Wie eine Konservenbüchse – schwer zu öffnen

Wie eine Konservenbüchse – schwer zu öffnen

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Teaserbild-Quelle: Axpo
2014 ist im Kernkraftwerk Beznau der Austausch von zwei Deckeln der Reaktordruckbehälter vorgesehen. Dafür müssen die mehrfach „versiegelten“ Sicherheitsgebäude mit den markanten Kuppeln geöffnet werden – eine aufwendige bautechnische Massnahme, die jetzt geplant wird. In einem separaten Projekt beabsichtigt die Axpo AG zudem einen Neubau des Wasserkraftwerks Beznau zu erstellen.
 
 
Wie entfernt man ein Reaktorbauteil aus einem Gebäude, das aus einer Betonmauer, einer Stahlwand, nochmals einer Stahlwand und noch einer Betonmauer besteht? Der Serviceausgang ist zu klein, das Bauteil muss also im wahrsten Sinn des Worts «durch die Wand»! Mit diesem Problem befasst sich derzeit ein Planungsteam der Axpo. Beim Gebäude handelt es sich eigentlich um zwei Bauten: Block I und Block II des Kernkraftwerks Beznau (KKB), genauer die beiden Sicherheitsgebäude mit den auffälligen Kuppeldächern, in denen sich je ein Nuklearreaktor befindet. Jeder Reaktor verfügt über einen Druckbehälter, in denen die nukleare Reaktion in den Brennstäben stattfindet. Die Deckel dieser Druckbehälter werden ausgewechselt. Durch die Bewegung der 25 Kontrollstäbe, die durch die Deckel geführt sind, wird die Kernspaltung im Druckbehälter beeinflusst und notfalls auch eine Schnellabschaltung durchgeführt.
 
«Die nach rund 40 Betriebsjahren zum Tausch vorgesehenen Deckel sind gegenwärtig vollständig intakt», versichert Urs Weidmann, Leiter des KKB. Der Entschluss für einen präventiven Austausch stütze sich auf die weltweite Betriebserfahrung in circa 80 ähnlichen Anlagen, in denen man zum Teil Reparaturen und häufige zeitintensive Inspektionen vornehmen musste. «Im KKB liegen gegenwärtig trotz mehrfacher und regelmässiger Inspektion keine Befunde vor, die eine Reparatur oder gar einen Austausch erforderlich machen würden. Trotzdem werden die beiden Deckel prophylaktisch ausgetauscht», hält Weidmann fest.

Von der Seite oder von oben

Wie kommen die Stahlteile mit einem Durchmesser von je 4,1 Metern und einem Gewicht von 55 Tonnen nun durch die Hüllen der Sicherheitsgebäude? Roland Grüter, Leiter Geschäftseinheit Bautechnik bei der Axpo, skizziert zwei Vorgehensweisen, die gegenwärtig in Betracht gezogen werden: Bei der einen würde die Axpo auf ein Verfahren zurückgreifen, das beim Ersatz der Dampferzeuger (oben im Bild blau markiert, Nr. 6) in den Jahren 1993 und 1999 zum Einsatz kam. Die Betonmauern mit Wandstärken von 90 und 60 Zentimetern wurden mit Kernbohrungen ausgebrochen, die Bewehrungseisen durchtrennt und die Stahlbleche (Stahldruckschale mit Stärke 33 Millimeter, Stahlliner mit Stärke 6 Millimeter) mit dem Schneidbrenner ausgeschnitten. Die temporäre Öffnung wurde mit einer Schleuse versehen, um sicherzustellen, dass die Luft aus dem auf Unterdruck gehaltenen Sicherheitsgebäude nicht ins Freie gelangen konnte. Der Austausch des Dampferzeugers erfolgte mittels einer Hebevorrichtung und Transportbahn sowie einem Rundlaufkran. «Das Gebäude würde wieder an der gleichen Stelle aufgebrochen, allerdings mit einer kleineren Öffnung als beim Austausch des Dampferzeugers. Die damalige Aufbruchstelle würde so nicht angetastet», erklärt Roland Grüter. Nach dem Austausch der Druckbehälter-Deckel würden die ausgeschnittenen Stahlteile sowie die Bewehrung wieder verschweisst. Die Betonmauern könnten mit Pumpbeton wieder aufgebaut werden, einer Technik, der die Verantwortlichen vor 17 Jahren noch nicht vertrauten. Damals verfügte man noch nicht über die notwendigen Zuschlagsmittel, um den Beton in 200 Meter langen Druckleitungen flüssig zu halten: Der Beton wurde in Kübeln in das Sicherheitsgebäude geschafft.
 
