1.1. Die technische Seite
Das Projekt 'Leistungserhöhung' wurde intern 1990 mit einer Machbarkeitsstudie eingeleitet. Günstige Voraussetzungen waren bereits bei der Planung und Realisation des Werkes geschaffen worden:
- Der KKL-Nuklearteil entspricht sicherheitstechnisch einer Standardanlage von General Electric, die für den erhöhten Leistungsbereich ausgelegt ist. Die Anlage Perry / USA (gleicher Standardtyp) wird bereits seit rund 20 Jahren mit der höheren thermischen Nennleistung betrieben.
- Entsprechend mussten im Nuklearteil (Reaktor) praktisch keine Aenderungen vorgenommen werden. Nur die Turbinen-Anlage war der höheren Dampfmenge anzupassen (neuer Rotor in der Hochdruckturbine, Auswechslung von Ventilen, Armaturen und Pumpen). Diese Arbeiten wurden 1996 ausgeführt.
- Aufgrund der Entwicklung auf dem Gebiet der Brennstofftechnologie wurde die Zahl der Brennstäbe pro Brennelement von 62 auf 96 erhöht. Dies führt zu einer signifikanten Reduktion der Stableistung auch bei der erhöhten Reaktorleistung. Die Brennstab-Leistung ist eine wichtige Kenngrösse für das Brennstoffverhalten. Für die Brennelemente gelten auch bei erhöhter Leistung die gleichen Betriebsgrenzwerte.
Leistungserhöhungen bei den Kernkraftwerken bildeten Bestandteil des Programms 'Energie 2000' des Bundesrates.
Rechtlich waren die Leistungserhöhungen nicht betroffen von verfassungsmässigen Moratorium (Volksabstimmung 1990), welches im Jahr 2000 ausgelaufen ist. In seiner Botschaft zur Moratoriums-Initiative stellte der Bundesrat 1990 ausdrücklich fest, eine Leistungserhöhung der bestehenden Kernkraftwerke wäre auch bei Annahme des Moratoriums nicht ausgeschlossen.
In den Betriebsbewilligungen der schweizerischen Kernkraftwerke wird die zulässige thermische Leistung des Reaktors festgelegt. Eine Erhöhung dieser Leistung bedarf einer neuen Bewilligung aufgrund eines neuen Gesuchs und Gutachtens der Aufsichtsbehörde (HSK).
1.3. Die wirtschaftliche Seite
Im Interesse einer auf Langzeit ausgerichteten Strategie rechtfertigte sich die Leistungserhöhung auch bei einer nur geringen Zunahme des Strombedarfs.
Mehrproduktion der Schweizer KKW verringert die Auslandabhängigkeit. Im Sinne des antizyklischen Verhaltens verschaffte die Realisierung Aufträge für die Wirtschaft.
Die Leistungserhöhung ermöglicht die zusätzliche, marktgerechte und CO2-freie Produktion von Strom. Mit Produktionskosten von rund 2.6 Rp. pro 'neue' kWh konnte die Zielsetzung erreicht werden. KKL investierte in das gesamte Programm Leistungserhöhung (inklusive Umbau der Niederdruckturbinen 1994) 150 Mio. Franken.
2. Zeitplan, Bewilligungsverfahren und Realisation Am 31. Juli 1992 hatte die Kernkraftwerk Leibstadt AG (KKL) beim Bundesrat das Gesuch um Aenderung der Betriebsbewilligung eingereicht: Erhöhung der thermischen Nennleistung um 14,7 % von 3138 auf 3600 Megawatt (MWth).
Der dem Gesuch beigefügte Sicherheitsbericht erbringt den Nachweis, dass sämtliche Sicherheitsanforderungen auch bei erhöhter Leistung erfüllt sind.
Die öffentliche Auflage im Zeitraum 8. September bis 7. Dezember 1992 führte zu 5499 Einsprachen beim Bundesamt für Energiewirtschaft (BEW); 5460 durch Einzelpersonen, 29 durch Organisationen und 10 durch Gemeinwesen.
