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Probabilistische Sicherheitsanalyse (PSA)

Wie bewertet man, wie sicher etwas – ein Röntgengerät, ein Auto, ein Kernkraftwerk – ist? Ein objektives Maß zur Bewertung von Sicherheit existiert nicht. Das Risiko eines Unfalls zu berechnen, ist eine Möglichkeit zur Untersuchung der Sicherheit. Die Berechnung des Risikos spielt dabei sowohl in Bereichen mit häufig eintretenden Unfällen, aber geringen Folgen (z. B. Auto) als auch bei Techniken mit seltenen, aber schweren Folgen (z. B. Kerntechnik) eine wesentliche Rolle.

In der Kernenergie wurde bereits zu einem frühen Zeitpunkt damit begonnen, Risiken von Unfällen in Zahlen auszudrücken. Ziel war und ist es, mögliche Störfälle zu erkennen, diese durch technische Maßnahmen soweit wie möglich auszuschließen und ihre Auswirkungen zu begrenzen. Die Sicherheit deutscher Kernkraftwerke müssen Betreiber durch Sicherheitsüberprüfungen in regelmäßigen Abständen nachweisen. Aufsichtsbehörden und ihre Sachverständigen kontrollieren anschließend die Ergebnisse der Sicherheitsüberprüfungen auf ihre Richtigkeit.

Probabilistische und deterministische Bewertungen

Zur Erfassung des Unfallrisikos werden in der Kerntechnik deterministische und probabilistische Methoden ergänzend zueinander eingesetzt. Deterministische Verfahren erfolgen nach dem klassischen, ursachenbezogenen „Wenn-Dann“-Prinzip. Mit ihnen lässt sich das Verhalten eines Kernkraftwerks bei angenommenen Ereignissen berechnen. Deterministische Verfahren können sowohl sehr detailliert als auch vereinfachend das Verhalten eines Kernkraftwerks darstellen. Bei letzterem Ansatz gehen höhere Toleranzgrenzen in die Rechnung ein, um Unsicherheiten mitberücksichtigen zu können.
Probabilistische Bewertungen ermöglichen eine zahlenmäßige Erfassung eines Unfallrisikos und gehen davon aus, dass technisches Versagen nur eine Frage der Zeit ist. Für einen Ausfall bzw. die Auswirkung eines Ereignisses besteht deshalb immer eine bestimmte Wahrscheinlichkeit. Wie häufig dies ist, lässt sich mit einer probabilistischen Sicherheitsanalyse (PSA) berechnen.

Wie funktioniert eine probabilistische Sicherheitsanalyse?

Ausgangspunkt für eine probabilistische Sicherheitsanalyse bildet das breite Spektrum an Ereignissen innerhalb (z. B. Kühlmittelverlust durch Lecks, Ausfall der elektrischen Versorgung, Brand etc.) und außerhalb eines Kernkraftwerks (z. B. Erdbeben, Hochwasser etc.), die zum Abweichen vom normalen Betrieb führen können. In sogenannten Ereignisbäumen werden die unterschiedlichen Ablaufszenarien derartiger Ereignisse durchgespielt und ihre Häufigkeit berechnet. Grundlage für die Berechnungen bilden

•    die Betriebsweise des Kernkraftwerks,
•    die Betriebserfahrung der untersuchten oder ähnlicher Anlagen,
•    Erkenntnisse aus der Sicherheitsforschung sowie
•    der wissenschaftlich-technische Sachverstand.
In der PSA werden all diese Daten zusammengeführt. Die Ergebnisse liefern belastbare Grundlagen für Entscheidungen über Notwendigkeit und Nutzen sicherheitstechnischer Verbesserungen. Durchgeführt werden kann die PSA auf drei Stufen:
Stufe 1: Ermittlung der Häufigkeit von Kernschäden (innerhalb des Reaktors),
Stufe 2: Ermittlung der Abläufe im Falle einer Kernschmelze (innerhalb des Kernkraftwerks) bis hin zur Aktivitätsfreisetzung in die Umgebung sowie
Stufe 3: Analyse möglicher Folgen von Unfällen durch Ausbreitung radioaktiver Stoffe außerhalb des Kernkraftwerks

Publikationen der GRS zum Thema PSA

Deutsche Risikostudie Kernkraftwerke − Phase B
Fortschrittliche Methoden für eine Brand-PSA (GRS-Bericht 190)

SWR Sicherheitsanalyse Abschlussbericht Teil 1 (GRS 102/1)
SWR Sicherheitsanalyse Abschlussbericht Teil 2 (GRS 102/2)
Bewertung des Unfallrisikos fortschrittlicher Druckwasserreaktoren in Deutschland (GRS 175)