Fragen und Antworten...

A)... zur Korrosion der Dampferzeuger-Heizrohre im AKW Neckarwestheim‑2 und zu den möglichen Folgen eines Dampferzeuger-Heizrohrlecks.

(Stand: 11.09.2019)

• Was ist ein Dampferzeuger?

  Dampferzeuger sind gigantische Wasserkocher und ein sicherheitstechnisch entscheidendes Bauteil von Druckwasserreaktoren wie Neckarwestheim‑2. Sie übertragen die Hitze des radioaktiven Reaktorkreislaufs an den nicht-radioaktiven Wasser-Dampf-Kreislauf. In den Dampferzeugern strömt das mehr als 300 Grad heiße, radioaktive Kühlwasser aus dem Reaktorkern mit einem Druck von ca. 160 bar durch gut 4.000 fingerdicke, u-förmig gebogene Heizrohre. An ihrer Außenseite fließt das nicht-radioaktive Wasser des Sekundärkreislaufs vorbei, das die Hitze aufnimmt und dabei – weil der Druck im Sekundärkreis mit 65 bar deutlich niedriger ist – verdampft. Dieser Dampf treibt dann die Turbinen an, die wiederum den Generator in Bewegung setzen, der den Strom erzeugt.
  Mit Ausnahme von Gundremmingen C sind alle noch laufenden AKW in Deutschland Druckwasserreaktoren und haben jeweils vier Dampferzeuger.

   

• Welche sicherheitstechnische Bedeutung haben die Heizrohre in den Dampferzeugern?

  Die Heizrohre sind Teil der druckführenden Umschließung, die den radioaktiven vom nicht-radioaktiven Teil des Reaktors trennt, und damit eine der sicherheitstechnisch entscheidenden Barrieren gegen den Austritt von Radioaktivität. Ein Leck eines Heizrohrs ist ein Leck im Primärkreislauf und damit ein Kühlmittelverluststörfall.

   

• Was passiert bei einem Dampferzeuger-Heizrohr-Leck (DEHL)?

  Das heiße, radioaktive und unter hohem Druck stehende Wasser des Reaktorkreislaufs schießt durch das Leck in den Sekundärkreislauf. Der Druck im Dampferzeuger steigt dadurch schnell an. Die Betriebsmannschaft muss den Druck im Reaktor schnell herunterfahren, um ein weiteres Ausströmen von radioaktivem Kühlwasser zu verhindern. Unter anderem aufgrund der dafür nötigen komplizierten und fehleranfälligen Prozeduren gilt ein Dampferzeugerheizrohrleck als kompliziertester aller Kühlmittelverluststörfälle. Als Folge der bei einem solchen Störfall ausgelösten Reaktorschnellabschaltung und Turbinenschnellabschaltung kann es zudem zum Notstromfall kommen. Die Hauptkühlmittelpumpen könnten dann nicht mehr betrieben werden, was weitere Probleme und Risiken nach sich zieht.

• Kann Radioaktivität freigesetzt werden?

  Steigt der Druck im Dampferzeuger – auf der Außenseite der Heizrohre, also im Sekundärkreis – aufgrund des hereindrückenden Reaktorwassers von den ursprünglichen 65 bar auf mehr als 88 bar an, öffnen die Sicherheitsventile des Dampferzeugers, um dessen Explosion zu verhindern. Der radioaktive Dampf wird dann ungehindert in die Umgebung abgeblasen. Dies kann schon beim Abriss eines einzigen Heizrohrs passieren.
  Ist mehr als ein Heizrohr beschädigt, kann entsprechend mehr Reaktorwasser in den Sekundärkreislauf strömen und der Druck im Dampferzeuger steigt entsprechend schneller an. Ein Ansprechen der Sicherheitsventile ist dann kaum noch zu verhindern – der Störfall wird zu einem der gefürchteten „Bypass-Ereignisse“. Selbst eine Kernschmelze ist dann nicht mehr ausgeschlossen.

• Was bedeutet „Bypass-Ereignis“ und warum sind diese so gefährlich?

  Bei einem „Bypass-Ereignis“ besteht eine direkte Verbindung vom Reaktorkern in die Umwelt – ein Bypass des Sicherheitsbehälters also. Damit kann Radioaktivität ungehindert in die Umgebung entweichen. Zugleich kann der Reaktor über einen solchen Bypass große Mengen seines Kühlwassers verlieren, so dass die Kühlung der Brennelemente im Reaktorkern nicht mehr sicher gewährleistet ist. Beschädigungen der Brennstäbe bis hin zu einer Kernschmelze sind dann möglich.

