Sinnvolle Schutzmaßnahmen für Atomkraftwerke, die jeden GAU zum lokalen Problem degradieren würden


Der Dornröschensarg des AKW Tschernobyl (Bildquelle)

Zumindest in Deutschland sind Atomkraftwerke ein Auslaufmodell. Die bekannten Argumente lauten dabei „Strahlentod“, „Milliardengrab“, „Giftmüll“, wobei allein der Begriff „Tschernobyl“ bereits genügt, um die Debatte zu gewinnen. Wer dann noch „Fukushima“ richtig ausspricht, der bekommt ein Extrasternchen fürs Bemühen. Dabei wäre es nicht allzu schwer oder teuer, bestehende und neue Atomkraftwerke so abzusichern, dass selbst ein „Super-GAU“ zu einem handhabbaren lokalen Problem schrumpfen würde.


Das Potenzial der Lernkurve ist steil, der Lerneffekt – scheinbar - Null



Neben den genannten Fällen von Tschernobyl und Fukushima gab es eine Reihe weiterer Zwischenfälle, die mittelschwer bis schlimm waren. Aber es genügt bereits, sich die beiden GAUs anzusehen und die Art und Weise, wie die Kontrolle über die Situation wieder erlangt wurde, um daraus sinnvolle Maßnahmen zu treffen, um die Katastrophe nicht zu verhindern, aber zumindest deren Auswirkungen zu minimieren.

Die gängigen Mittel dazu basieren bislang vor allem auf der Entwicklung neuer Reaktortypen und einem ausgefeilten Risikomanagement vor dem GAU. Während letzteres den Erwartungswert für einen maximal großen Unfall sicherlich etwas verringern kann von aktuell einem pro 25 Jahre auf vielleicht einen alle 40 Jahre – was nicht gerade viel ist angesichts der steigenden Zahl an Anlagen - so muss man bei der Konstruktion von Reaktoren der vierten Generation mit eingebautem Kamineffekt sogar feststellen, dass aus Kostengründen bislang noch keine einzige Anlage gebaut wurde. Und was hilft schon ein sicheres Konzept, wenn es auf dem Zeichenbrett liegen bleibt.

Ohne die Bedeutung neuer Konstruktionstypen oder Verbesserungen im Risikomanagement kleinreden zu wollen, sehe ich sehr viel Spielraum bei der Erhöhung der Sicherheit von Atomkraftwerken, wie sie heute schon bestehen und neu gebaut werden. Wie man an den Fällen von Tschernobyl und Fukushima nämlich sieht sind es nicht notwendigerweise Intelligenz und Hochtechnologie, die es braucht zur Abwendung der Strahlenkatastrophe, sondern einfache Mittel und Maßnahmen, wie man sie bereits vor 100 Jahren kannte.

Das meines Erachtens verwunderlichste dabei ist, dass trotz der verhältnismäßig geringen Kosten und der großen Wirkung im Fall der Fälle (und deren zwingender Notwendigkeit) bislang nichts davon zur GAU-Vorsorge umgesetzt wurde.



1. Eine Eiswand im Boden



Sowohl in Tschernobyl als auch in Fukushima wurde nach dem GAU eine Eiswand in den Boden unter der Anlagen eingezogen. Mit diesen wird verhindert, dass verstrahlte Abwässer aus den Reaktoren das Grundwasser radioaktiv kontaminieren.

Der technische Hintergrund dafür ist ein einfacher, da man unter der Anlage „nur“ ein Leitungsnetz verlegen muss, in dem eine Kühlflüssigkeit zirkuliert. Diese Kühlflüssigkeit friert dann eine Erdschicht ein, so dass von oben kein Wasser mehr in das Grundwasser absickern kann. Das vom Reaktor kommende Wasser friert ganz einfach ein oder schwimmt auf der Eisschicht und bleibt wo es ist, das Problem ist gelöst.

