HEAF: Versagen der Elektronik im Schaltschrank als Brandursache

Das international besetzte CSNI-Projekt HEAF untersucht Brände, die aus sogenannten Störlichtbögen (High Energy Arcing Faults) resultieren. Lichtbögen entstehen, wenn es zu einem plötzlichen Ausgleich von Spannungsunterschieden zwischen zwei elektrisch geladenen Bauteilen kommt. Lichtbögen entstehen z.B. auch beim Öffnen und Schließen von Mittel- und Hochspannungsschaltern, weshalb diese Schaltvorgänge sehr schnell erfolgen müssen.

Als Störlichtbögen werden solche Lichtbögen bezeichnet, die zu Schäden oder Unfällen führen. Da ein Lichtbogen eine Kerntemperatur von rund 10.000 Grad Celsius aufweisen kann, besteht die Gefahr, dass die Metallteile der betroffenen Komponente (z.B. Schaltschrank, Transformator oder Kabel) explosionsartig verdampfen und ggf. einen Brand verursachen.  

Für das Projekt HEAF wird eine Versuchsserie zum hochenergetischen Versagen elektrischer Komponenten durch Störlichtbögen mit möglichem Folgebrand durchgeführt. Während die US-amerikanische Aufsichtsbehörde U.S. NRC die Experimente durchführt, stellen die anderen Projektpartner Komponenten bereit oder finanzieren die Versuche mit. Deutschland hat dafür zum Beispiel in der ersten Projektphase zwei Hochspannungsschaltanlagen aus einem deutschen Kernkraftwerk zur Verfügung gestellt.

Aktuell werden im Rahmen der nächsten Projektphase weitere Versuche mit Mittelspannungsschaltanlagen vorbereitet, die 2019 und 2020 stattfinden sollen. Deutschland stellt für diese Experimente acht Schaltanlagen unterschiedlicher Spannungsebenen zur Verfügung.

Die GRS hat die Schaltschränke beschafft, deren Demontage im Kernkraftwerk und den Transport nach Amerika organisiert. Außerdem wird sich die  GRS  in der zweiten Phase von HEAF an der fachlichen Begleitung der Versuche und der vertieften Auswertung der Versuchsdaten im Auftrag des Bundesumweltministeriums beteiligen. Trotz des Ausstiegs aus der Kerntechnik ist die Thematik für Deutschland interessant, da die Schaltschränke auch nach der Abschaltung der Anlagen sowohl in der Nachbetriebsphase als auch während des Rückbaus noch längere Zeit genutzt werden. Die Ergebnisse des Forschungsprojekts fließen mit in die Bewertung, den Erhalt und die weitere Erforschung der Sicherheit kerntechnischer Anlagen ein. Darüber hinaus können die Ergebnisse in vielen anderen industriellen Bereichen genutzt werden, in denen Schaltschränke eingesetzt werden.