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Kernheizwerk Pilsen

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Kernheizwerk Pilsen
Standort
Land Flag of the Czech Republic.svg Tschechien
Region Plzeňský kraj
Ort Pilsen
Koordinaten 49° 44′ 5″ N, 13° 20′ 29″ OTerra globe icon light.png 49° 44′ 5″ N, 13° 20′ 29″ O
Reaktordaten
Pläne storniert 1 (200 MW)
Zusatzfunktion Fernwärme
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Die Quellen für diese Angaben sind in der Zusatzinformation einsehbar.

Das Kernheizwerk Pilsen (tschechisch Jaderná Výtopna [JV] Plzeň) sollte in der tschechischen Stadt Pilsen auf dem Gelände der Škoda-Werke entstehen. Die Pläne für das Kernheizwerks waren die am weitesten gediehenen für eine solche Anlage in der Tschechoslowakei. Praktisch war die Anlage zuletzt bereit für die Bestellung. Die Umsetzung der Anlage scheiterte an der Opposition gegen das Kernheizwerk, als auch an der Auflösung der Tschechoslowakei.

Geschichte

Ende der 1960er wurden drei Studien ausgearbeitet für den Bau eines möglichen Kernheizkraftwerks in Pilsen.[1] Neben der Wärmeversorgung der Stadt Pilsen sollte insbesondere die Wärme- und Energieversorgung des W. I. Lenin-Werke (das Stammwerk von Škoda) decken. Daher wurden sowohl reine Heizreaktoren, als auch der Bau eines Kernkraftwerks mit Leistungsreaktoren berücksichtigt.[2] Zwei Vorzugsstudien befassten sich damit zwei Reaktoren des Typs KS-200, identisch mit dem Kernkraftwerk A-1 in Bohunice für diesen Zweck zu nutzen. Bereits früh gab es Gegner des Projekts, die darlegen konnte, dass der Einsatz des KS-150 für das Kernheizkraftwerk Pilsen aufgrund der langen Bauzeit und der schlechten Wirtschaftlichkeit nicht durchführbar war. In einer dritten Studie wurde die Installation von zwei zu den Kernheizkraftwerken Holešovice und Brünn identischen Druckwasserreaktoren des Typs WWER auf Basis des WWER-70 im Kernkraftwerk Rheinsberg untersucht. Jeder der Blöcke sollte 350 bis 380 Gigakalorie pro Stunde an Fernwärme ausspeisen und 50 MW elektrische Energie mit einer gemeinsamen Gegendruckturbine erzeugen. Problematisch zu diesem Zeitpunkt war allerdings die fehlenden Wasserressourcen für die Kondensationsturbinen im Umkreis von Pilsen, was das Projekt schwer durchführbar machte. Da allerdings zum damaligen Zeitpunkt um 1970 neue Staudämme in der Umgebung geplant waren, sollte zu einem späteren Zeitpunkt der Bau eines Kernheizkraftwerks in Pilsen noch einmal geprüft werden.[1]

Zwischen 1975 und 1976 wurden Konzeptstudien für Fernwärmesysteme in der Tschechoslowakei erstellt für Pilsen, Ostrava und Košice. Für die Standorte wurde eine hohe Bedarfsmenge an heißen Dampf analysiert, da die ansässigen Stahlproduktionsbetriebe zu hohen Temperaturen erfordern, sodass man den Bau von Hochtemperaturen erwog. Generell wurden die Projekte aber bis auf weiteres zurückgestellt.[3]