Nun ist der Bau einer solchen Eiswand nicht billig, was vor allem dann gilt, wenn der Reaktor bereits havariert ist und heftigst strahlt. Man muss von weitem in die Erde bohren, damit zwischen Bohrer und Reaktor ausreichend Abstand ist, da die Strahlung nicht nur Menschen, sondern auch den meisten technischen Geräten zusetzt.

Vom Qualitätsblatt Spiegel wissen wir, dass der Aufbau dieser Eisschicht in Fukushima alles in allem 275 Millionen Euro gekostet hat. Ob die Japaner in dieser Hinsicht besonders günstig oder teuer vorgingen ist mir nicht bekannt und auch nicht, ob die Nähe zum Meer ein Vorteil oder ein Nachteil für das Verlegen der Kühlschläuche war. Aber gehen wir einmal davon aus, dass es auch in Deutschland vergleichbar viel kosten würde, eine Eiswand in einem havarierten Kraftwerk nachzurüsten.

Viel wichtiger ist aber ist zum Glück die Frage, was es kosten würde, wenn das Kraftwerk noch nicht havariert ist. Wenn man die Eiswand also nicht als Notfallmaßnahme einbaut, sondern vorsorglich unter einem sich im Normalbetrieb befindlichen Atomkraftwerk, so dass man diese im GAU-Fall sofort aktivieren kann. Meine Vermutung wäre, dass der Einbau einer Eiswand aufgrund der Abwesenheit des akuten Strahlenschutzes für Arbeiter und Maschinen maximal 70% der Kosten verursachen würde.

Aber selbst wenn man davon ausgeht, dass diese Nachrüstung nicht billiger ist, sondern um 10% teurer, weil es Deutschland ist, dann wären es noch immer „nur“ 300 Millionen Euro. Das, so wissen wir vom Qualitätsprodukt Sueddeutsche, entspräche in etwa knapp einem Jahresgewinn eines durchschnittlichen abgezahlten Kraftwerks. Die Sicherheitsmaßnahme läge also im erträglichen Bereich für die Betreiber - also für alle Betreiber von Atomkraftwerken außerhalb Deutschlands, die ihre Anlagen auch noch nach 2023 betreiben dürfen.

Tatsächlich könnte die Nachrüstung für nicht havarierte Kraftwerke sogar wesentlich billiger sein. Das Gros der Kosten dürfte auf die Bohrungen entfallen, aber auch das Kühlmittel (vor allem die Menge..), die Pumpanlage, die Kältemaschine, die extra Stromgeneratoren und der dafür notwendige Betrieb kosten eine Menge. Da es sich bei einer Kernschmelze aber um eine sehr seltene Sache handelt, müsste jenseits der Bohrungen und dem Einzug der Kühlschläuche zunächst nicht viel gemacht werden pro Kraftwerk. Die für das Aktivieren der Eiswand notwendigen Gerätschaften und Kompetenzen müssten insgesamt genau einmal vorgehalten werden für ganz Europa mit seinen aktuell 131 Atomkraftwerken (ohne Ukraine und Russland).

Die Rechnung lautet also:
  • 275 Millionen Euro an Kosten brutto orientiert nach der Anlage in Fukushima
  • minus 75 Millionen Euro wegen der fehlenden Strahlung beim Einziehen der Leitungen
  • minus 50 Millionen Euro für die mit allen AKWs geteilten Geräte und Kompetenzen
  • plus anteilig 0,5 Millionen Euro für das Vorhalten genau eines Geräte- und Kompetenzparks für alle AKW Betreiber in Europa
  • plus das übliche Kostenrisiko von 30%.

Macht Summa Summarum 200 Milionen Euro an einmaligen Kosten pro Atomkraftwerk - oder knapp einen halben Jahresgewinn.

Sobald ein Atomkraftwerk also noch einige Jahre am Netz bleiben darf wird eine derartige Nachrüstung zu einer für alle Seiten sehr vorteilhaften Sache. Noch größer wäre der Vorteil bei Neubauten, da für das Verlegen der Leitungen kein Reaktorgebäude im Weg steht, so dass die Einbaukosten der Eiswandinfrastruktur sogar für weniger als 100 Millionen Euro zu haben sein könnte.