• Sind AKW in Deutschland gegen Dampferzeuger-Heizrohr-Lecks ausgelegt?

  Ja – allerdings nur gegen den Abriss eines einzigen Heizrohrs (Leckquerschnitt ≤ 2 F). Bei einem größeren Leck (Leckquerschnitt > 2 F), etwa weil mehrere Rohre reißen, ist der Störfall auslegungsüberschreitend.
  Auch ein Auslegungsstörfall kann sich jederzeit zu einem auslegungsüberschreitenden Störfall entwickeln – etwa, wenn das umherschlagende erste beschädigte Rohr oder das daraus mit hohem Druck ausströmende Wasser weitere Rohre beschädigt oder es nicht gelingt, den Druck im Primärkreislauf schnell genug zu senken.
  Betreiber und Aufsichtsbehörde dürfen auch einen Auslegungsstörfall nicht billigend in Kauf nehmen. Gemäß Atomgesetz und Strahlenschutzverordnung müssen sie vielmehr dafür Sorge tragen, dass ein solcher Störfall sicher nicht eintritt.

• Wie kann es zu einem auslegungsüberschreitenden Leck mehrerer Heizrohre kommen?

  Dafür gibt es viele Möglichkeiten, unter anderem:

  • An mehreren Dampferzeuger-Heizrohren kann es aufgrund von Korrosionsmechanismen gleichzeitig zu einem Leck kommen.

  • Mehrere Verschlussstopfen beschädigter Heizrohre können sich gleichzeitig lösen.

  • Das Leck eines Heizrohrs kann zu Folgeschäden an benachbarten Heizrohren führen, etwa durch nach einem Heizrohrbruch umherschlagende lose Rohrenden oder unter hohem Druck austretendes Wasser. Solche Folgeschäden sind insbesondere zu befürchten, wenn die Nachbarrohre bereits vorgeschädigt sind, etwa durch Risse oder Lochkorrosion.

  • Störfälle wie Lecks und Brüche im Speisewasser- und Frischdampfbereich können zu extremen Belastungen führen, die Schäden an den Dampferzeuger-Heizrohren zur Folge haben. Dies gilt insbesondere dann, wenn die Heizrohre bereits vorgeschädigt sind, etwa durch Risse oder Lochkorrosion.

B) ... zu den Schäden an den Dampferzeuger-Heizrohren im AKW Neckarwestheim‑2

(Stand: 11.09.2019)

• Wie ist es um die Dampferzeuger-Heizrohre im AKW Neckarwestheim‑2 bestellt?

  Schlecht. Bei der Untersuchung aller Heizrohre in allen vier Dampferzeugern im September 2018 wiesen nach Angaben des Umweltministeriums 101 Heizrohre an der Außenseite Risse auf. Bei der nächsten Untersuchung im August 2019 fielen „sicherheitstechnische relevante“ Risse an weiteren 191 Heizrohren auf. Die 2018 endeckten Risse hatten die nur 1,2 Millimeter dicken Rohrwände schon bis zu 91 Prozent durchdrungen; die Wände waren also stellenweise nur noch 0,1 Millimeter stark. Bei den 2019 entdeckten Rissen betrug die Wanddickenschwächung bis zu 70 Prozent.

  Darüber hinaus wiesen im Herbst 2018 insgesamt 23 und im Herbst 2019 eine noch unbekannte weitere Anzahl von Heizrohren an der Außenseite volumenartige Befunde (Löcher, Mulden, …) auf. Hinzu kommen bereits 2017 entdeckte volumenartige Befunde an 32 Heizrohren mit Wanddickenschwächungen von bis zu 61 Prozent.

• Wann sind die ersten Schäden aufgefallen?

  Nach Angaben des Umweltministeriums wurden im Zuge der Revision des AKW im Herbst 2017 die Heizrohre in zwei der vier Dampferzeuger (Nr. 10 und Nr. 30) stichprobenweise (20 Prozent der Heizrohre) auf voller Länge kontrolliert. Dabei fielen in einem der beiden Dampferzeuger volumenartige Korrosionen auf.

• Musste EnBW daraufhin alle Heizrohre in allen Dampferzeugern kontrollieren?