AST-200

In Langzeitplanung der Tschechoslowakei wurde in der Variante 1 ab 1988 geplant, das Kernheizkraftwerk Pilsen in ein Kernheizkraftwerk umzuwandeln mit drei Reaktoren des Typs WWER-500. Der potenzielle Bau war für das Jahr 2006 bis zum Jahr 2010 vorgesehen. Die Anlage sollte die Wärmeversorgung von Pilsen und Rokycany decken.[4] Škoda Pilsen und Energoprojekt Prag verfolgten allerdings für die Wärmeversorgung weiterhin die Einführung von Kernheizwerken. In Zusammenarbeit mit der sowjetischen Teploelektroprojekt Gorki im Rahmen des Rat für gegenseitige Wirtschaftshilfe mit den tschechoslowakischen Firmen Energoprojekt Prag, Škoda Pilsen, sowie den sowjetischen Firmen WNIIAM und NIKIET aus Moskau, wurden die Arbeiten am AST-200 begonnen, eine verkleinerte Variante des AST-500.[5] Zwischen dem 14. und 19. November 1988 wurde nach einem Treffen in Prag ein Abkommen zur Entwicklung des AST-200 zwischen den Unternehmen abgeschlossen.[2] Die Wahl für die Entwicklung des AST-200 wurde insbesondere damit begründet, obwohl es bereits bessere Konzepte von Anbietern aus dem Westen gab, dass eine Zusammenarbeit mit diesen Unternehmen aus politischen Gründen nicht möglich war, weshalb man auf die sowjetische Technik zurückgriff. Das generelle Anlagenkonzept, das in der Studie ausgearbeitet wurde, was eine Dreiblock-Anlage mit AST-200. Als Standort wurde für die erste Demonstrationsanlage die Stadt Pilsen ausgewählt.[6]

Mit den sich ändernden politischen Gegebenheiten in der Tschechoslowakei 1989 kam die weitere Planung des Projekts in Konfrontation mit diesen neuen Gegebenheiten. Ein weiterer Grund war, dass die in Bau befindlichen größeren Anlagen des Typs AST-500 im Kernheizwerk Woronesch und Kernheizwerk Gorki ebenfalls Rückschläge in ihrer Umsetzung erlitten. Am 24. Juni 1990 wurde die Projektstudie für den AST-200 für das Kernheizwerk Pilsen abgeschlossen.[6] Eine Weiterführung des Konzepts erfolgte nicht.

NHR-200

Saisonkurve des Pilsener Fernwärmenetz mit entsprechender Auslastung eines einzelnen Kernheizwerks mit NHR-200

Im Jahr 1988 schlossen Siemens und Škoda eine gemeinsame Kooperation um ein Kernheizwerk mit NHR-200 zu entwerfen.[2] Die Studie zum Bau des Kernheizwerks Pilsen sollte bis 1991 abgeschlossen werden[7] und war ein Gemeinschaftsprojekt der deutschen Kraftwerk Union mit dem tschechischen Architekt-Ingenieur Energoprojekt Prag und den Westböhmischen Elektrizitätswerken Pilsen, in Zusammenarbeit mit dem Unternehmen Hydrostav Prag und der technischen Universität von Pilsen. Das Projekt sollte sowohl ökologisch, als auch wirtschaftlich betrachtet werden, sodass die Stadt Pilsen am Ende über den Bau des Kernheizwerk entscheiden könne auf Basis der ermittelten Parameter.[8][9] Die Musteranlage des Kernheizwerks Pilsen war für den Bau weiterer Anlagen sowohl in der Tschechoslowakei, als auch in der Bundesrepublik Deutschland.[6] Bis 1990 war der Bau eines Kernheizwerks für Pilsen einer der Primärlösungen um die Umweltprobleme von der Braunkohleverfeuerung in den bestehenden Heizwerken in Griff zu bekommen.[10] Im April 1991 wurde die Projektstudie abgeschlossen und[6] im Mai 1991 wurde eine Kopie der abgeschlossenen Studie, die eine volle Ausarbeitung für den Bau und Integration des Kernheizwerks Pilsen mit einen Reaktorblock umfasste, an das Büro des Bürgermeisters der Stadt Pilsen übermittelt.[11] Am 3. Juli 1991 entschieden sich die Behörden der Stadt zunächst dafür Siemens die Ausarbeitung der Planung des Reaktors durchzuführen und übermittelten dies dem Unternehmen.[12] Allerdings entschied sich die Stadt Pilsen danach gegen den Bau des Kernheizwerks und bestellte die Anlage nicht.[11]

