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Kernkraftwerk Bilibino

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Kernkraftwerk Bilibino
Bilibino Nuclear Power Plant.JPG
Standort
Land Flag of Russia.svg Russische Föderation
Oblast Autonomer Kreis der Tschuktschen
Ort Bilibino
Koordinaten 68° 3′ 4″ N, 166° 32′ 23″ OTerra globe icon light.png 68° 3′ 4″ N, 166° 32′ 23″ O
Reaktordaten
Eigentümer JSC Rosenergoatom Konzern
Betreiber JSC Rosenergoatom Konzern
Betriebsaufnahme 1974
Im Betrieb 4 (48 MW)
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Die Quellen für diese Angaben sind in der Zusatzinformation einsehbar.

Das Kernkraftwerk Bilibino (russich Билибинская АЭС anhörenBeschreibungsseite der Audiodatei mit Lizenzangaben) steht drei Kilometer von der Stadt Bilibino entfernt im autonomen Kreis der Tschuktschen. Die Anlage ist hinsichtlich der Lage das am nördlichsten liegende Kernkraftwerk der Erde und zugleich das kleinste aktuell im Betrieb befindliche. Die Anlage soll durch das Offshore-Kernkraftwerk Akademik Lomonossow ersetzt werden.

Geschichte

Erstmals 1965 gab es Pläne für ein Kernkraftwerk im autonomen Kreis der Tschuktschen im Zusammenhang mit der Goldförderung in der Umgebung, die sich zu einer energieintensiven Industrie entwickelte. Zudem sollte das Werk dazu beitragen die wirtschaftliche Entwicklung in diesen abgelegenen Gebieten voranzutreiben.[1] Der Grund weshalb man sich für ein Kernkraftwerk in dem eher unkonventionellen Polarklima der Arktis auf Permafrostboden entschied war der Mangel an konventionellen Rohstoffen, die von weit her geschafft werden müssten, was für die sowjetische Wirtschaft auf keinen Fall infrage kam. Die Transportkosten wären viel zu hoch, da die Rohstoffe per Schiff angefahren werden müssten. Erreichbar ist die Region allgemein nur über den Luft- oder Seeweg. Außerdem war es für die Sowjetunion sehr wichtig solche Projekte in diesen Breitengraden zu realisieren, um Erfahrungen im Bau von großen Industrieanlagen zu sammeln. Mit den Vorarbeiten wurde 1968 begonnen. Allerdings war bereits zu diesem Zeitpunkt das Klima ein Problem, nicht nur für die Arbeiter sondern auch später für das Werk. Während es im Sommer durch abschmelzende Schneemassen mehr als genug Wasser gibt, sind im Winter die Gewässer vollständig bis zum Grund zugefroren, weshalb es bei den Vorarbeiten am Standort große Probleme gab. Für den Betrieb der Reaktoren kam deshalb kein Wasser von Flüssen zur Kühlung infrage, weshalb man sich für Luftkühleinrichtungen wie Kühltürme entschied.[2]

Das Dieselkraftwerk Bilibino selbst konnte die Energie für die Goldminien nicht alleine erzeugen, weshalb es zwei Hochspannungsleitungen gab, durch die die Region versorgt wurde. Eine etwa 483 Kilometer lange Hochspannungsleitung die 1965 zwischen der Hafenstadt Pewek und Bilibino errichtet wurde stellte die Hauptversorgung dar, eine zweite etwa 322 Kilometer lange Leitung kommend von Cherskij, die 1970 zusammen mit einem vorübergehend dort positionierten schwimmenden Kohlekraftwerk in Betrieb genommen wurde, stellt alleine die Stromversorgung der Baustelle des Kernkraftwerks dar. Allerdings kam es aufgrund des polaren Klimas zu häufigen Ausfällen der Leitungen. Ein weiteres Problem bestand darin, dass Bilibino auf dem Landweg nur im Winter zu erreichen war.[3]