  Nein. Nur in dem einen Dampferzeuger, bei dessen stichprobenweiser Kontrolle im Herbst 2017 Schäden entdeckt worden waren, wurden daraufhin alle Heizrohre überprüft. Dampferzeuger Nr. 20 und 40 blieben sogar komplett unkontrolliert.

• Haben EnBW und Atomaufsicht 2017 erkannt, dass es sich bei den entdeckten Schäden um Lochfraß handelte?

  Nein. Die Atomaufsicht schloss 2017 Lochkorrosion als Ursache der Schäden vielmehr kategorisch aus – aufgrund der überwachten Wasserqualität im Sekundärkreislauf und der hoch korrosionsfesten Nickel-Chrom-Eisen-Legierung der Heizrohre trete Lochkorrosion an Dampferzeugerheizrohren „grundsätzlich nicht auf“. Diese Annahme war, wie die Behörde ein Jahr später einräumte, offensichtlich falsch.

• Welche Gegenmaßnahmen ordnete die Atomaufsicht 2017 an?

  EnBW musste 14 Heizrohre, die eine Wanddickenschwächung von mehr als 30 Prozent aufwiesen, mit einem Stopfen verschließen und damit außer Betrieb nehmen. Der AKW-Betreiber sollte daneben Verschmutzungen des Wassers im Sekundärkreislauf minimieren – diese Verschmutzungen galten als mutmaßlicher Auslöser der Korrosion. Außerdem ordnete die Behörde für die Revision 2018, also ein Jahr später, eine 100-Prozent-Kontrolle aller Heizrohre in allen vier Dampferzeugern an.

• Hat die Atomaufsicht nach den ersten Korrosionsfunden 2017 sicherheitsgerichtet gehandelt?

  Nein.

  Das Umweltministerium erteilte EnBW vielmehr am 27.09.2017 die Genehmigung zum Wiederanfahren des Reaktors, ohne die Ursache der Korrosion zu kennen. Einen Monat später gestand es ein: „Die genaue Ursache für die erkannten Wanddickenschwächungen ist aktuell noch in Klärung.“ Dieser Blindflug hatte fatale Folgen: Weil die Atomaufseher*innen Lochkorrosion als Ursache zunächst ausschlossen, kamen sie erst gar nicht auf die Idee, dass die Heizrohre zusätzlich auch durch weitaus gefährlichere Spannungsrisskorrosion geschädigt sein könnten, welche dieselben chemischen Ursachen wie Lochkorrosion hat. Die aller Wahrscheinlichkeit nach schon 2017 vorhandenen Risse konnten so ein ganzes Jahr lang unbemerkt weiter wachsen und entstehen.

• Waren die 2017 angeordneten Gegenmaßnahmen wirksam?

  Nach Darstellung des Umweltministeriums waren sie „sicherheitsgerichtet und zielführend“. Expert*innen hingegen wundern sich, warum die Behörde nach den ersten Korrosionsfunden nicht sofort alle Heizrohre aller Dampferzeuger überprüfen ließ.

  Die Maßnahmen, die weitere Heizrohrschäden vermeiden sollten, verfehlten zudem ihre Wirkung. Die Untersuchungen im Herbst 2018 wiesen allein an den bereits 2017 überprüften Dampferzeugern Nr. 10 und Nr. 30 insgesamt 17 neue volumenartige Befunde nach. Zudem waren bereits 2017 entdeckte Löcher und Mulden weiter gewachsen.

  An den 2017 trotz der Korrosionsfunde nicht betrachteten Dampferzeugern Nr. 20 und Nr. 40 kamen die oben erwähnten Risse an 101 Heizrohren sowie volumenartige Befunde an sechs Heizrohren zum Vorschein. Wann diese Schäden entstanden sind, ist unbekannt. Angesichts der Tatsache, dass die Risse bereits bis zu 91 Prozent der Wandstärke durchdrungen hatten, kann man es nur als Zufall ansehen, dass es in den zurückliegenden Monaten oder Jahren nicht zu einem Heizrohrleck gekommen ist.

• Von welchen Ursachen für die Risse und für die Löcher geht die Atomaufsicht inzwischen aus?

  Bei den Löchern und Mulden geht sie inzwischen – anders als noch 2017 – von „Lochkorrosion“ aus. Die Risse sind nach Angaben des Ministeriums durch Spannungsrisskorrosion entstanden.