Als Folge der Nichtgenehmigung entfachten Škoda-Vertreter und besorgte Studenten aus Pilsen eine Debatte über den Bau des Kernheizwerks in der lokalen Presse. Dabei versuchte man insbesondere darauf aufmerksam zu machen wie sich die Situation entwickelt, wenn das Kernheizwerk nicht gebaut werden würde.[11] Ein Thema für Siemens war das Kernheizwerk insbesondere, nachdem im November 1991 Siemens bei Škoda gemeinsam in die Kernkraftwerksvermarktung unter dem Namen Skoda Energy eingestiegen war.[13] Der Einstieg mit 67 % seitens Siemens und 33 % seitens Škoda wurde im Januar 1992 seitens der tschechischen Regierung genehmigt.[14] Allerdings war die Deadline für das Projekt länger angesetzt worden für den Bau der Anlage, als von der Stadt Pilsen kommuniziert, ebenfalls nicht der Punkt, dass alle betroffenen Parteien bei dem Projekt zustimmen müssen. Im Februar 1992 heizte sich die Stimmung gegen das Kernheizwerk Pilsen auf, nachdem Umweltaktivisten begannen gegen die Anlage zu protestieren. Während solche Proteste westlich des ehemaligen eisernen Vorhangs weit verbreitet waren, das der Protest gegen das Kernheizwerk Pilsen einer der erste in der Tschechoslowakei dieser Art. Allen Voran protestierte insbesondere die Umweltvereinigung Děti Země gegen das Projekt unter der Führung von Misoslav Suta. Dies war nicht nur aus Umweltsicht der Fall, sondern man befürchtete auch den Einkauf von Siemens bei Škoda. Der 2. Bürgermeister von Pilsen, Zdeněk Prosek, unterstrich in der Folge noch einmal, dass man sich gegen den Bau der Anlage entschieden habe, man aber durchaus besorgt sei, dass das Projekt trotzdem durchgeführt wird. nach unbestätigten Angaben bot Siemens Škoda 100 Millionen DM für den Bau der Anlage an.[11] Obwohl mit dem NHR-5 in der Volksrepublik China ein kleiner Prototyp des NHR-200 existierte, haben die Gegner des Projekts insbesondere hervorgehoben, dass es sich um einen Prototypen handle, da die Anlage wesentlich größer ist. Es haben sich neben den Gegnern auch unabhängige Unterstützer für das Projekt zusammengefunden.[15]

Hinzu kam ein Punkt, der Škoda selbst betraf, wenn das Kernheizwerk nicht gebaut werden würde. Am Heizkraftwerk auf dem Škoda-Werksgelände, das ebenfalls als größte Wärmequelle Fernwärme für Pilsen bereitstellt, mussten die Kessel der Braunkohleblöcke rekonstruiert werden, was eine aufwändige und kostspielige Reparatur erfordert hätte, wenn das Kernheizwerk nicht gebaut werden würde. Daher war es nötig eine gemeinsame Entscheidung mit Siemens und der Stadt Pilsen über das Projekt zeitnah zu treffen.[16] Das generelle Problem des Projekts war, dass die eigentlich für drei Blöcke ausgelegte Anlage bereits mit einen Block deutlich überdimensioniert für das Fernwärmenetz für Pilsen gewesen wäre. Dadurch hätte der Reaktor lange Zeit auf Teillast betrieben werden müssen, was zu ungleichen Abbränden geführt hätte. Im Vergleich mit dem AST-200-Projekt, das für Fernwärmenetze vorgesehen war, um rund ein Drittel des Fernwärmenetzes dauerhaft bedienen zu können, sollte der NHR-200 rund drei Viertel des Fernwärmebedarfs eines Netzes decken, was auch die entsprechende Flexibilität des Reaktors fordert. Die Annahme war daher, dass es sich bei Pilsen lediglich um eine Demonstrationsanlage von Siemens und Škoda handeln sollte, die als Referenz für größere Fernwärmenetze in anderen Städten hätte dienen können.[6] Mit der Auflösung der Tschechoslowakei am 31. Dezember 1992 wurde das Projekt nicht mehr fortgeführt.

