Wie demontiert man ein Kernkraftwerk? in Kooperation mit

Die Baustellen der Koalition: Energiepolitik und Endlagerung. © dapd/DAPD

Deutschland hat beschlossen, aus der Atomenergie auszusteigen. Innerhalb der nächsten zehn Jahre sollen alle 17 deutschen Kernkraftwerke endgültig stillgelegt werden. Am Ende könnte der Abriss des gesamten nationalen Kernkraftwerkparks stehen. "Rückbau bis auf die grüne Wiese" nennt die Branche die Option.

Das bedeutet: 17 Mal eine halbe Million Tonnen Stahl und Beton – so viel wiegt im Durchschnitt ein Kernkraftwerk –, die zerlegt und entsorgt werden müssen. Ein bis gut zwei Prozent davon sind radioaktiver Müll, der letztlich in einem Lager unter der Erde sicher eingeschlossen werden muss. Der fast parallel anlaufende Rückbau so vieler Reaktoren ist weltweit einzigartig und eine technologische Herausforderung, die die Branche auf Jahrzehnte beschäftigen wird.

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Wie aber demontiert man ein Kernkraftwerk? Erfahrungen damit wurden jetzt auf einer Fachtagung in Köln vorgestellt. Hierzulande wurden in der Vergangenheit bereits einige kleinere Anlagen, darunter Kernkraftwerke zur kommerziellen Stromerzeugung und Reaktoren für Forschungszwecke, abgebaut oder komplett zurückgebaut.

Die besonderen Techniken dafür stellen Spezialfirmen und nicht zuletzt die Kraftwerkbauer selbst bereit, die weltweit Projekte betreuen. "Heutige Neubaukonzepte schließen die Planung des vollständigen Rückbaus der Anlage gleich mit ein", sagt Norbert Haspel, Geschäftsführer der Westinghouse Electric Germany.

Das Unternehmen baut nicht nur Reaktoren, es zerlegt sie auch, wie den zu Forschungszwecken errichteten Reaktor in Karlsruhe. Der Abriss von großen Kernkraftwerken ist ein schwieriges und langwieriges Unterfangen und ein lukratives Geschäft, an dem eine Vielzahl von Spezialentsorgern, Ingenieurdienstleistern, Prüf- und Beratungsunternehmen verdient.

Mit der Demontage der meist aus den Siebziger- und Achtzigerjahren stammenden deutschen Kernkraftwerke und der Entsorgung des Abfalls kommen auf die Stromkonzerne laut einer Studie der Unternehmensberatung Arthur D. Little Aufwendungen in Höhe von mindestens 18 Milliarden Euro zu. Kosten, für die letztlich der Stromkunde aufkommt.

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Doch es könnte noch deutlich teurer werden. Nach Medienberichten, die die Elektrizitätsversorger jedoch nicht uneingeschränkt bestätigen wollen, haben die Unternehmen für Abriss und Entsorgung ihrer Kernkraftwerke bereits 30 Milliarden Euro zurückgelegt.

Bevor der eigentliche Rückbau einer abgeschalteten Reaktoranlage beginnen kann, müssen erst einmal die hoch radioaktiven Brennelemente unter Wasser kontrolliert abklingen. Das dauert fünf bis sieben Jahre. Deshalb muss die Betriebsmannschaft auch in der Zeit des sogenannten Nachbetriebs ständig vor Ort sein und den Reaktor überwachen.

In dieser Zeit laufen die Vorbereitungen für den Abtransport der Brennelemente in ein Zwischen- oder Endlager an, und die Dekontaminationsmaßnahmen werden vorbereitet. Dafür werden Messvorrichtungen und chemische Anlagen vor Ort errichtet.

Nach dem Abtransport der Brennelemente beginnt der eigentliche Abbau zunächst mit der Demontage von Teilen, die nicht oder kaum mit Radioaktivität in Kontakt gekommen sind: Nicht mehr benötigte Anlagenteile wie Pumpen, Rohrleitungen, Druckspeicher, die Führungsvorrichtungen für die Regelstäbe, Turbinen und Generatoren werden mithilfe von großen Sägen, Hydraulikscheren und Schneidbrennern zerlegt.

Blechschredder zerkleinern die Teile so weit, dass sie in spezielle Gitterboxen hineinpassen und durch die Freimessanlage passen. Alles, was das Kernkraftwerk verlässt, wird damit auf radioaktive Strahlenbelastung gemessen. Sämtliche Messergebnisse müssen für den gesetzlichen Nachweis peinlich genau dokumentiert werden.

"Die Erfahrungen haben gezeigt, dass man viele Teile aus der Anlage sofort freigeben kann, weil sie unbelastet sind", sagt Haspel. Diese wandern dann zum Schrotthändler. Wertvolle Kupferrohre und Leitungen können so der Wiederverwertung zugeführt werden. Unbelasteter Betonschutt landet meist auf der Deponie.