Bau

Die meiste Energie sollte in Form von Fern- und Prozesswärme abgegeben werden, da die Heizperioden in dieser Gegend rund 270 Tage dauern.[2] Im Vergleich mit dem bestehenden Dieselkraftwerk kann das Kernkraftwerk etwa vier mal günstiger Strom und Wärme erzeugen.[4] Als Reaktortyp kam eine modifizierte Version eines graphitmoderierten Reaktors infrage, der einige Auslegungen direkt vom Kernkraftwerk Obninsk und den beiden Reaktoren am Kernkraftwerk Belojarsk übernahm. Die geplanten vier 12 MW-Turbinen, von denen jeder Reaktor mit einer ausgestattet werden sollte, wurden aus der Tschechoslowakei importiert.[5] Diese wurde 1973 erstmals probeweise getestet. Das von Škoda Brünn entwickelte Design stellt international ein Novum dar und wurde besonders auf die Polarbedingungen ausgelegt.[6] Die Radiatoren zur Kühlung kamen aus Ungarn.[7] Ein weiterer Grund, weshalb man sich für diese Bauart entschieden hat war der Transport der Komponenten, die ausschließlich durch Flugzeuge angeliefert wurden und entsprechend leicht sein mussten. Allerdings konnten diese Komponenten nur im Sommer geliefert werden, weshalb Eile geboten war um die Anlage schnell genug in Betrieb zu nehmen.[8] Mit dem Bau des Werkes wurde am ersten Januar 1970 begonnen.[9] Sofern das Projekt ein Erfolg gewesen wäre, sollte eine zweite baugleiche Anlage in Bely Jar im autonomen Kreis der Chanten entstehen. Das Fundament der Anlage besteht aus monolithischen Stahlbetonplatten. Vor dem Absetzen der Platten auf dem Baugrund wurde dieser aufgetaut. Das Hauptgebäude selbst ist aus Aluminium gebaut worden, was das Gebäude an sich leichter macht und die Baukosten senkte.[7]

Die Kapitalkosten für die Gesamtanlage lagen bei 2500 Dollar pro intalliertes Kilowatt, womit man von einem Baupreis von 110 Millionen Dollar ausgehen kann.

Betrieb

Am 12. Januar 1974 ging der erste Block ans Netz und wurde am ersten April in den regulären Betrieb überführt. Block 2 folgte am 30. Dezember 1974 mit der Netzsynchronisation und ging am 1. Februar 1975 in den regulären Betrieb über. Am 22. Dezember 1975 ging der dritte Block ans Netz und erzeugte ab dem 1. Februar 1976 regulär Elektrizität. Block 4 folgte als letztes und speiste ab dem 27. Dezember 1976 Elektrizität in das Stromnetz, und lief ab dem 1. Januar 1977 im Regelbetrieb.[9] Mit der Inbetriebnahme des letzten Blocks wurde die gesamte Stromversorgung im Autonomen Kreis der Tschuktschen aus Kernenergie gedeckt.[10] Obwohl Bilibino im Gegensatz zu den anderen Kernkraftwerken des Landes bessere Betriebsergebnisse in den ersten Jahren aufwies[11] waren die 110 kV-Hochspannungsleitungen aber zu klein dimensioniert worden und konnten die gesamte Kapazität des Werkes nicht vollständig abführen. Ein Ausbau der Leitung wurde allerdings aufgrund finanzieller Streitigkeiten zwischen dem Ministerium für Nichteisenmetalle und der Nordwestlichen Goldminenvereinigung nicht realisiert.[12] Allerdings bewies das Kernkraftwerk seinen technisch-wirtschaftlichen Wert und zeigte erstmals den Kritikern, dass der Betrieb eines Kernkraftwerks in jahreszeitlich bedingten isolierten Regionen möglich ist.[13]

Nach dem Rektorunfall von Tschernobyl kam im Jahr 1988 eine Gruppe von Spezialisten aus der Tschechoslowakei zu Wartungsarbeiten in das Werk und tauschte eine große Zahl von Komponenten für sechs Millionen Dollar aus. Weiter wurden die Sicherheitsvorkehrungen stark gestrafft, auch aufgrund der technischen Ähnlichkeiten mit dem RBMK-Design hinsichtlich der Sicherheitssysteme. Das Design selbst hat jedoch eine andere reaktorphysikalische Auslegung.[14] Im Februar 1994 wurde angekündigt den Betrieb von zwei der vier Reaktoren zu unterbrechen, sofern das Kernkraftwerk kein Geld mehr erhalten würde. Seit einigen Monaten setzten die Lohnzahlungen an das Personal aus, infolge der wirtschaftlichen Krise nach dem Zerfall der Sowjetunion. Weiter wurde davor gewarnt, dass bald der Brennstoff für die verbleibenden zwei Reaktoren ebenfalls ausgehen würde. Zu diesem Zeitpunkt besaß das Werk selbst ein Kapital von acht Milliarden Rubel, weitaus genug um den Brennstoff selbst zu erwerben.[15]

