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Begutachtung der Elektrotechnik und Leittechnik in Kernkraftwerken

Elektro- und Leittechnik in Kernkraftwerken (© iStockphoto.com/ Tim McClean)Die Elektro- und Leittechnik sind zentrale Elemente eines Kernkraftwerks. Mit der Leittechnik werden alle Prozessgrößen und Anlagenparameter erfasst und verarbeitet, die notwendig sind, um die Prozesse in einem Kernkraftwerk zu überwachen, zu regeln und zu steuern. Der für die Sicherheit wichtigste Teil der Leittechnik ist das Reaktorschutzsystem. Das Reaktorschutzsystem erfasst kontinuierlich wichtige Parameter im Kernkraftwerk und leitet im Bedarfsfall automatische Maßnahmen ein, um Auswirkungen von Störfällen zu verringern oder zu verhindern. Bei Auftreten von Störungen greift zunächst das Begrenzungssystem ein, um möglichst die Auslösung von Maßnahmen durch das Reaktorschutzsystem zu vermeiden.

Elektro- und Leittechnik in Kernkraftwerken
Die Elektrotechnik umfasst neben Systemen und Komponenten, die der Stromversorgung dienen (z.B. Blockgenerator, Transformatoren), eine Vielzahl sicherheitstechnisch wichtiger Einrichtungen, wie Notstromaggregate, Batterien, Antriebe von Pumpen und Armaturen zur Abschaltung des Reaktors, zur Kernkühlung bzw. zur Kühlung des Brennelementlagerbeckens.

Zuverlässig funktionierende elektro- und leittechnische Systeme und Einrichtungen sind in Kernkraftwerken von größter Bedeutung. Ihr Ausfall könnte nicht nur einen Stillstand des Betriebs, sondern auch das Versagen sicherheitsrelevanter Schutzeinrichtungen bedeuten. Um dies zu verhindern, müssen alle sicherheitstechnisch wichtigen Einrichtungen mehrfach, d. h. redundant, vorhanden sein, so dass ein Einzelfehler und eine Instandsetzung die Ausführung der geforderten Sicherheitsfunktion nicht verhindern kann. Gleichzeitig müssen die Einrichtungen so ausgelegt sein, dass ein systematischer Ausfall, der sich auf mehrere redundante Einrichtungen gleichzeitig auswirken kann, beherrscht oder ausgeschlossen wird. Kann für die Einrichtungen eines Systems der systematische Ausfall nicht ausgeschlossen werden, sollten die Redundanten diversitär ausgelegt werden, d. h. Einrichtungen unterschiedlicher Hersteller, Bauarten, o. ä. verwendet werden.

Digitale und festverdrahtete Leittechnik
Im letzten Jahrzehnt hat ein Technologiewechsel von der festverdrahteten zur digitalen, softwarebasierten Leittechnik stattgefunden. Während die betrieblichen leittechnischen Einrichtungen sowie das Begrenzungssystem in Kernkraftwerken teilweise auf softwarebasierte Leittechnik umgerüstet worden sind, treten hinsichtlich der Umrüstung des Reaktorschutzes Fragen auf, über die in Deutschland, aber auch international, bislang heftig diskutiert wird. An den Diskussionen hierzu beteiligt sich die GRS maßgeblich.

Aufgaben und Lösungen der GRS in der Elektrotechnik und Leittechnik
Die GRS unterstützt das Bundesumweltministerium im Rahmen der Bundesaufsicht. Sie wirkt daran mit, eine Bewertungsgrundlage nach aktuellem Stand von Wissenschaft und Technik für die Zuverlässigkeit der modernen elektro- und leittechnischen Einrichtungen zu schaffen. Die GRS nimmt zu allen sicherheitstechnisch relevanten Fragen der konventionellen und der neuen, softwarebasierten Systeme und Komponenten in der Elektro- und Leittechnik Stellung. Arbeitsschwerpunkte bilden die

•    Auswertung deutscher, meldepflichtiger Ereignisse mit Bezug zur Elektro-und Leittechnik
•    Auswertung internationaler Ereignismeldungen (IRS-Meldungen)
•    Auswertung der Betriebserfahrungen mit der Elektro- und Leittechnik unterhalb der Meldeschwelle
•    Entwicklung von Modellen zur Bewertung der Zuverlässigkeit softwarebasierter Leittechnik
•    Begutachtung von Konzepten neuer Leittechniksysteme
•    Verfolgung der Entwicklungen der Elektro- und Leittechnik im nicht-nuklearen Bereich

Die GRS verfügt aufgrund ihrer breiten Aufstellung im Bereich der nuklearen Sicherheit auch über interdisziplinäres Wissen in den Schnittstellen zur Verfahrenstechnik, zur Anlagenzuverlässigkeit und vielen weiteren Fachdisziplinen. Sie beteiligt sich an nationalen Fachgremien wie der Reaktorsicherheitskommission (RSK), dem Kerntechnischen Ausschuss (KTA) und dem Verband der technischen Überwachungsvereine (VdTÜV).

Aufgaben der GRS im internationalen Bereich
Die GRS setzt sich auch in ihrem Kompetenzfeld Elektro- und Leittechnik für eine Weiterentwicklung des internationalen Regelwerks ein. Sie beteiligt sich an internationalen Gremien und Organisationen, wie beispielsweise der Internationalen Atomenergie-Organisation (IAEO) sowie an Programmen der Europäischen Kommission. Darüber hinaus arbeitet die GRS auf dem Gebiet der Elektro- und Leittechnik für ausländische Aufsichtsbehörden.