Möglichst keinen Staub aufwirbeln – so lautet die Devise beim Abbruch, und das ist wörtlich gemeint. Filteranlagen in den immer leerer werdenden Gebäudehallen reinigen die Luft. So wird sichergestellt, dass keine Radioaktivität in andere Gebäudeteile verschleppt wird. Die Mannschaften arbeiten meist in Vollschutzmontur: Ganzkörperoverall, Helm mit Atemschutz, Handschuhe, Stiefel.

"Es gibt eine Vielzahl verschiedener Dekontaminationsverfahren, die sich in der Vergangenheit gut bewährt haben", erläutert Haspel. Leicht belastete Teile werden in speziell abgeschirmten Bereichen dekontaminiert. In einer Art voll automatisierter Waschstraße werden sie mithilfe von speziellen chemischen Lösungen von anhaftender Radioaktivität gereinigt.

Beispielsweise werden Ionentauscher eingesetzt, um radioaktive Substanzen aus dem Wasser des Kühlkreislaufs zu entfernen. Dabei wird radioaktives Wasser über ein spezielles Kunstharz geleitet. Dort sorgen elektrisch geladene Plätze dafür, dass sich die mit geladenen Teilchen oder Ionen beladenen radioaktiven Substanzen anheften.

Letztlich muss nur das Harz als radioaktiver Müll entsorgt werden. Weil seine Menge viel geringer ist als die gereinigte Flüssigkeit, sorgt das Verfahren auch dafür, dass eine zunächst große Abfallmenge auf ein deutlich kleineres Volumen reduziert wird. Das spart Kosten bei der Einlagerung.

Nicht alles funktioniert vollautomatisch. Die manuelle Dekontamination von Metallteilen mit Stahlkies ist ein schweißtreibender Spezialeinsatz, der viel Erfahrung und Fingerspitzengefühl erfordert. In einer abgeschirmten Kammer strahlen Arbeiter, die in ihren dicken Schutzanzügen wie Stahlkocher aussehen, mit einer Art Hochdruckspritze leicht belastete Anlagenteile ab.

Die Spritze stößt einen Schwall stecknadelkopfgroßer Metallkügelchen aus, die laut prasselnd mit beinahe Schallgeschwindigkeit auf das Metall treffen. Dabei werden die belasteten Oberflächen durch den Stahlkies regelrecht abgeschmirgelt. Das abgetragene Material wird in speziellen Behältern gesammelt und muss entsorgt werden.

Auch die nicht mehr benötigten Gebäudeteile müssen gereinigt werden, bevor sie abgerissen werden. Zwar verhindert ein porenfüllender Spezialanstrich meist, dass Radioaktivität in den Beton gelangen kann und sich im Baumaterial festsetzt. Deshalb reicht oft schon gründliches Abwaschen. Durch Risse eingedrungene Belastungen müssen jedoch mit chemischen Lösungen behandelt oder mit einem Hochdruckstrahler abgespült werden. Bis sich die Techniktrupps zum Herz des Kraftwerks vorgearbeitet haben, dauert es Jahre.

Dann geht es ans Eingemachte: "Die Zerlegung radiologisch belasteter Großkomponenten wie des Reaktordruckbehälters zählt zu den komplexesten und schwierigsten Aufgaben innerhalb des Rückbaus", sagt Andreas Loeb, Leiter für Anlagentechnik und Rückbau bei der NIS Ingenieurgesellschaft mbH in Alzenau.

Dafür hat das Unternehmen, das auch am Abriss des Kernkraftwerks Stade beteiligt war, eigens voll automatisierte Zerlege- und Greifverfahren entwickelt. So kann beispielsweise ein mit einem Plasma-Schneidbrenner ausgerüsteter, sechsachsiger Roboterarm die mehrere Zentimeter dicken Reaktorstähle unter Wasser nach einem zuvor exakt erstellten Plan zerlegen. Automatisierte Greifarme nehmen die Teile auf und verfrachten sie in Sicherheitsboxen.

"Für die Demontage radioaktiv besonders belasteter Anlagenteile werden fast immer individuelle Lösungen benötigt", weiß auch Westinghouse-Experte Norbert Haspel. Fast alle Trenntechniken kommen dabei zum Einsatz: Wasserstrahlschneiden, thermisches Zerschneiden, Trenn- und Seilsägen. Alles fernbedient oder vollautomatisch, "denn Menschen können hier natürlich nicht am Material arbeiten", betont Haspel.

Deshalb müssen sich Ingenieure immer neue Lösungen einfallen lassen und diese erst einmal mit dem Computer ausprobieren. "Eine detaillierte 3-D-Modellierung für den Werkzeugbau ist Voraussetzung", sagt Haspel. Deshalb werde die optimale Zerlegung und Handhabung komplexer Teile erst am Computer geplant und durchgespielt. Das beinhalte auch eine präzise Zeitabschätzung für den Demontagevorgang.

Bei so viel Detailarbeit verwundert es nicht, wenn es zehn, 15 Jahre dauert, bis alle Anlagenteile demontiert sind. Wenn dann noch die letzten Gebäudeteile fallen, ist am Ende nichts mehr von dem einstigen Kernkraftwerk zu sehen.

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