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Kernkraftwerk Susquehanna

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Kernkraftwerk Susquehanna
Susquehanna Steam Electric Station from Council Cup 2 edit.JPG
Standort
Land Flag of the United States.svg Vereinigte Staaten
Bundesstaat Pennsylvania
Ort Berwick
Koordinaten 41° 5′ 31″ N, 76° 8′ 44″ WTerra globe icon light.png 41° 5′ 31″ N, 76° 8′ 44″ W
Reaktordaten
Eigentümer Talen Energy Corporation
Betreiber Talen Energy Corporation
Betriebsaufnahme 1982
Im Betrieb 2 (2660 MW)
Einspeisung
Eingespeiste Energie im Jahr 2010 18516 GWh
Eingespeiste Energie seit 1982 433904 GWh
Stand der Daten 5. August 2011
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Die Quellen für diese Angaben sind in der Zusatzinformation einsehbar.

Das Kernkraftwerk Susquehanna (englisch Susquehanna Nuclear Poer Plant, offiziell Susquehanna Steam Electric Station, kurz SSES) steht nahe der Stadt Berwick im US-Bundesstaat Pennsylvania. Die am Susquehanna gelegene Anlage war das erste Kernkraftwerk der Pennsylvania Power and Light Company. Die Entfernung zu den nächsten größeren Städten beträgt nach Berwick acht Kilometer, nach Nanticoke und Hazelton je 16 Kilometer sowie nach Plymouth und Bloomsburg je 27 Kilometer.

Geschichte

Bereits 1967 gab es Untersuchungen für mögliche neue Kernkraftwerke entlang des Susquehanna River in der Umgebung der Stadt Berwick, Pennsylvania.[1] Die Pennsylvania Power and Light Company gab im gleichen Jahr bekannt, rund 11 Kilometer außerhalb von Berwick entfernt, ein Kernkraftwerk, das erste dieses Unternehmens, mit einer Leistung zwischen 800 und 1000 MW errichten zu wollen. Außerdem sollte die Möglichkeit offengehalten werden, die Anlage auf 4000 MW zu erweitern.[2] Noch im gleichen Jahr entschied sich die Gesellschaft, die Anlage definitiv zu errichten, sodass diese 1974/75 in Betrieb gehen könnte. Insgesamt wurden für die Anlage zwei Angebote über einen 800 MW Druckwasserreaktor sowie einen 1100 MW Siedewasserreaktor eingereicht. Bis zum Ende des Jahres 1967 war keine Entscheidung gefallen, was für eine Anlage errichtet werden sollte.[3] Bis zum Jahr 1970 entschied man sich für den Bau einer Doppelblockanlage, deren beide Reaktorblöcke zusammen 2200 MW erzeugen sollen. Als Standort wurde ein 6,16 Quadratkilometer großes Grundstück erworben, nahe dem Susquehanna River, nach dem die Anlage benannt werden sollte.[4]

Nach Plan erwartete die Pennsylvania Power and Light Company bis 1971 die Baugenehmigung für die beiden Blöcke, die von General Electric stammen sollten. Anfang 1970 formierten sich erste Gruppierungen gegen die Anlage in der näheren Umgebung. Grund hierfür war der Eingriff in das örtliche Umweltsystem am Fluss, das die Anlage hinsichtlich des Klimas, der Vegetation und des tierischen und menschlichen Lebens beeinflussen könnte.[5] Im Jahre 1973 erfolgte die Freigabe der Baugenehmigung für die Anlage, die jedoch vom gesamten Grundstück nur 3,86955 Quadratkilometer benötigte. Mit der Baugenehmigung wurde auch das Baurecht für die Hochspannungsleitungen auf landwirtschaftlich genutzten Flächen genehmigt.[6] Die Reaktoren und die Turbinen sollten von General Electric stammen, die ingenieurstechnische Planung übernahm Bechtel. Die Kosten für die beiden Reaktoren, die 1979 und 1981 in Betrieb gehen sollten, wurden auf 1,4 Milliarden US-Dollar kalkuliert.[7]

