Warum die Forschungs-Neutronenquelle Heinz Maier-Leibnitz sicher ist, wird hier in Fragen und Antworten erklärt.

1. Was unterscheidet den Reaktor in Fukushima, Japan, von der Neutronenquelle in Garching?

Zunächst einmal die puren Zahlen: 20 Megawatt (MW) thermischer Leistung des FRM II stehen bis zu 3000 MW Leistung in je einem der sechs Blöcke des Kernkraftwerks Fukushima I gegenüber. Die geringe thermische Leistung geht einher mit einer niedrigen Betriebstemperatur von maximal 51 °C am FRM II, während sie im Fukushima-Siedewasserreaktor bei ca. 250 °C bei Drücken über 70 bar liegt. Entsprechend geringer ist auch die Restwärme des einzigen Brennelements des FRM II bei abgeschaltetem Reaktor. Eingebettet ist das Brennelement der Neutronenquelle in ein Wasserbecken, das 700 Kubikmeter Wasser fasst und nicht unter Druck steht. Allein dieses Wasser reicht bei Ausfall aller Kühlsysteme zum Wegkühlen der gesamten Restwärme des Brennelementes aus und erwärmt sich dabei auf maximal 80 °C, das heißt es verdampft nicht. Ohne jede weitere Einwirkung von außen garantieren also Naturgesetze stets das Abführen der gesamten Restwärme des FRM II Brennelements.

2. Wie ist das Kühlsystem am FRM II aufgebaut?

Das Kühlsystem besteht aus einem geschlossenen Primärkreis und einem ebenfalls geschlossenen Sekundärkreis, beide innerhalb des Reaktorgebäudes. Der Tertiärkreis führt die Wärme über einen kleinen Kühlturm durch Verdunstung ab. Der Primärkühlkreis und das Wasserecken bilden eine konstruktive Einheit. Sie sind vom Rest des Gebäudes durch eine ca. 10 cm breite Fuge getrennt. Erschütterungen die von außen auf das Gebäude wirken, werden also nicht auf den Primärkreislauf übertragen. Beim Abschalten der Neutronenquelle schalten sich mit dreifacher Redundanz Nachkühlpumpen ein, die von einem dreifach vorhandenen Satz an Batterien betrieben werden und für die ersten drei Stunden nach Abschalten die Restwärme abführen. Anschließend übernimmt Naturkonvektion innerhalb des Primärkreislaufes die Kühlung. Wie zu 1) angemerkt, wird aber auch bei Ausfall jeder Nachkühlung die Restwärme komplett über Naturkonvektion vom Beckenwasser aufgenommen.

Zusätzlich stehen zwei unabhängige und redundant ausgelegte Notstromdiesel zur Verfügung, um elektrische Energie für die Kühlpumpen zu liefern.

3. Kann sich das Wasserbecken des FRM II entleeren?

Nein, denn i) die im abgeschalteten Brennelement enthaltene Restwärme reicht nicht um das Beckenwasser zu verdampfen und ii) Primärkreislauf und Wasserbecken sind so konstruiert, dass das Brennelement stets vollständig mit Wasser bedeckt ist. Selbst ein hypothetischer Bruch des Primärkreislaufs kann das Beckenwasser nicht aushebeln, da alle Rohrleitungen oberhalb des Brennelements ansetzen. Ferner sind Primärkühlkreislauf und Becken schwingungsmäßig vom Rest des Gebäudes isoliert.

4. Woher kommt das Kühlwasser des FRM II?

Die Kühlkreisläufe sind geschlossen, die Verdunstungsverluste im Tertiärkreis werden durch Wasser aus einem eigenen Brunnen ausgeglichen. Die Isar oder der Mühlbach werden nicht zu Kühlzwecken verwendet.