2. Mit Erdwällen und Sichtachsen gegen die Strahlung



Mein zweites großes Fragezeichen hinsichtlich der GAU-Vorsoge für Atomkraftwerke besteht in der Frage, warum man diese nicht mit einem hohen Erdwall umgibt, der das horizontale Verbreiten der Strahlung unterbindet.

Ein solcher Wall müsste keine technische Meisterleitung sein, es würde genügen, wenn es bei Regen nicht zu Erdrutschen kommt. Sollte sich dann ein Gau ereignen, dann hätte ein solcher Wall den großen Vorteil, dass die sich ausbreitende Strahlung zu einem Gutteil darin hängen bleibt. Er muss lediglich breit und hoch genug sein, wobei bereits eine Höhe und Dicke von jeweils 40 Metern ausreicht, um die Strahlung abzuhalten vor dem Kontaminieren der weiteren Umgebung.

Mit einem solchen Wall könnte die Strahlung in relevanter Größenordnung nur noch nach oben frei entweichen und über die Luft in die weitere Umgebung getragen werden. Das wäre noch immer nicht ohne, allerdings würde der Wall abhängig von seinen Maßen den Radius der Quarantänezone deutlich – das heißt um mehrere Kilometer – verringern, und sich auch positiv auf die extreme Strahlenbelastung im näheren Umfeld um die Anlage herum auswirken.

Insbesondere bei Atomkraftwerken wie jenem in Philippsburg, dessen Quarantänezone dicht besiedelt ist mit den Städten Mannheim, Karlsruhe und Heidelberg innerhalb der 30-Kilometer-Zone, könnte mit einem Wall eine Zwangsumsiedelung verhindert werden, falls es zum GAU kommt. Anstelle einer Million Menschen müsste „nur noch“ für ein Viertel oder noch weniger ein neues Zuhause gefunden werden.

Im 15-30km Bereich um das AKW Philippsburg leben >1 Mio Menschen

Ein großes bauliches Problem für Wälle um Atomkraftwerke herum besteht in den Flüssen (oder Meeren), neben denen sie liegen. Bei den deutschen Anlagen wäre es in Brokdorf und Philippsburg kaum möglich alle vier Seiten abzusichern. Jedoch böten auch drei Seiten schon eine deutliche Verbesserung für jene Bereiche, die hinter dem Wall liegen.

Ein technisches Problem der Wälle wiederum besteht in der mangelnden Sicht auf die Anlagen im Fall eines GAUs. Aus Fukushima ist bekannt, dass die Computerhardware von in die Nähe geschickten Robotern in kurzer Zeit den Geist aufgab, weil die Strahlung zu stark war. So musste man sich auf die Beobachtung mit starken Fernrohren beschränken, was ein Wall unmöglich machen würde.

Abhilfe schaffen könnte man mit gezielt in den Wall eingebauten Sichtachsen in Form von offenen Röhren, mit denen man einen freien Blick auf die sensiblen Anlageteile erhält. Dazu wäre es sinnvoll, in bestimmte Wände Sollbruchstellen einzubauen, so dass sie bei Bedarf mit kleinen, vorinstallierten Sprengsätzen herausgenommen werden können, um aus großer Entfernung einen Blick direkt zum Reaktor zu ermöglichen. Derartige Sichtachsen plus Sollbruchstellen in den Wänden wären übrigens auch ohne Wall eine erwägenswerte Sache, weil wirkungsvoll und billig, da man auch hier den teuren Teil der Kosten bestehend aus einem Dutzend extrem leistungsstarker Ferngläser mit anderen Kraftwerken teilen könnte.