Stilllegung

Ursptünglich waren alle Blöcke für eine Laufzeit von 30 Jahren ausgelegt, sodass Block 1 und 2 im Jahr 2004, Block 3 im Jahr 2005 und Block 4 im Jahr 2006 hätten stillgelegt werden müssen. Alle Reaktoren erhielten jedoch eine Laufzeitverlängerung von 15 Jahren, sodass die Stillegung von Block 1 und 2 nunmehr 2019, von Block 3 im Jahr 2020 und von Block 4 im Jahr 2021 vorgesehen ist.[16] Im März 2016 fiel die Entscheidung Block 1 im Dezember 2018 stillzulegen, Block 2 bis 4 im Dezember 2021. Als Ersatz für die Fernwärmelieferungen für die Stadt Bilibino werden Heizkessel beim Kernkraftwerk installiert, sowie zur Sicherung der Energieversorgung das Dieselkraftwerk Bilibino erweitert und die Stromtrassen nach Pewek erneuert.[17]

Ersatz

Nach dem Zerfall der Sowjetunion plante die russische Regierung nach einem Beschluss im Dezember 1992 den Ausbau des Kernkraftwerks um drei zusätzliche Reaktoren, die zwischen 2001 und 2005 in Betrieb gehen sollten.[18] Die Projektion war nicht neu, denn das Reaktormodell wurde bereits in den 1980ern zu Sowjetzeit exklusiv für Bilibino entwickelt und für andere Standorte vorgeplant.[19] Dadurch sollten die vier Reaktoren ersetzt werden, von denen der letzte 2003 vom Netz gehen sollte und dann seine Standzeit von 25 Jahren erreicht hätte. Als alternative Variante war der Einsatz von schwimmenden Kernkraftwerken seitens Minatom vorgeschlagen worden.[20] Zwar wurden die Planungen konkreter für ein schwimmendes Kernkraftwerk in Pewek, allerdings wurde im März 2000 per Regierungsbeschluss das Projekt aufgrund finanzieller und technischer Gründe verschoben und mögliche schwimmende Kernkraftwerke in Archangelsk und Wiljutschinsk vorgezogen. Pewek sollte aber weiterhin infrage kommen.[21] Seit 2006 ist der Ersatz des Werkes durch das Offhore-Kernkraftwerk in Pewek fest geplant, der durch das Offshore-Kernkraftwerk Akademik Lomonossow erfolgen wird.

Standortdetails

Die Region des Standorts besteht hauptsächlich aus Permafrostboden. Obwohl viele Gebäude auf Permafrost errichtet wurden, ist das Kernkraftwerk unter anderem davon ausgenommen. Der Grund hierfür ist, dass durch das Antauen zwischen Mai und Oktober der Boden zu weich wird und Gebäude absacken könnten. Nach 1987 wurden die Gebäude daher generell auf einem eingelassenen Betonfundament errichtet. Das Kernkraftwerk wurde bereits zuvor auf Beton errichtet, um ein Absacken zu verhindern.[19]

Technik

Alle vier Reaktoren sind zusammen mit der Turbinenhalle in einem Gebäudekomplex untergebracht und nur wenig baulich getrennt.[2] Die Reaktoren die in Bilibino zum Einsatz kommen sind vom Typ EGP-6 und erreichen eine thermische Leistung von 62 MW.[7] Im Gegensatz zu herkömmlichen Reaktoren ist aufgrund der Aluminiumbauweise des Hauptgebäudes kein direkter biologischer Schild vorhanden, weshalb zum Wechseln des Brennstoffs eine Be- und Entladeröhre direkt aus dem Reaktor entnommen wird und in einem speziellen Container ausgewechselt wird, abseits der Reaktoren in der Reaktorhalle. Die Reaktoren selbst besitzen nur einen Kühlkreislauf, der jedoch in sechs Schleifen aufgeteilt ist. Das Wasser wird durch einen Naturumlauf durch den Reaktor geleitet. Die Kühlung der gesamten Anlage erfolgt primär über große Radiatoren, weitere Wärme wird über das Fernwärmesystem abgeführt. Während der Heizperiode geschieht die primäre Wärmeabfuhr über die Fernwärmeauskopplung.[7] Elektrisch erreicht jede Einheit 12 Megawatt brutto, von denen 11 Megawatt in das Netz gespeist werden.[9] Anders als in Russland und der GUS üblich fährt die Anlage nicht im Grundlast- sondern im Lastfolgebetrieb.[22]