5. Wo sind die abgebrannten Brennelemente des FRM II?

Die Brennelemente am FRM II müssen nach Benutzung für mindestens 6,5 Jahre im Abklingbecken aufbewahrt werden. Erst anschließend werden sie in ein Zwischenlager transportiert. Pro Reaktorzyklus fällt ein Brennelement an. Im Jahr hat der FRM II durchschnittlich vier Reaktorzyklen. Das Abklingbecken ist mit Wasser gefüllt und über ein Trenntor mit dem Reaktorbecken verbunden. Die Brennelemente sind also auch permanent von 700 Kubikmetern Wasser umgeben. Wenn ein Brennelement nach einem Zyklus frisch entladen wird, beträgt die Wärmeleistung im Abklingbecken maximal 90 Kilowatt. Zum Vergleich: In Kernkraftwerk Fukushima I waren bis zu 1300 Brennelemente in einem Abklingbecken mit 1400 Kubikmetern Wasser bei einer Wärmeleistung von bis zu 2000 Kilowatt.

6. Warum kann ein Erdbeben wie in Japan in Garching nicht auftreten?

Garching liegt zentral im Inneren des Bayerischen Molassebeckens, das als äußerst erdbebenarm bezeichnet werden kann. In der seismographischen Region Bayerische Molasse sind aus den vergangenen Jahrhunderten insgesamt sechs tektonische Erdbeben berichtet. Das stärkste mit der Intensität VI auf der MSK-Skala (Skala bezogen auf die Energiefreisetzung nach Medvedev-Sponheuer-Karnik, 1964) ereignete sich am 9.10.1935 bei St. Martin in Österreich, 135 km östlich von Garching. Auf Grund der Entfernung löste dieses und alle anderen Erdbeben nur sehr schwache Bodenbewegungen in Garching aus mit III – IV (3,5) auf der MSK-Skala.

7. Für welche Erdbebenstärke ist das Reaktorgebäude des FRM II ausgelegt?

Das Bemessungserdbeben für den Standort hat eine Intensität auf der MSK-Skala von 6,5. Das heißt aber nicht, dass das Gebäude bei stärkeren Erdbeben einstürzen würde. Lokal auf Garching bezogen kann dies mit einem Ausschlag auf der Richterskala von 5,0 – 6,3 verglichen werden.

8. Wie dick ist die Hülle des Reaktorgebäudes?

Die Wandstärke inklusive Dach des Reaktorgebäudes beträgt 1,8m. Sie besteht aus besonders stark armiertem Stahlbeton.

9. Hält das dem Absturz eines Flugzeugs stand?

Die Reaktoraußenwand ist für den schlimmsten möglichen Aufprall ausgelegt, nämlich  dem Aufprall einer schnell fliegenden Militärmaschine. Dies deckt den Aufprall einer großen Passagiermaschine wie die Boing 747 oder auch den Airbus A380 ab. Hierbei bleibt die äußere Wand in ihrer Schutzfunktion nach innen erhalten, es entstehen keine durchgehenden Risse, die Erschütterungen von außen erreichen wegen der baulichen Abtrennung nicht den Primärkreislauf mit Becken. Belüftungen sind derart ausgelegt, dass ein Kerosinbrand nicht nach innen dringen kann. Das ist - wie im übrigen das gesamte Sicherheitskonzept - in der Genehmigung des FRM II durch die Reaktorsicherheitskommission und Strahlenschutzkommission geprüft worden.

10. Ist die Neutronenquelle vor einem Hochwasser der Isar geschützt?

Ja, sogar gegen das 10.000-jährige Hochwasser der Isar. Auch gegen drückendes Wasser von unten ist das Gebäude abgedichtet.

12. Warum wird hoch angereichertes Uran (HEU) verwendet?

Ziel ist es, bei möglichst kleiner thermischer Leistung einen möglichst hohen Neutronenfluss für die wissenschaftlichen Experimente bereitzustellen. Das ist mit einem sehr kompakten Brennelement mit HEU am besten möglich. Nicht zuletzt mindert eine möglichst geringe Nennleistung auch die nach Abschaltung abzuführende Nachwärme und damit die Anforderungen an das Kühlsystem. Beim FRM II reicht (siehe Frage 1) dabei die passive Kühlung durch das Beckenwasser.