Bau

Mit dem Bau der beiden Reaktoren wurde am 2. November 1973 begonnen.[8] Während andere Nukleareprojekte in den USA hinter ihren Zeitplan fielen, erreichte die Pennsylvania Power and Light Company beim Bau der Anlage eine Zeiteinsparung. Allerdings hatte dies auch den Grund, dass die Lage der Anlage keine Lieferung des Reaktordruckbehälters per Schiff oder Bahn zuließ. Aufgrund dessen mussten Containment und Reaktordruckbehälter am Standort zusammengeschweißt werden, weshalb man nicht die übliche Bauweise von Kernkraftwerken verwendete, sondern die Anlage nach Etagen errichtete, anstatt ganze Gebäudeteile nacheinander fertigzustellen. Die hat neben Kostenvorteilen auch Vorteile für den Bau von größeren Komponenten, die zeitgleich für beide Reaktoren gefertigt werden können. Um die Großkomponenten in die Gebäude zu heben, wurde ein Gittermastkran eingesetzt, der am Boden vor den Reaktorgebäude in der Mitte auf einen Ring installiert wurde. Das Kranmodell war vom Typ „4600 Vicon Ringer“ der Manitowoc Engeneering Company. Dieser konnte ein Gewicht von 238 Tonnen in einem Radius von 41 Metern heben.[9]

Ende Dezember 1976 bestellte die Pennsylvania Power and Light Company für 155 Millionen Dollar den Erstkern der beiden Blöcke, der von Anacona Sales kommen sollte, sowie die acht Nachladungen zwischen 1981 und 1985, die von der Gulf Nuclear Fuels Corporation kommen sollten.[10] Im Jahr 1978 wurde der Fertigstellungstermin aufgrund leichter Verzüge beim Bau der Anlage um ein Jahr verlegt, sodass der erste Block 1980 und der zweite Block 1981 am Netz sein sollten.[11] Bis 1979 konnte der erste Block bis zu 90 % vollendet werden, der zweite Block über 50 %.[12] Die Kosten für das Projekt betrugen zu diesem Zeitpunkt 2,7 Milliarden US-Dollar.[13] Im gleichen Jahr gab die Pennsylvania Power and Light Company ihr Interesse kund, ein Reservoir für die Anlage zu errichten, um bei niedrigen Wasserstand des Susquehanna River die Kühlung zu gewährleisten. Dieses solle bei Pond Hill am Ostufer des Flusses entstehen, genauer in einem Nebenfluss. Der genaue Plan war, einen 609,6 m langen und 60,96 m hohen Erddamm, der mit Steinen stabilisiert werden sollte, zu errichten. Der Zu- und Ablauf sollte aus Beton entstehen.[14] Die Pläne wurden jedoch nicht realisiert.

Im Jahr 1980 wurde die Betriebsaufnahme aufgrund von Bauverzögerungen erneut verschoben, sodass die Nuclear Regulatory Comission nicht vor dem zweiten Quartal 1983 mit der Betriebsaufnahme rechnete. Die Kosten hierfür wurden auf 500 Millionen Dollar geschätzt, womit die Gesamtanlage 3,5 Milliarden Dollar kosten würde. Mit der Fertigstellung wurde bereits 1981 gerechnet.[15] Die Susquehanna Alliance, eine Anlegergruppe der Pennsylvania Power and Light Company, schlug 1982 daraufhin drei Möglichkeiten vor:[16]

  1. Keine zukünftigen Investitionen in Kernkraftwerke
  2. Stornierung des zweiten Blocks und anderweitige Nutzung der Gelder
  3. Zusicherung der Pennsylvania Power and Light Company des maximalen Gewinns der beiden Reaktoren am Standort Susquehanna

Man setzte den Bau des Reaktors schließlich nach Plan fort.[17]

Betrieb

Im Juli 1980 wurden die ersten Luftmessgeräte für die Anlage, die für den Betrieb unerlässlich sind, in Betrieb genommen. Positioniert sind diese Sensoren 1,1 Kilometer östlich der Anlage an der Ichthyological associates field operations facility und 7,4 Kilometer südwestlich am Krankenhaus der Stadt Berwick.[18] Am 16. November 1982 wurde der erste Block erstmals mit dem Stromnetz synchronisiert und am 8. Juni 1983 in den kommerziellen Betrieb übergeben. Block 2 folgte am 3. Juli 1984 mit der ersten Netzsynchronisation und wurde am 12. Februar 1985 in den kommerziellen Betrieb übergeben.[8] Die Gesamtkosten beliefen sich am Ende auf 4,1 Milliarden Dollar.[19] Noch 1985 bestellte die Pennsylvania Power and Light Company weitere Nachladungen für die nächsten Jahre direkt bei General Electric.[20] Im folgenden Jahr wurde ein zehnprozentiger Anteil der Anlage, mit der Option, diese Anteile wieder zurückkaufen zu können, an Allegheny Electric verkauft.[21] Für den vierten Brennelementewechsel wurden einige Parameter des zweiten Blocks verändert, da ein neues Wiederaufarbeitungskonzept erprobt werden sollte. Dies erfordert einen verringerten Abbrand von 11 Gigawatttage pro Tonne Uran.[22]

