Kerntechnik Ausgebrütet: das Ende des Versuchsreaktors

Vom Demontageleitstand aus werden die Anlagen im Reaktorbehälter ferngesteuert abgebaut.  Die weitere Zerkleinerung erfolgt in Handarbeit in einer Spezialhalle. Foto: WAK
Vom Demontageleitstand aus werden die Anlagen im Reaktorbehälter ferngesteuert abgebaut. Die weitere Zerkleinerung erfolgt in Handarbeit in einer Spezialhalle. Foto: WAK

In Karlsruhe wird derzeit die Versuchsanlage KNK abgebaut: die Kompakte Natriumgekühlte Kernreaktoranlage, auch als Schneller Brüter bekannt. Dabei betreten die Ingenieure Neuland.

Wissenschaft: Klaus Zintz (Zz)
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Stuttgart - Oliver Fath ist begeistert, was man mit der riesigen Bandsäge samt integriertem Greifarm alles klein sägen und transportieren kann. Im Moment ist das vielseitig einsetzbare, ferngesteuerte Gerät allerdings nicht im Einsatz. Vielmehr saugt Fath nun – ebenfalls ferngesteuert – die Metallspäne ein, die bei der Sägearbeit auf den Boden des hermetisch abgeriegelten Riesentopfes gerieselt sind. Dort haben sich in jüngster Zeit zahlreiche weitere Demontage-Utensilien angesammelt: Steine, Trennscheiben, Schrauben, Dämmmaterial und manches mehr.

Fath leitet ein Demontageteam, allerdings an einem ganz besonderen Ort: Es gilt, einen Reaktor abzubauen, in dem vor Jahren am damaligen Kernforschungszentrum Karlsruhe die Technik des Schnellen Brüters erprobt wurde. Die Kompakte Natriumgekühlte Kernreaktoranlage (KNK), wie sie exakt heißt, wird nun in jahrelanger, mühevoller Kleinarbeit wieder dem Erdboden gleichgemacht. Und wie damals beim Aufbau der Anlage betreten auch jetzt bei deren vollständigem Abbau die Ingenieure wieder einmal Neuland.

Sehr beengte Platzverhältnisse

Eines der größten Probleme dabei sind die arg beengten Platzverhältnisse, wie Anja Graf berichtet. Sie leitet das langjährige KNK-Abbauprojekt, das von der WAK Rückbau- und Entsorgungsgesellschaft durchgeführt wird (siehe Infokasten). Zu den Aufgaben der zur Energiewerke Nord gehörenden Gesellschaft gehört neben dem Abbau früherer Versuchsreaktoren wie etwa der KNK der vollständige Rückbau der Wiederaufbereitungsanlage in Karlsruhe. Dabei mussten vor allem 60 000 Liter hochradioaktive Abfalllösung „endlagergerecht“ verarbeitet werden. Im Klartext bedeutet dies: Verglasung in 140 Kokillen, Verpacken in fünf Castorbehälter und seit 2011 Lagerung im Zwischenlager Nord bei Greifswald. Derzeit wird der komplette Rückbau der Anlage geplant.

Doch zurück zum Karlsruher „Minibrüter“, der KNK. Der wurde 1965 bis 1969 in beachtlich kurzer Zeit als Versuchsanlage gebaut. Er diente dann als eine Art Prototyp für den Schnellen Brüter SNR-300 (Schneller Natriumgekühlter Reaktor), der zwar 1985 in Kalkar am Niederrhein fertig wurde, aber nie in Betrieb ging. Die Karlsruher Anlage indes sollte ein Dauerläufer werden: von 1971 bis 74 wurde sie mit „langsamen“ Neutronen in einem normalen thermischen Kern als KNK I betrieben und von 1977 bis 1991 als KNK II mit „schnellen“ Neutronen im Reaktorkern.