Standortdetails

Pilsen-Rokycany
Lenin-Werke
Lenin-Werke
Zábělá
Zábělá
Chrást
Chrást
Chlum
Chlum
Dýšina
Dýšina
Pilsen
Pilsen
Rokycany
Rokycany
Potentielle (grau) und ursprünglich favorisierter (schwarz) Standorte zwischen Pilsen und Rokycany

Das ursprüngliche Projekt sah als Standort ein Gelände direkt an den Lenin-Werken vor.[2] Die späteren Projekte Ende der 1980er konzentrierten sich auf Standorte außerhalb von Pilsen, am Stadtrand gelegen sowie direkten Nachbarorten. Daraus resultierten die Standorte Zábělá, Chrást, Chlum und Dýšina. Weniger bekannt und nicht vollständig durchgeführte Planungen gab es für den weiter entfernt liegenden Standort Přívětice u Radnic. Einige der ursprünglich untersuchten Standorte sind heute noch für ein Kernheizwerk in der Territorialplanung reserviert. [6]

Technik

Insgesamt drei konkrete Projekte wurden für den Bau des Kernheiz(kraft)werks Pilsen beachtet.

KS-200 Projekt

Vereinfachtes Schema des für das Kernheizkraftwerk Pilsen vorgesehenen KS-200

Der in den ersten beiden Projektstudien berücksichtigte Kernheizkraftwerkstyp sah den Bau von zwei leicht optimierten Reaktoren des Typs KS-200 vor, wie er etwas kleiner als KS-150 im Kernkraftwerk A-1 eingesetzt wurde. Jeder der Reaktoren sollte mit Schwerwasser moderiert und mit Kohlenstoffdioxidgas gekühlt werden. Das Kühlgas tritt bei einem Durchfluss von 2450 Kilogramm pro Sekunde mit einer Temperatur von 170 °C in den Kern ein und wird bis zum Austritt auf 458 °C erwärmt. Für die Umwälzung werden turbinengetriebene Gasgebläse verwendet, die zusammen etwa 40 MW thermischen Eigenbedarf haben. Ausgelegt wurden die beiden Blöcke für eine maximale thermische Reaktorleistung von 786 MW, während allerdings im Parallelbetrieb mit dem Betrieb von Gegendruckturbinen für die Ausspeisung von Fernwärme beide Blöcke auf maximal 523,4 MWth limitiert sein sollten. Über drei Wärmetauscherstufen sollte die Wärme an den Sekundärkreislauf übertragen werden, in dem die Frischdampftemperatur bei 435 °C liegt und 814,5 Tonnen Dampf pro Stunde und pro Block im Volllastbetrieb liefern sollten. Jeder der Blöcke wurde als eigene Einheit ausgelegt. Entsprechend sollte jeder Block zwei Turbinen mit einer elektrischen Bruttoleistung von je 110 MW speisen.[6]

Je nach Betriebsart erzeugt das Kraftwerk entweder mehr Fernwärme, oder mehr Strom. Je nach Betriebsart kann die Anlage wirtschaftlicher betrieben werden oder optimiert auf einen Endprodukttyp. Die erwogenen Betriebsarten sind in der folgenden Tabelle aufgeführt.[6]

Parameter Stromerzeugung Mischbetrieb Wärmeerzeugung
Fernwärmeleistung des Kernheizkraftwerks 232,6 MW 348,9 MW 424,5 MW
Betriebsstunden konventionelle Heiz(kraft)werke pro Jahr 3670 Stunden 1450 Stunden 500 Stunden
Betriebsstunden des Fernwärmenetzes pro Jahr durch konventionelle Heizkraftwerke 5850 Stunden 4750 Stunden 4000 Stunden
Elektrische Leistung des Kernheizkraftwerks 382 MW 351 MW 325 MW
Elektrische Jahreserzeugung des Kernheizkraftwerks 3021 kWh 2937 kWh 2900 kWh
Erzeugungsverlust pro Jahr durch KHKW im Vergleich mit konventionellen Heizkraftwerken 339 kWh 423 kWh 460 kWh