Dringend bedenken sollte man, dass diese Sichtachsen ein Strahlungsleck im Wall darstellen, die je nachdem äußerst gefährlich sein können. Abhilfe bieten hier Spiegel nach dem Prinzip des Periskops. Das kostet etwas, aber auch hier muss man bedenken, dass zehn Millionen Euro abgeschrieben auf zwanzig Jahre in weniger als einem Tag erwirtschaftet wären.

Nicht anders verhält es sich mit den Kosten für den Wall an sich. Bei Neubauten wäre ein Wall um das Kraftwerk herum sogar ein kostensenkender Faktor, da für die Anlage sowieso sehr viel Erde ausgehoben werden muss. Viele Reaktoren befinden sich unter der Oberfläche für eine vereinfachte Zuleitung des Kühlwassers, so dass diese Erde nur noch wenige Meter zum Rand der Anlage transportiert werden müsste.

Bei der Nachrüstung wiederum kommt es wie oben erwähnt auf die Ausführung an, wobei ein 40m hoher und breiter und 4km langer Wall mit 6,4 Millionen m³ Erde 500.000 Fahrten mit dem LKW-Kipper erfordert - plus Bagger, Verdichtung et cetera. Über 200 Millionen Euro einmalig würde das Unterfangen aber wohl auch bei einer Nachrüstung nicht kosten, wobei eventuell sogar die eine oder andere Seite kleiner ausfallen oder weggelassen werden kann, weil dahinter niemand wohnt und die Wahrscheinlichkeit nur gering ist, dass der Wind von dort aus in Richtung einer Agglomeration weht.



3. Die Vorbereitung eines Sarkophags für alle Anlagen



Der Umgang mit den verstrahlten baulichen Überresten in Fukushima und Tschernobyl zeigt eine weitere Parallele in der Art und Weise, wie die Strahlung langfristig von der weiteren Umgebung ferngehalten werden soll. Beide Anlagen erhalten einen Sarkophag, wobei jener für Fukushima noch in Arbeit ist, während der Deckel für Tschernobyl schon steht.

Offensichtlich ist, diese Sarkophage sind sehr groß und die angesichts der Strahlung verwendeten Materialien für die Abdeckung waren sicherlich nicht billig, zumal die Konstruktion aufgrund des langfristigen Einsatzes – man denke an Erdbeben oder andere Naturkatastrophen - sehr robust sein muss. Ganze 2,1 Milliarden Euro kostete der finale Sarkophag für Tschernobyl laut einem Hamburger Fischblatt und er soll für die kommenden 100 Jahre Sicherheit schaffen. Umgerechnet auf ein Verwendungsjahr kostet das Ungetüm also 21 Millionen Euro, Zinsen oder laufende Kosten nicht mit eingerechnet und es ist nicht anzunehmen, dass es an anderen Standorten billiger wäre.

Auch wenn das nicht gerade wenig Geld ist, Tatsache bleibt, dass falls es zu einem GAU kommt, dann braucht es einen Sarkophag. Je schneller dieser bei Bedarf gebaut werden kann, desto weniger wird das weitere Umland verseucht und desto geringer sind die Folgekosten für eine spätere Dekontaminierung. Leider kann aufgrund der hohen Kosten der prophylaktische Bau von Sarkophagen bei allen Anlagen nicht gerechtfertigt werden. Trotzdem sollte zumindest erwogen werden, ob es nicht sinnvoll wäre, die dafür notwendigen Grundlagen bereits im Vorfeld bereitzustellen, so dass der Bau am Ende umso schneller geht.

Dazu zählt vor allem ein konkreter Bauplan inklusive einstudiertem Aufbauablauf für einen Sarkophag, was es für jedes Atomkraftwerk geben sollte, wobei ebenso die Fundamente gelegt werden sollten, um die Bauteile für den Sarkophag später nur noch anbringen zu müssen, ohne auf das Aushärten des Betons etc. warten zu müssen.