KKL lieferte die Replik zu den Einsprachen fristgerecht am 30. Juni 1993 beim BEW ab.
Das Gutachten der Hauptabteilung für die Sicherheit der Kernanlagen (HSK) und die Stellungnahme der Eidgenössischen Kommission für die Sicherheit der Kernanlagen (KSA) lagen vom 7. Mai bis 5. Juli 1996 zusammen mit der Replik von KKL zu den Einsprachen öffentlich auf. Neun Einsprachen gingen ein.
Am 8. Juli 1997 teilte das UVEK mit, dem Bundesrat den Antrag auf Bewilligung erst vorzulegen, wenn Fragen in Zusammenhang mit der im Jahre 1997 beobachteten beschleunigten lokalen Korrosion von Brennstoffhüllrohren geklärt seien. KKL unterbreitete die geforderten Abklärungen über die Ursachen und die Gegenmassnahmen der HSK im Dezember 1997. Die Stellungnahmen von HSK und KSA, die vom 9. Juni 1998 bis zum 8. Juli 1998 öffentlich auflagen, kamen zum Schluss, dass die Voraussetzungen für die Leistungserhöhung erfüllt sind.
Der Bundesrat erteilte am 21. Oktober 1998 die Bewilligung für den Betrieb mit einer thermischen Nennleistung von 3600 MWth. Die Leistungserhöhung erfolgte bisher in drei Schritten (106 % / 109 % / 112 % / 114,7 %) mit jeweiliger Freigabe durch die HSK:
| 106 % | 29. Oktober 1998 | 1080 MWe netto (bisher 1030 MWe netto) |
| 109 % | 16. September 1999 | 1115 MWe netto |
| 112 % | 11. Oktober 2000 | 1145 MWe netto |
| 114,7 % | 21. Dezember 2001 | ca. 1168 MWe netto |
3. Aspekte der Technik und Sicherheit Erhöhung der Reaktorleistung bedeutet, dass gegenüber dem ursprünglichen Betrieb im Reaktordruckgefäss pro Zeiteinheit mehr Dampf erzeugt wird. Diese Dampfmenge strömt auf die Turbine, die mit entsprechend grösserer Kraft den Generator antreibt, so dass dieser mehr Strom ans Netz abgeben kann.
Beim Umbau der Niederdruckturbine (1994), der eine höhere Kraftwerksleistung von 990 MW auf 1030 MW erbrachte, handelte es sich nicht um eine Erhöhung der Reaktorleistung, sondern um eine Verbesserung des Wirkungsgrades der Turbine. Bei gleichbleibender Reaktorleistung - also mit der gleichen Dampfmenge - leistet die Turbine dank besserer Nutzung des Dampfes mehr Arbeit.
3.1. Wie funktioniert die Leistungserhöhung?
Im Kernreaktor wird durch die Kernspaltung in den Brennstäben Wärme erzeugt. Je nach den physikalischen Bedingungen werden pro Zeiteinheit mehr oder weniger Atome gespalten, also mehr oder weniger Wärme freigesetzt und entsprechend mehr oder weniger Dampf produziert. Zu den für diesen Vorgang wichtigen Bedingungen gehören:
- Die Brennstäbe müssen über genügend spaltbare Atome verfügen (Anreicherung).
- Es müssen genügend Neutronen entstehen und vorhanden sein, welche die Spaltung auslösen können. Durch Absorption von Neutronen in den Steuerstäben wird die Zahl der für die Aufrechterhaltung der Kettenreaktion zur Verfügung stehenden Neutronen beeinflusst (weniger Steuerstäbe im Reaktor -> höhere Leistung).