Im Jahre 1997 verhängte die Nuclear Regulatory Comission ein Bußgeld gegen den Betreiber Pennsylvania Power and Light Company, da in Susquehanna mehrfach Sicherheitsverstöße entdeckt worden sind. Die Kosten beliefen sich auf 210.000 Dollar.[23] Im Jahr 2000 wurde ein umfangreiches Versuchsprogramm durchgeführt, das sich mit dem Wasserdurchsatz im Primärkreislauf befasste. Die durchgeführten Versuche über die Leistungsfähigkeit der Pumpen, von denen jeder Block acht Stück besitzt, verliefen positiv. Grund war eine geplante Leistungserhöhung der Blöcke, allerdings waren bereits 1996 durch eine Leistungserhöhung alle reaktortechnischen Reserven aufgebraucht, weshalb Nachrüstungen und Modernisierungsmaßnahmen nötig wurden.[24] Im Jahr 2001 bestellte die Pennsylvania Power and Light Company bei Siemens in Zusammenarbeit mit Westinghouse verbesserte Turbinenläufer, die den Dampf effizienter nutzen können. Geplant war der Wechsel in Block 2 im Sommer 2003 während des Brennstoffwechsels, bei Block 1 im Frühjahr 2004 bei dessen Brennstoffwechsel.[25] Der Wechsel der Turbine im zweiten Block wurde in der National Geographic Dokumentation „Job am Limit“ (englischer Titel „World's toughest fixes“) in der Folge „Einsatz im Atomkraftwerk“ (englischer Titel „Replace a Turbine in a Nuclear Power Plant“) verfilmt.[26]

Stilllegung

Die Betriebslizenzen für beide Reaktoren waren anfangs für 40 Jahre gültig. Im Jahre 2009 genehmigte die Nuclear Regulatory Comission den weiteren Betrieb um zusätzliche 20 Jahre bis zum 17. Juli 2042 für Block 1 und bis zum 23. März 2044 für Block 2.[27] Bereits im Jahr 2008 kündigte die Pennsylvania Power and Light Company zusammen mit Constallation Edison und dem französischen Konzern EdF sowie UniStar Nuclear Energy den Bau eines neuen Werks neben dem Kernkraftwerk Susquehanna an, genannt Kernkraftwerk Bell Bend, das als späterer Ersatz für die Anlage dienen soll.[28]

Technische Details

Die beiden Siedewasserreaktoren sind vom Typ BWR-4 mit einem Containment vom Typ Mark-II.[29] Im ehemaligen Design während der Betriebsaufnahme war die Anlage für eine Nettoleistung von 1065 MW und einer Bruttoleistung von 1100 MW ausgelegt, während die thermische Leistung bei 3293 MW lag. Die Betriebsgrenzen lagen bei 3440 MWth und 1140 MW brutto elektrisch.[6] Heute erreichen beide Blöcke eine elektrische Leistung von 1330 MW brutto und 1257 MW netto[8] Das Kontroll- und Leittechniksystem der Anlage ist mit einem Advanced Control Room (kurz ACR) ausgestattet, dessen Nachfolgesystem die Nuclenet 1000-Kontrollkonsole ist. Entwickelt wurde das Advanced Control Room System von General Electric ausschließlich für Susquehanna, allerdings wurde es später auch in anderen Anlagen verbaut. Im Gegensatz zu vorherigen Leittechniksystemen wird mit dem ACR die Visualisierung für den Operator verbessert und die Betriebsführung weiter automatisiert.[30] Zur Kühlung befinden sich unter den Turbinen Kondensatoren, die aus 81.500 Stahlrohren hergestellt wurden. Zusammen könnten sie eine Länge von 991,36 Kilometer erreichen, wobei die gesamte Übertragungsfläche 81754,68 Quadratmeter beträgt.[31] Die Kühlung der Anlage erfolgt über Wasser aus dem Susquehanna River, das anschließend durch einen Naturzug-Nasskühlturm je Block geleitet wird.[6] Beide Kühltürme haben eine Höhe von 165 m bei einem Basisdurchmesser von 126 m und einem Durchmesser an der höchsten Stelle von 92 Metern.[31]

Daten der Reaktorblöcke

Das Kernkraftwerk Susquehanna besteht aus zwei in Betrieb befindlichen Reaktoren.