Viel Geld kann dabei gespart werden mit der selben Überlegung, die auch bei der Eiswand unnötige Kosten sparen kann. Nicht jedes Atomkraftwerk benötigt einen kompletten Sarkophag, vielmehr braucht es wegen der extrem geringen Wahrscheinlichkeit nur einen, der bereitsteht für alle. Im Voraus installiert werden muss nur all das, was im Fall eines GAU nicht innerhalb von wenigen Stunden (oder Tagen) aufgebaut werden kann. Alles andere kann in einfacher Ausführung transportabel gelagert werden, was auch für das im Aufbau des Sarkophags geübte Personal gilt. Je mehr Bauteile und Konstruktionselemente dabei in allen Kraftwerken verbaut werden können, desto billiger, einfacher und schneller kann bei Bedarf am Ende der Sarkophag aufgebaut werden.

Gänzlich ohne technische Expertise ist es schwer, hier eine zuverlässige Abschätzung zu treffen über die effektiven Kosten für einen Sarkophag, der innerhalb von wenigen Stunden oder Tagen errichtet werden kann. Ich denke aber, dass man bei bestehenden Anlagen mit 300 Millionen Euro (15% der Gesamtkosten) an einmaligen Umbauten plus der gemeinsamen Bevorratung der Bauteile für den gesamten Sarkophag die endgültige Struktur innerhalb weniger Tage errichten könnte. Bei Neubauten lägen die Kosten wahrscheinlich noch einmal darunter, wobei der Sarkophag baulich mit dem Wall verbunden werden könnte, so dass effektiv nur noch das Dach installiert werden muss.



Kosten und Nutzen der drei Maßnahmen



Alle drei Vorschläge sind technisch möglich und sie werden mit Eintritt einer Havarie definitiv notwendig, das zeigen beide GAU Fälle in Tschernobyl und Fukushima. Keinen Nutzen bringen die Maßnahmen im Normalbetrieb, sie kommen erst mit dem Kontrollverlust über den Reaktor zum tragen (eine Ausnahme bildet der Wall, der beim Tausch der Brennstäbe die Strahlung abhalten kann, was laut Contra Atom für die erhöhte Leukämierate verantwortlich sein soll).

Insgesamt schätze ich, dass sich alle drei Maßnahmen gemeinsam pro Atomkraftwerk in etwa 600 Millionen Euro belaufen würden. Das entspräche fast zwei Jahresgewinnen, was zwar überaus viel ist, sich jedoch bei Anlagen mit einer Restlaufzeit von weiteren 20 Jahren deutlich relativiert. Unter höflicher Ignoranz etwaiger Refinanzierungskosten würden sie den Gewinn um 10% oder 30 Millionen Euro im Jahr belasten. Bedenkt man, dass die Ruine von Fukushima weit über 100 Milliarden Euro an Folgekosten verursachen wird, dann ist eine derartige Vorsorge bereits ein voller Erfolg, falls die Kosten für das Aufgeben oder Dekontaminieren des Umlandes nur die Hälfte kostet.

Nach Ablauf der Abschreibungsdauer für die Umbaumaßnahmen wiederum würden sie weiterhin existieren, ihre Kosten lägen von da an allerdings bei Null, so dass sie ein wichtiges Argument bei einer möglichen Laufzeitverlängerung spielen können. Denn auch nach 50 Jahren oder mehr hätte man eine Havarie sehr schnell wieder im Griff und das ohne, dass die ganze Region außen herum verstrahlt wird.


Auch wenn eine derartige Risikovorsorge für Deutschland selbst keine direkte Relevanz mehr hat, so sieht man an der Karte, dass direkt um uns herum weiterhin Reaktoren betrieben werden. Möglicherweise werden bald sogar noch einige mehr dazukommen, falls die Energiewende trotz Angela Merkel, Andrea Nahles und Peter Altmaier am Ruder doch noch schiefgehen sollte und das Ausland uns billigen und zuverlässigen Strom liefern muss. Vielleicht kann ja Günther Öttinger in Brüssel etwas dahingehendes regulieren, oder wer auch immer dort aktuell für die Verteilung der Stromknappheit in der EU verantwortlich ist.
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