Aufgrund des einfachen Kreislaufs des Reaktors besitzen die EGP-6 im Gegensatz zu großen Leistungsreaktoren ein vereinfachtes Kernnotkühlsystem, das ohne schnelle druckführende Subsysteme auskommt. Die Notkühlkapazität pro Block liegt bei 2×100 %, während das Kühlsystem des Kontroll- und Steuersystems (SUZ-Systems) als dritter Notkühlkanal für den Reaktor dienen kann, ohne direkten Kontakt zu den Kanälen, in denen sich die Brennelemente befinden. Kalkulationen nach dem Reaktorunfall im Kernkraftwerk Tschernobyl konnten nachweisen, dass aufgrund der kleinen Bauform die Temperatur- und Brennstoffkoeffizienten auch im kleinen Leistungsbereich grundsätzlich einen negativen Reaktivitätskoeffizienten aufweisen.[23]

Stromnetz

Das autonome Stromnetz, in dem Bilibino arbeitet, erstreckt sich in einer etwa 483 Kilometer langen Hochspannungsleitung, die 1965 zwischen der Hafenstadt Pewek und Bilibino errichtet wurde, die als Hauptversorgung dient, sowie über eine etwa 322 Kilometer lange Leitung von Bilibino nach Cherskij, die 1970 in Betrieb genommen wurde. In Pewek befindet sich ein Heizkraftwerk, in Bilibino ein Dieselkraftwerk und in Cherskij war temporär ein schwimmendes Kohlekraftwerk in Betrieb gewesen, das jedoch keine Energie mehr liefert. Das einzige andere Kraftwerk ist das Kernkraftwerk Bilibino.[3] Ein weiteres Problem besteht in der Automatisierung der Kraftwerke. Keiner der Anlagen ist für die automatische Regelung der Netzfrequenz und Netzspannung ausgelegt. Gerade durch die hohe Fluktuation im Netz, das über 24 Stunden einen Lastwechsel von bis zu 60 % aufweist, stellt sich dies als Problem dar. Die Regelung wird hauptsächlich durch das Kernkraftwerk vorgenommen, da es am flexibelsten ist. Die Blöcke können aus den Stillstand bei einer Heißabschaltung binnen 20 Minuten wieder ans Netz gehen, bei einer Vollabschaltung binnen 60 Minuten.[23]

Fernwärmenetz

Für das Fernwärmenetz stellt das Kernkraftwerk eine thermische Leistung von 78 MWth zur Verfügung. Bei besonders hohen Bedarf ist es möglich die elektrische Gesamtleistung der vier Blöcke zusammen von 48 auf 40 MW zu senken, wodurch die sich die Fernwärmeleistung auf 116 MWth erhöhen lässt. Die Auskopplung von Fernwärme ist in der Region eine Normalität bei solchen Kraftwerken, da die Temperatur über den Winter in Bilibino auf bis zu -60 °C fallen kann.[23]

Unfallvorsorge

Vor 1986 war keine direkte Unfallvorsorge getroffen worden. Erst nach dem Reaktorunfall von Tschernobyl wurden neue Maßnahmen hierfür organisiert. Problematisch ist insbesondere die Situation, dass Bilibino nur über den Luftweg im Sommer zu erreichen ist und die Staßen ausschließlich zwischen Oktober und Mai geöffnet sind. Der Plan sieht daher vor, bei einem großen Unfall mit Austritt von radioaktiven Stoffen in beträchtlicher Menge die 14000 Einwohner von Bilibino mit Hubschraubern binnen 5 Stunden zu evakuieren.[19]

Daten der Reaktorblöcke

Das Kernkraftwerk Bilibino besteht aus vier in Betrieb befindlichen Reaktoren.