Gleichzeitig laufen am FRM II in einer internationalen Zusammenarbeit Arbeiten, einen neuen und hochdichten Brennstoff zu entwickeln, der auch bei niedrigerer Anreicherung ein gleich kompaktes Brennelement mit nur 20MW Leistung und vergleichbaren Neutronenfluss erlauben soll.

Weitere Informationen: 11 Fragen und Antworten zur Umrüstung von HEU auf MEU.

13. Wie wird der FRM II sicherheitstechnisch überprüft?

Die Aufsichtsbehörde der Forschungs-Neutronenquelle ist das Bayerische Staatsministerium für Umwelt und Gesundheit. Sie überprüft ständig den Zustand der Anlagen im Reaktor und jede technische Änderung am FRM II muss von ihr autorisiert sein. Zur Beaufsichtigung zieht die Behörde unabhängige Fachgutachter zu Rate. Bereits wenige Tage nach dem Reaktorunfall in Fukushima hat die Aufsichtsbehörde auch am FRM II mit Sonderprüfungen begonnen.

14. Warum gibt es einen Katastrophenschutzplan für den FRM II?

Selbst bei dem schlimmsten denkbaren Unfall am FRM II bleibt die Radioaktivität sicher im Gebäude eingeschlossen. Es ist Genehmigungsvoraussetzung, dass selbst der schlimmste denkbare Unfall nicht zur Evakuierungen außerhalb des Geländezaunes führen kann. Trotzdem gibt es einen Katastrophenschutzplan des Landkreises München (siehe Broschüre "Rundherum sicher"), um den seit den Zeiten des Atom-Ei bestehenden Alarm- und Einsatzplan fortzuführen und pro-aktiv zu handeln.

15. Was ist bei auslegungsüberschreitenden Ereignissen?

Die Reaktorsicherheitskommisssion und die Strahlenschutzkommission kommen in ihrem Gutachten zum Sicherheitskonzept des FRM II zum Ergebnis, dass selbst bei auslegungsüberschreitenden Ereignissen „keine Evakuierung erforderlich“ sei. Als Gründe werden das geringe Aktivitätsinventar und das hohe Rückhaltevermögen des Reaktorbeckens angegeben.

16. Wozu wird die Forschungs-Neutronenquelle FRM II benötigt?

Der FRM II produziert Neutronen für Forschung, Industrie und Medizin. Grundlagenexperimente zielen auf die Frage der Entstehung des Universums und der fundamentalen Kräfte ab, Materialforschung ermöglicht langlebigere Motoren, deckt die Mechanismen für Hochtemperatursupraleitung auf oder hilft bessere Dieselkraftstoffe zu entwickeln. Für die Halbleiterindustrie werden im Neutronenfeld Halbleiter besonders homogen dotiert. Diese werden für zukünftige Gleichspannungs-Hochspannungsleitungen benötigt. Mit schnellen Neutronen werden am FRM II Krebspatienten geheilt. Sein hoher Neutronenfluss ist zudem besonders für die Erzeugung von Radioisotopen für Diagnostik und Therapie in der Nuklearmedizin geeignet.

17. Wie kann man die Neutronenquelle besichtigen?

Jedes Jahr veranstaltet der FRM II einen Tag der offenen Tür. Jeder kann die Neutronenquelle besichtigen, der über 18 Jahre alt ist und einen gültigen Personalausweis oder Reisepass mit sich führt. Weitere Informationen zum Tag der offenen Tür gibt es rechtzeitig auf der Webseite des FRM II in den News.

Auch während des Jahres können Gruppen ab fünf Personen oder Schulklassen die Experimentiereinrichtungen und das Reaktorbecken besichtigen. Jedes Jahr kommen so rund 3000 nicht-wissenschaftliche Gäste an den FRM II. Weitere Informationen zur Besichtigung der Neutronenquelle der TU München.