störungen und Störfälle untersucht bei denen das beeinträchtigte System angefordert wird. Dabei wird auch betrachtet, mit welcher Wahrscheinlichkeit weitere Sicherheitseinrichtungen zur Brennelementkühlung hätten ausfallen können. Im Ergebnis erhält man eine Wahrscheinlichkeit für eine Kerngefährdung.

Ist die Kühlung der Brennelemente gefährdet, muss dies nicht unbedingt zu Schäden am Reaktorkern führen. Dies ist erst dann der Fall, wenn die vorgesehenen Notfallmaßnahmen nicht greifen und der Kern überhitzt. Aber selbst wenn der Kern bereits beschädigt ist, stehen auslegungsgemäß noch Sicherheitsbarrieren zur Verfügung, um eine Freisetzung radioaktiver Stoffe zu verhindern oder zumindest zu begrenzen.

Das Ergebnis der Precursor-Analyse beziffert die sicherheitstechnische Bedeutung eines Störfalls. Weltweit werden dabei nur die Ereignisse als Precursor bezeichnet, bei dem ein Schaden am Kern wahrscheinlicher ist als eins zu einer Million – oder kurz 10-6.

 

Welchen Nutzen haben Precursor-Analysen?

Die Methode der Precursor-Analyse erlaubt eine differenzierte Betrachtung von meldepflichtigen Ereignissen, die über die grobe Einstufung der AtSMV und der Internationalen Nuklearen Ereignisskala (INES) hinausgeht. Ziel ist es, auf der Grundlage einer einheitlichen Methodik die sicherheitstechnische Bedeutung eines Ereignisses zu quantifizieren und zu objektivieren. So lassen sich mögliche vorhandene Schwachstellen erkennen und bewerten. Daraus können wiederum Anregungen zur Optimierung der Sicherheit abgeleitet werden.

Der einzelne Precursor erlaubt allerdings noch keine Aussage über das gesamte Sicherheitsniveau einer bestimmten Anlage. Sowohl das Ergebnis der Precursor-Analyse als auch das Auftreten des Precursors ist eine stochastische Momentaufnahme und unterliegt statistischen Schwankungen. Precursor-Analysen über längere Zeiträume tragen aber dazu bei, ein objektives Bild vom Sicherheitsniveau eines Kernkraftwerks zu erhalten.

Precursor-Analysen und Probabilistische Sicherheitsanalyse

Die Ergebnisse der Precursor-Analysen werden auch genutzt, um die Methode der Probabilistische Sicherheitsanalyse (PSA)  zu optimieren. Die Probabilistische Sicherheitsanalyse ist neben der Precursor-Analyse eine weitere Methode, die eine zahlenmäßige Erfassung eines Kernschadensrisikos auf der Basis probabilistischer Berechnungen erlaubt. Ausgangspunkt bildet allerdings nicht – wie bei der Precursor-Analyse – ein konkretes Ereignis, sondern das breite Spektrum an Ereignissen, die zum Abweichen vom normalen Betrieb führen können.

Die Methode der PSA geht davon aus, dass technisches Versagen nur eine Frage der Zeit ist. Für einen Störfall besteht deshalb immer eine bestimmte Wahrscheinlichkeit. In sogenannten Ereignisbäumen werden die unterschiedlichen Ablaufszenarien derartiger Ereignisse durchgespielt und ihre Häufigkeit berechnet. Die Precursor-Analyse greift auf die Ergebnisse der anlagenspezifischen PSA des Kernkraftwerkes zurück, in dem das Ereignis aufgetreten ist. Diese PSA wird dabei so angepasst, dass sie das aufgetretene Ereignis abbildet.

Weitere Informationen

Informationen des Bundesamtes für Strahlenschutz zu Meldepflichtigen Ereignissen in Deutschland
PSA: Risikoanalysen in der Kerntechnik
PSA: Wie sicher ist sicher?  
Deutsche Risikostudie Kernkraftwerke − Phase B