Reaktorblock[8] Reaktortyp Leistung Baubeginn Netzsyn-
chronisation
Kommer-
zieller Betrieb
Stilllegung
Typ Baulinie Netto Brutto
Susquehanna-1 SWR BWR-4 1257 MW 1330 MW 02.11.1973 16.11.1982 08.06.1983
Susquehanna-2 SWR BWR-4 1257 MW 1330 MW 02.11.1973 03.07.1984 12.02.1985

Einzelnachweise

  1. Pennsylvania. Dept. of Internal Affairs: Monthly Bulletin, Bände 35-36. 1967.
  2. Anthracite industry survey, mining methods - research - preparation: project no. CR-68 for the Coal Research Board, Department of Mines and Mineral Industries, Commonwealth of Pennsylvania. The Corporation, 1967.
  3. Nucleonics, Band 25,Teil 1. McGraw-Hill., 1967.
  4. Air Pollution Control Association: Journal of the Air Pollution Control Association, Band 20. The Association, 1970.
  5. Electrical world, Band 174,Teil 2. McGraw-Hill, 1970.
  6. a b c United States. Environmental Protection Agency, u.a.: 102 monitor, Band 3,Ausgaben 6-12. Council on Environmental Quality, 1973.
  7. Moody's Investors Service: Moody's industrial news reports, Band 45. Moody's Investors Service, 1973.
  8. a b c d Power Reactor Information System der IAEA: „United States of America“ (englisch)
  9. American Society of Civil Engineers: Civil engineering ASCE., Band 45. American Society of Civil Engineers, 1975.
  10. Minerals yearbook / prepared by the staff of the Bureau of Mines. Washington, Band 2. In: Minerals yearbook / prepared by the staff of the Bureau of Mines. Washington. 1976.
  11. William R. Stine: Chemistry for the consumer. Allyn and Bacon, 1978. ISBN 0205060056.
  12. Pennsylvania Power & Light Company: Proceedings: 1979 Energy Design Forum : September 5-6, 1979, Buck Hill Inn, Buck Hill Falls, Pennsylvania. Pennsylvania Power and Light Company, 1979.
  13. Graduating engineer, Bände 1-2. Peterson's/COG Pub. Group, 1979.
  14. Engineering news-record, Band 203,Ausgaben 14-25. McGraw-Hill, 1979.
  15. Moody's Investors Service: Moody's public utility news reports, Band 52. Moody's Investors Service, Inc., 1980.
  16. Investor Responsibility Research Center: News for investors, Bände 9-10. Investor Responsibility Research Center., 1982.
  17. Power engineering, Band 87,Ausgaben 1-6. PennWell Pub. Co., 1983.
  18. Pennsylvania. Division of Environmental Radiation: Annual report of environmental radiation in Pennsylvania, Band 1980. Pennsylvania Dept. of Environmental Resources, 1984.
  19. American Association of Cost Engineers, u.a.: Cost Engineering, Band 27. The Association, 1985.
  20. Nuclear engineering international, Band 31. Heywood-Temple Industrial Publications Ltd., 1986.
  21. Maryland. Court of Special Appeals, u.a.: Atlantic reporter, Band 516. In: National reporter system. West Pub. Co., 1987.
  22. American Nuclear Society: Nuclear technology, Band 97. American Nuclear Society, 1991.
  23. The energy report, Band 25. Pasha Publications, Inc., 1997.
  24. American Society of Civil Engineers. Boston Society of Civil Engineers Section: Civil engineering practice: journal of the Boston Society of Civil Engineers Section/ASCE., Bände 16-18. The Society, 2001.
  25. Turbomachinery international, Band 42. Turbomachinery Publications, inc., 2001.
  26. National Geographic Channel: How to... Replace a Turbine in a Nuclear Power Plant. Abgerufen am 05.08.2011. (Internetpräsenz)
  27. World Nuclear News: Susquehanna gets 20 more years. 25.11.2009. Abgerufen am 05.08.2011. (Internetpräsenz)
  28. The petroleum economist, Band 75. Petroleum Press Bureau, 2008.
  29. United States. Dept. of Energy. Technical Information Center: Energy research abstracts, Band 10,Ausgaben 35888-38661. Technical Information Center, U. S. Dept. of Energy, 1985.
  30. American Institute of Industrial Engineers: Industrial engineering: IE, Band 10. American Institute of Industrial Engineers, 1978.
  31. a b Peter D. Dresser, u.a.: Nuclear power plants worldwide, Band 1. In: Gale environmental library. Gale Research Inc., 1993. ISBN 0810388804.

Siehe auch

Für kursiv geschriebene Kernkraftwerke gab es zwar Planungen und Anträge bei der AEC oder NRC, diese kamen jedoch nie in die eigentliche Planungsphase; (ausgeklammerte) Standorte wurden für Kernkraftwerke bereits evaluiert, aber keine Planung begonnen.