- Die Neutronen müssen auf die für die Auslösung der Kernspaltung optimale Geschwindigkeit abgebremst werden. Dazu braucht es zwischen den Brennstäben genügend Wasser (= Moderator). Dampfblasen sind ein schlechter Moderator. Durch die Zwangsumwälzung des Reaktorwassers kann die Moderator-Dichte (Wasser/Dampf-Verhältnis) und damit die Leistung beeinflusst werden. < /FONT>
3.2. Technische Besonderheiten
Im KKL-Siedewasser-Reaktor wird durch die in den Brennstäben erzeugte Wärme Wasser verdampft. Der Druck beträgt 73 bar, entsprechend ist die Siedetemperatur 286° C. Da der Druck konstant gehalten wird, bleibt diese Temperatur ebenfalls gleich, unabhängig von der Reaktorleistung. Bei höherer Leistung wird entsprechend mehr Wasser verdampft. Analog verhält sich das Wasser in der Kochpfanne, das bei Atmosphärendruck (= 1 bar) verdampft. Ob die Herdplatte auf Stufe 3 oder 6 steht, die Wassertemperatur bleibt konstant 100° C, auf Stufe 6 entsteht nur viel mehr Dampf als auf Stufe 3.
Bei höherer Reaktorleistung bleibt die Dampftemperatur praktisch unverändert, es entsteht pro Zeiteinheit aber mehr Dampf. Da der Reaktorteil des KKW Leibstadt für eine 3600 MW-Anlage dimensioniert ist, kann die durch die Leistungserhöhung bedingte grössere Dampfmenge problemlos produziert und zur Turbine transportiert werden.
Anpassungen waren dagegen auf der Seite der Turbine nötig. So mussten die Einlass- und Regelventile, die den Druck konstant halten, vergrössert werden, damit sie mehr Dampf durchlassen können. Ebenso musste das 'Schluckvermögen' der Hochdruckturbine erhöht werden. Sie wurde für die grössere Dampfmenge optimiert und gleichzeitig den neuesten Erkenntnissen des technischen Fortschritts angepasst.
3.3. Einfluss auf die Sicherheit
Auch bei der gemäss Antrag um 14,7 % erhöhten Reaktorleistung können die bisher geltenden quantitativen Sicherheitsgrenzwerte eingehalten werden; die Anlage entspricht auch bei dieser Leistung dem Stand der Wissenschaft und der Technik. Die Kernschadenshäufigkeit bleibt auch nach der Leistungserhöhung deutlich unterhalb international empfohlener Grenzwerte für Neuanlagen.
Das Risiko ist auch bei der erhöhten Leistung von 3600 MWth im internationalen Vergleich tief und zudem dank der durchgeführten Nachrüstungen (beispielsweise System zur gefilterten Druckentlastung des Sicherheitsbehälters) kleiner als das ursprüngliche Risiko bei der Inbetriebnahme der Anlage im Jahre 1984 mit einer Leistung von 3012 MWth.
Die Anlage Leibstadt entspricht auch nach erfolgter Leistungserhöhung den Anforderungen des Atomgesetzes. Die KSA hält in ihrer Stellungnahme fest, dass sie aus dieser Sicht keine Gründe sieht, die beantragte Leistungserhöhung zu verweigern. Die HSK schreibt in ihrem Gutachten wörtlich: 'Die HSK hat sich davon überzeugt, dass im KKL die notwendigen Massnahmen für einen sicheren Anlagebetrieb und den Schutz von Personen in der Umgebung und wichtiger Rechtsgüter bei der beantragten Leistung von 3600 MWth schon getroffen sind oder noch getroffen werden. Wie bereits eingangs erwähnt, sprechen nach Ansicht der HSK keine sicherheitstechnischen Gründe gegen die beantragte Aenderung der Betriebsbewilligung auf eine erhöhte thermische Nennleistung von 3600 MW.'
Korrespondenzadresse:
Leo Erne
Kernkraftwerk Leibstadt
Tel. 056 267 71 11
Fax 056 267 81 00
E-mail: medien@kkl.ch
21. Dezember 2001 erl/ska
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