AST-200 Projekt

Beim AST-200 handelt es sich um einen Heizreaktor, der seitens der Tschechoslowakei auf Basis des AST-500 aus der Sowjetunion entwickelt wurde. Während die generellen technischen Eigenschaften identisch waren, so auch der Kernbrennstoff, war die Leistung von 500 MWth beim sowjetischen Projekt auf 200 MWth beim tschechoslowakischen Projekt reduziert worden. Die Wärme aus dem Primärkreis wäre durch Naturumlauf aus dem Reaktorkern in dem integralen Reaktorbehälter abgeführt worden. Am Kerneintritt soltle die Kühlmitteltemperatur bei 144 °C liegen und auf 200 °C beim Austritt erwärmt werden. Der Primärkreisdruck sollte bei 19,6 Bar liegen. Von dort wäre über 16 Wärmetauscher die Wärme an die beiden sekundären Kreise abgegeben worden, die jeweils mit passiven Notkühlsystemen ausgestattet worden wären. Das Fernwärmenetz sollte bei einem Druck von 20 Bar betrieben werden, im Rücklauf 70 °C Temperatur aufweisen und im Vorlauf, nach Aufnahme der Wärme aus dem Sekundärsystem, 130 °C.[6]

Integales Primärsystem (Reaktor)Druckhalter Loop 1Hauptumwälzpumpe-1Netzwärmetauscher Loop 1Netzwärmetauscher Loop 1Druckhalter Loop 2Hauptumwälzpumpe-2Netzwärmetauscher Loop 2Netzwärmetauscher Loop 2NetzpumpenNetzpumpenNetzpumpenFernwärmenetzReaktorgebäudewandAST-200 Schema.svg
Über dieses Bild

Vereinfachtes Wärmeschaltbild des AST-200 ohne Nebensysteme. Beschreibung per mouseover.

NHR-200 Projekt

Der NHR-200 ist prinzipiell ein Siedewasserreaktor aufgrund seiner Betriebsparameter, die Kernparameter aber optimiert für einen Druckwasserreaktor. Die thermische Leistung jedes Reaktors sollte bei 200 MW liegen. Der Primärkreislauf war für einen Betriebsdruck von 15 Bar ausgelegt bei einer Eintrittstemperatur von 158 °C in den Reaktorkern und 198 °C aus dem Reaktorkern heraus. Der Kernbrennstoff des Reaktors wäre mit dem des Konvoi identisch gewesen. Der integrale Primärkreis des Reaktors wäre durch Naturumlauf umgewälzt worden. Über den Sekundärkreislauf wäre die Wärme aus dem Primärkreislauf mit 165 °C im heißen Strang weggeführt worden, der in den Netzwärmetauschern das Fernwärmenetz mit einer Rücklauftemperatur von 70 °C auf 120 °C für den Vorlauf aufgeheizt hätte. Das Wasser im Sekundärkreislauf wäre mit 100 °C zurück zu den Wärmetauschern im Reaktor geleitet worden. Während der Reaktor mit integralen Wärmetauschern vorgesehen war, sollten drei sekundäre Kreisläufe die Wärme über weitere Wärmetauscher an das Fernwärmenetz übertragen. Innerhalb des Sekundärkreislaufs waren für jeden Loop passive Wärmeabfuhrsysteme vorgesehen gewesen, die durch Abgabe der Nachwärme an die Umgebung den Reaktor für eine unbegrenzte Zeit hätte kühlen können. Das System wird bei einem Schwarzfall automatisch ausgelöst, indem die elektrischen Magnetventile geöffnet hätten und damit das System aktiviert hätten.[6]