Reaktorblock[9] Reaktortyp Leistung Baubeginn Netzsyn-
chronisation
Kommer-
zieller Betrieb
Stilllegung
Typ Baulinie Netto Brutto
Bilibino-1 LWGR EGP-6 11 MW 12 MW 01.01.1970 12.01.1974 01.04.1974
Bilibino-2 LWGR EGP-6 11 MW 12 MW 01.01.1970 30.12.1974 01.02.1975
Bilibino-3 LWGR EGP-6 11 MW 12 MW 01.01.1970 22.12.1975 01.02.1976
Bilibino-4 LWGR EGP-6 11 MW 12 MW 01.01.1970 27.12.1976 01.01.1977

Einzelnachweise

  1. Verband Deutscher Elektrotechniker: ETZ: elektrotechnische Zeitschrift: Ausg. B., Band 19. VDE-Verlag., 1967.
  2. a b c Soviet life, Bände 136-147. Embassy of the Union of the Soviet Socialist Republics in the USA, 1968. Seite 54 bis 55.
  3. a b American Geographical Society of New York: Soviet geography, Band 15. Scripta Pub. Co., 1974. Seite 247.
  4. Akademii︠a︡ nauk SSSR.: Ideen des exakten Wissens. Deutsche Verlags-Anstalt., 1970. Seite 159.
  5. New scientist, Band 37. IPC Magazines, 1968. Seite 200.
  6. August Petermann, u.a.: Petermanns Geographische Mitteilungen, Bände 118-119. H. Haack, 1974. Seite 113.
  7. a b c d Consultants Bureau Enterprises,: Soviet atomic energy, Band 35. In: Band 2 von Soviet research in geophysics in English translation. Consultants Bureau, 1973. Seite 978, 979.
  8. Nuclear engineering international, Band 14. Heywood-Temple Industrial Publications Ltd., 1969. Seite 378.
  9. a b c d Power Reactor Information System der IAEA: „Russian Federation“ (englisch)
  10. August Petermann, u.a.: Petermanns geographische Mitteilungen, Bände 121-122. H. Haack., 1977. Seite 22.
  11. British Library. Lending Division, u.a.: Thermal engineering, Band 26. Pergamon Press, 1979. Seite 333.
  12. Metals week, Band 50. McGraw-Hill, 1979. Seite 10.
  13. Europa Publications Limited: The Far East and Australasia. In: Regional surveys of the world. Europa Publications, 1980. ISBN 0905118510. Seite 1133.
  14. Freedom at issue, Ausgaben 82-103. Freedom House., 1988. Seite 24.
  15. Murray Feshbach: Ecological disaster: cleaning up the hidden legacy of the Soviet regime. In: Band 1 von Russia in transition. Twentieth Century Fund Press, 1995. ISBN 0870783645. Seite 40.
  16. Oleg Bodrov: Challenges for Cooperation of Authorities, Nuclear Industry & NGOs in NPPs Decomissioning, 02.11.2009. Abgerufen am 25.09.2015. (Archivierte Version bei WebCite)
  17. Publicatom: Первый энергоблок Билибинской АЭС остановят до конца 2018 года, 22.04.2016. Abgerufen am 23.04.2016. (Archivierte Version bei WebCite)
  18. Charles K. Dodd: Industrial decision-making and high-risk technology: siting nuclear power facilities in the USSR. In: G - Reference, Information and Interdisciplinary Subjects Series. Rowman & Littlefield, 1994. ISBN 0847678474. Seite 141.
  19. a b c The New York Times: BILIBINO JOURNAL; WHAT PRICE NUCLEAR POWER? IN SIBERIA, IT'S HIGH, 20.04.1987. Abgerufen am 26.09.2015. (Archivierte Version bei WebCite)
  20. Office Of Technology Assessment Washington Dc, u.a.: Nuclear wastes in the Arctic : an analysis of Arctic and other regional impacts from Soviet nuclear contamination.. In: AD-a336 931. DIANE Publishing, 1995. ISBN 1428920358. Seite 161.
  21. James Clay Moltz, u.a.: Preventing nuclear meltdown: managing decentralization of Russia's nuclear complex. Ashgate Publishing, Ltd., 2004. ISBN 0754642577. Seite 112, 113.
  22. OECD Nuclear Energy Agency, u.a.: Uranium resources, production and demand. Organisation for Economic Co-operation and Development, 1994. Seite 221.
  23. a b c IAEA: Feedback of Operational Safety Experience from Nuclear Power Plants, 16.05.1988. Seite 301 bis 314.Abgerufen am 26.09.2015. (Archivierte Version bei WebCite)

Siehe auch

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