• Was ist Spannungsrisskorrosion und warum ist sie so gefährlich?

  Spannungsrisskorrosion bezeichnet eine spezielle Form der Rissbildung in unter Spannung stehenden Werkstoffen. Damit sie auftritt, müssen drei Bedingungen erfüllt sein:

  •     Der Werkstoff muss empfindlich gegen Spannungsrisskorrosion sein,
  •     Zugspannungen müssen vorliegen,
  •     ein spezifisches Angriffsmittel – etwa Chloride – muss vorhanden sein.

  Alle diese Bedingungen sind bei den Dampferzeuger-Heizrohren gegeben.
  Die entsprechenden Randbedingungen vorausgesetzt tritt Spannungsrisskorrosion unvorhersehbar auf und die entstehenden Risse können sehr schnell wachsen. Das macht sie so gefährlich.

• Wann sind die 2018 entdeckten Risse in den 101 Heizrohren entstanden?

  Das weiß weder EnBW noch die Atomaufsicht. Die betroffenen Dampferzeuger wurden nach übereinstimmenden Angaben von EnBW und Atomaufsicht zuletzt 2014 stichprobenartig kontrolliert – ohne Befund.

• Wie lange brauchten die Risse, um bis zu 91 Prozent der Wandstärke zu durchdringen?

  Auch das kann niemand sagen. Die Risse können sich irgendwann im Laufe der Jahre durch die Rohre gefressen haben, vielleicht auch erst in den vergangenen Monaten. Wenn die Hypothese von EnBW stimmt, dass korrosionsfördernde Inhaltsstoffe des Sekundärkreislaufes die Risse ermöglichten, könnten diese schon ab 2010 oder 2013 entstanden sein; 2010 begann EnBW, Sauerstoff in den Dampfkreislauf des Reaktors einzuspeisen, ab 2013 sind Leckagen im Kondensator nachgewiesen, durch die insbesondere Sulfate eindringen konnten. Ob die Risse allerdings Jahre oder doch nur nur Wochen brauchten, um die Rohrwand fast komplett zu durchdringen, ist ungeklärt. Spannungsrisskorrosion tritt bei entsprechenden Voraussetzungen spontan auf und schreitet unvorhersehbar schnell voran – mitunter sehr schnell.

• Welche Maßnahmen hat EnBW nach den erneuten Lochfraß-Funden und den Rissfunden im September 2018 ergriffen?

  EnBW hat die rissigen Heizrohre verstopft und sie ebenso wie die von stärkerem Lochfraß betroffenen Rohre verschlossen. Die Dampferzeuger wurden zudem gereinigt, um angeblich korrosionsauslösende Ablagerungen zu entfernen. Zudem will der AKW-Betreiber die chemische Zusammensetzung des Wassers im Sekundärkreislauf intensiver überwachen.

• Mit welcher Begründung erlaubte Umweltminister Untersteller (Grüne) im November 2018 die Wiederinbetriebnahme des Reaktors?

  Die Atomaufsicht behauptete, EnBW habe alle rissigen Rohre verstopft und so außer Betrieb genommen. Zudem habe EnBW mit der Reinigung der Dampferzeuger, der Abdichtung von Kondensator-Lecks und dem Stopp der 2010 begonnenen Einspeisung von Sauerstoff in den Dampfkreislauf die Ursachen der Korrosion „so weit wie möglich“ abgestellt. Weitere Risse nennenswerter Größe und Tiefe seien damit „unwahrscheinlich“, so EnBW. Selbst wenn neue Risse auftreten würden, wären diese der Atomaufsicht zufolge unproblematisch, weil EnBW nachgewiesen habe, dass ein spontaner Bruch der Heizrohre ausgeschlossen sei. Vielmehr würden die Risse in jedem Fall zunächst ein Leck verursachen, welches man rechtzeitig detektieren könne, um den Reaktor noch sicher herunterzufahren, bevor es zu einem Rohrbruch komme. Entsprechenden Auflagen habe EnBW zugestimmt. Damit sei der nötige „Integritätsnachweis“ der Heizrohre zumindest für den nur neunmonatigen nächsten Betriebszyklus erbracht.

• Reichten die 2018 getroffenen Maßnahmen aus, um das Entstehen weiterer gefährlicher Risse und weitere Lochkorrosion zuverlässig zu verhindern?