Integales Primärsystem (Reaktor)Druckhalter Loop 1Hauptumwälzpumpe-1Netzwärmetauscher Loop 1Druckhalter Loop 2Hauptumwälzpumpe-2Netzwärmetauscher Loop 2Druckhalter Loop 3Hauptumwälzpumpe-3Netzwärmetauscher Loop 3Hauptumwälzpumpe-4Netzwärmetauscher Zusatzloop 4FernwärmenetzReaktorgebäudewandNHR-200 Schema.svg
Über dieses Bild

Vereinfachtes Wärmeschaltbild des NHR-200 ohne Nebensysteme. Beschreibung per mouseover.

Einzelnachweise

  1. a b Stransky, F., u.a.: Moznosti uplatneni jadernych teplaren v CSSR, Czechoslovak conference on nuclear power; Piestany, Czechoslovakia; 01.12.1970. Seite 6, 10. Abgerufen am 19.04.2022. (Archivierte Version bei Internet Archive)
  2. a b c d Vít Pospíšil: Alternative thermal energy sources for middle and large cities, 28.11.2018. Seite 3. Abgerufen am 28.05.2022. (Archivierte Version bei Archive.ph)
  3. Chorvat, D., u.a.: Hygienicke problemy pri budovani JEOT v blizkosti Bratislavy, 07.12.1976. Seite 9, 10. Abgerufen am 28.05.2022. (Archivierte Version bei Internet Archive)
  4. Vlach, J.: Utilization of heat from nuclear sources. Part 2, 1990. Seite 55. Abgerufen am 28.05.2022. (Archivierte Version bei Internet Archive)
  5. В. Н. Чистякова, u.a.: История ОАО "НИАЭП", Литера, 2008. ISBN 978-5-900915-59-3. Seite 101, 102, 109, 134 bis 141.
  6. a b c d e f g h i j Vít Pospíšil: Alternativní zdroj tepla pro vytápění středních a velkých měs, 2020. Seite 22, 149, 152, 156, 158 bis 161, 173, 174. Abgerufen am 28.05.2022. (Archivierte Version bei Internet Archive)
  7. Kerntechnische Gesellschaft (Bonn, Germany), u.a.: Atomwirtschaft, Atomtechnik, Band 35. Handelsblatt GmbH, Januar 1990. Seite 5.
  8. Kerntechnische Gesellschaft (Bonn, Germany), u.a.: Atomwirtschaft, Atomtechnik, Band 35. Handelsblatt GmbH, August/September 1990. Seite 371.
  9. Kerntechnische Gesellschaft (Bonn, Germany), u.a.: Atomwirtschaft, Atomtechnik, Band 36. Handelsblatt GmbH, August/September 1991. Seite 415.
  10. Predicasts, inc: Predicasts Technology Update, Band 46,Ausgaben 27-52, Predicasts, 1990. Seite 4.
  11. a b c d United States. Foreign Broadcast Information Service: Daily Report: East Europe, Ausgaben 41-50, The Service, 1992. Seite 12.
  12. Handbook of Nuclear Countries, Lexikographisches Institut, 1992. ISBN 9783928680028. Seite 124.
  13. TAZ: Siemens-Konzern steigt bei Škoda ein Deutsch-tschechische AKWs in Sicht, 27.11.1991. Abgerufen am 31.05.2022. (Archivierte Version bei Internet Archive)
  14. TAZ: Kooperation Siemens/Skoda genehmigt, 24.01.1992. Abgerufen am 31.05.2022. (Archivierte Version bei Internet Archive)
  15. Nuclear Engineering International, Band 36,Ausgaben 438-449'Ä', Progressive Media International, 1991. Seite 5.
  16. Škoda Plzeň: Phase I: Restatement, 21.04.1992. Seite 26, 220, Anhang F. Abgerufen am 31.05.2022. (Archivierte Version bei Internet Archive)

Siehe auch

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