1991 kam das Aus für die Brütertechnologie

Als die Bundesrepublik nach jahrelangen Diskussionen 1991 aus der Schneller-Brüter-Technologie ausstieg, bedeutete dies auch das Ende der KNK in Karlsruhe. Inzwischen sind dort die erheblichen Mengen an Natrium entsorgt, die zur Kühlung des Reaktors gebraucht wurden. Seither widmen sich die Ingenieure dem acht Meter hohen Reaktorkern samt der erforderlichen Abschirmung. Das große Problem dabei: wie auch bei anderen kerntechnischen Anlagen hat man sich beim Aufbau keine großen Gedanken zum Abbau gemacht. Bei der KNK bedeutet dies konkret, dass zum Beispiel die Abschirmung des Behälters recht problemlos von außen aufgebracht wurde. Nun aber muss sie von innen abgebaut werden, weil die Abschirmung des stark radioaktiv kontaminierten Bauwerks bis zum Ende des Abbaus gewährleistet sein muss. Der Betrieb als Schneller Brüter hatte nämlich nicht nur eine radioaktive Belastung der Oberfläche zur Folge. Durch die schnellen Neutronen wurde bis tief in die Abschirmung hinein das dort enthaltene „normale“ Kobalt zu radioaktivem Kobalt aktiviert. Entsprechend groß ist die radioaktive Belastung, weshalb nicht nur der Reaktorbehälter, sondern auch die Abschirmung mit fernbedienten Geräten abgebaut werden muss.

Für die sogenannte Primärabschirmung – also den ersten Mantel aus Gusseisen um den Reaktorkern – waren die bis zu 15,5 Tonnen schweren Elemente passgenau nach dem Nut-und-Feder-Prinzip zusammengefügt worden. Nun müssen sie in so kleine Teile zerlegt werden, dass sie aus dem Reaktorbehälter ausgeschleust werden können. Zuvor müssen sie allerdings durch den „Flaschenhals“ passen. Das ist die Öffnung am oberen Ende des Reaktorschachts, und die hat einen Durchmesser von gerade einmal 2,1 Metern.

Vielzweckwerkzeug: die ferngesteuerte Bandsäge

Um die insgesamt zwölf mehr oder weniger großen Elementen aus grauem Gusseisen zerlegen und transportieren zu können, musste erst ein passendes Werkzeug entwickelt werden. Die Bandsäge arbeitet nun vertikal und horizontal, kann die abgesägten Elemente greifen und transportieren, hat zur Sicherheit mehrere verschiedenartige Antriebe, muss kaum gewartet werden und lässt sich via Kamera und Fernsteuerung bedienen. Bevor die Maschine allerdings im stark radioaktiv belasteten Reaktorbehälter eingesetzt werden konnte, musste sie erst in detailgetreu nachgebauten Testständen ihre Leistungsfähigkeit unter Beweis stellen.

Weiter verarbeitet werden die klein gesägten radioaktiv belasteten Teile in der benachbarten Hauptabteilung Dekontaminationsbetriebe (HDB), die ebenfalls von der WAK betrieben wird. Dort werden radioaktive Reststoffe aller Art so behandelt, dass sie endgelagert werden können. Im Falle der Bauteile aus dem KNK-Forschungsreaktor bedeutet dies, dass sie in streng abgeschirmten Bereichen von Mitarbeitern in voluminösen Schutzanzügen von Hand so kleingeschweißt, zersägt und verpresst werden, bis sie in endlagerfähige Behälter passen – ein echter Knochenjob.

Rückbau bis zur grünen Wiese

Zehn Schritte umfasst die Stilllegung der KNK insgesamt. Inzwischen sind die Arbeiten am neunten Teilschritt weit fortgeschritten. Hier fehlt nur noch der Rückbau des sogenannten Biologischen Schildes, also desjenigen Schutzwalls, der sich an die Primärabschirmung anschließt. Dies ist noch einmal ein ordentlicher Brocken aus 330 Tonnen Schwerbeton und 45 Tonnen Stahl. Im letzten Schritt werden dann die verbliebenen Systeme, beispielsweise die Lüftungsanlagen, abgebaut und dann die Gebäude abgerissen. Anfang der 2020er Jahre, so die derzeitige Planung, ist das Projekt abgeschlossen – und die berühmte „grüne Wiese“ realisiert.

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