  Nein. Wie schon 2017 verfehlten die Maßnahmen ihr Ziel. Bei den Kontrollen 2019 tauchten weitere 191 Rohre mit Rissen sowie etliche lochkorrodierte Rohre auf.

• Sind 2018 alle rissigen Rohre verschlossen und damit außer Betrieb genommen worden, wie die Atomaufsicht behauptet hat?

  Nein.

  Etwa die Hälfte (ca. 95) der 2019 neu entdeckten Risse war nach Angaben des Umweltministeriums schon 2018 vorhanden, ist damals aber schlicht nicht entdeckt worden. Keinem der mit den Untersuchungen in Neckarwestheim beschäftigten Expert*innen war aufgefallen, dass die verwendete Messsonde im unteren Bereich der Rohre – also genau dort, wo die Risse aufgetreten sind – gar nicht alle Risse erkennen kann. Dies fiel erst im Sommer 2019 bei Untersuchungen im AKW Lingen/Emsland auf. Das AKW Neckarwestheim ist deshalb, wie wir heute wissen, im November 2018 mit Zustimmung des grünen Umweltministers mit ca. 95 rissigen Rohren in Betrieb gegangen.

• Ist die Rissgefahr im AKW Neckarwestheim‑2 zumindest tendenziell gebannt?

  Nein. Nach Angaben des Umweltministeriums ist die Hälfte (ca. 95) der 2019 entdeckten Risse in den neun Betriebsmonaten ab November 2018 entstanden beziehungsweise über die Nachweisgrenze hinaus gewachsen. Demnach haben im Zeitraum von fünf bis acht Jahren (2010/2013–2018) insgesamt ca. 196 (101+ca. 95) Rohre Risse bekommen, die bis zu 91 Prozent der Wand durchdrungen haben. In den darauffolgenden neun Monaten (November 2018 bis Juli 2019) waren 95 neue rissige Rohre zu verzeichnen, mit Wandickenschwächungen von bis zu 70 Prozent. Selbst von der behörde beauftragte Sachverständige räumen ein, dass eine unbekannte Anzahl weiterer Rohre vermutlich bereits unsichtbar geschädigt ist. Da der Korrosionsmechanismus, wie die Risse 2019 zeigen, trotz der Gegenmaßnahmen weiterhin wirksam ist, ist auch mit weiteren Rissen zu rechnen. Das räumt im Übrigen auch das Umweltministerium ein.

• Ist der Bruch eines oder gar mehrerer Heizrohre im AKW Neckarwestheim‑2 ausgeschlossen?

  Nein. Das angebliche „Leck-vor-Bruch“-Verhalten der Rohre, auf das sich EnBW und – zumindest bisher – auch das Umweltministerium berufen, widerlegen Versuche der Materialprüfungsanstalt Stuttgart im Auftrag des Bundesumweltministeriums. Diese zeigten schon 2013, dass Dampferzeuger-Heizrohre, wie sie in Neckarwestheim‑2 und den anderen deutschen AKW verbaut sind, keineswegs immer zuerst Leck schlagen, bevor sie brechen. Verliefen die Risse nicht längs zum Rohr, sondern zogen sich – wie im AKW Neckarwestheim‑2 der Fall – um das Rohr herum, brach dieses auf dem Prüfstand vielmehr ohne (!) vorheriges Leck (vgl.https://www.bmu.de/fileadmin/Daten_BMU/Pools/Forschungsdatenbank/fkz_3610_r_01385_dampferzeugerheizrohr_bf.pdf, Seite 82, Punkt 4). Der spontane Bruch eines rissgeschädigten Heizrohrs ohne jede Vorwarnung ist demnach keinesfalls auszuschließen.

Was fordert .ausgestrahlt?

• Das AKW Neckarwestheim‑2 muss vom Netz, solange weitere gefährliche Risse in den Heizrohren und/oder weitere Korrosionsschäden nicht hundertprozentig ausgeschlossen sind.
• Die Atomaufsicht darf sich nicht erneut auf ein angebliches „Leck-vor-Bruch“-Verhalten von Rohren verlassen, von dem bekannt ist, dass es für die im AKW Neckarwestheim‑2 vorkommenden Schäden gar nicht existiert.

• Umweltminister Franz Untersteller (Grüne) muss die Sicherheit der Bevölkerung im Großraum Stuttgart endlich vor die wirtschaftlichen Interessen von EnBW stellen – auch wenn der AKW-Betreiber ein quasi landeseigener Konzern ist.