Die zweite von der Axpo erwogene Vorgehensweise sieht das Aufschneiden des Kuppeldachs vor. Der Druckbehälter-Deckel könnte so einfacher mit einem mobilen Autokran aus dem Gebäude gehoben werden. Allerdings ist noch genau zu klären, ob dadurch das Tragsystem des Kuppeldachs empfindlich gestört werden könnte. «Die Stahldruckschale steht dort unter Eigenspannung und könnte sich infolge Kraftumlagerungen verformen, wenn ein Stück herausgeschnitten wird. Das Gewölbe würde sich entspannen, das herausgeschnittene Stahlteil würde nicht mehr passen», so Grüter. «Wir prüfen darum, ob bei dieser Variante das gleiche Stahlstück wieder eingesetzt werden könnte, das zuvor herausgeschnitten wurde.» Bedingung sei jedenfalls, dass das Gebäude nach dem Austausch der Deckel wieder dicht ist. Die Schweissnaht muss von höchster Qualität sein und wird mit Ultraschall geprüft.
 
Welche Variante am Schluss zum Zug kommt, lässt die Axpo abklären. Dabei wird auch mit dem Know-how der Unternehmen gerechnet, die sich um die ausgeschriebenen Planungs- und Bauarbeiten bewerben. Ein Submissionsverfahren ist derzeit im Gang. «Wir rechnen mit den Angeboten bis Ende Jahr», sagt Roland Grüter. Anfang 2011 soll der Auftrag für die Planung vergeben werden. Ende 2013 werden die Reaktordeckel geliefert und 2014, nach einer Vorbereitungsphase, sollen die Sicherheitsgebäude von Block 1 und 2 nacheinander geöffnet und nach dem Austausch wieder versiegelt werden.

Neues hydraulisches Kraftwerk

Der Anteil der inländischen Stromproduktion aus Wasserkraft liegt heute bei 55 Prozent. Da der Bund die Wasserkraftnutzung in Zukunft mit verschiedenen Massnahmen verstärkt fördern will, sollen bestehende Werke saniert beziehungsweise ausgebaut werden. Die Axpo setzt auch auf eine Diversifizierung der Stromproduktion. Zu einem ihrer wichtigen Projekte im Bereich Wasserkraft der nächsten Jahre zählt daher der Neubau des hydraulischen Kraftwerks Beznau – mit Investitionskosten von rund 300 Millionen Franken.
 
Das hydraulische Kraftwerk Beznau (HKB) befindet sich neben den zwei Blöcken des Kernkraftwerks Beznau im Kanton Aargau. Neben anderen liegen diese drei Gebäude auf einer Insel zwischen dem natürlichen Aarelauf und dem Oberwasserkanal beziehungsweise das Kraftwerk bildet eine Art Sperre zwischen Aare und Kanal. Es produziert bei einer Leistung von 20 Megawatt jährlich rund 130 Millionen kWh elektrische Energie. Das HKB ist über hundert Jahre alt; es stammt aus dem Jahr 1902 und ist damit eine der ältesten derartigen Anlagen. «Auch wenn das Alter sehr hoch ist, funktioniert das Werk immer noch einwandfrei», sagt Rolf W. Mathis, Leiter Hydraulische Energie bei der Axpo AG, respektvoll. In etwa zehn Jahren aber wäre diese «Lebenszeit» wohl definitiv abgelaufen, meint er, zumal die Maschinerie aus den 20er-Jahren stamme.

Kompletter Rückbau

Das alte Wasserkraftwerksgebäude untersteht nicht dem Denkmalschutz. Mathis: «Das Kraftwerk präsentiert sich ohnehin nicht mehr in seiner ursprünglichen Form wie zum Beispiel das Kraftwerk Eglisau-Glattfelden, zuviel hat man daran in den vielen Jahren verändert. Ausserdem ist die Bausubstanz in die Jahre gekommen. Jetzt befinden sich im Turbinenhaus elf kleinere Maschinen, die im neuen Kraftwerk durch drei neue, grössere Turbinen ersetzt werden sollen. Man hätte beim bestehenden Kraftwerk einfach zu viel ändern müssen, um diese neuen Turbinen unterzubringen.» Da es sich um einen grundlegenden Systemwechsel handle, hat sich die Axpo für einen Neubau in unmittelbarer Nachbarschaft entschieden. «Allerdings haben wir tatsächlich zuerst überlegt, ob das neue Gebäude am Standort des alten errichtet werden sollte.» Nun wird das alte Kraftwerk komplett zurückgebaut, der Unterwasserkanal wird wieder «geöffnet».
Man hat entschieden, dass das neue Kraftwerk – es wird als «normaler» Industriebau konzipiert – rund 80 Meter oberhalb des bestehenden Kraftwerksbaus in den Oberwasserkanal hinein gebaut werden soll. Das neue Werk nutzt das Wasser des Kanals effizienter, denn die Turbinen haben einen besseren Wirkunsgrad als die alten, weil sie über einen grösseren Laufraddurchmesser verfügen. So wird das Kraftwerk bei einer Leistung von 25 Megawatt in einem Jahr rund 170 Millionen kWh Energie produzieren. Während der voraussichtlich drei Jahre dauernden Bauzeit, wird kein Strom produziert. Der Kanal wird trockengelegt, das Wasser muss seinen Weg über die Aare nehmen. Im Kanalbereich entsteht eine 150 Meter lange, trockene Baugrube mit Spundwänden. «Nur so können wir effizient während der drei geplanten Jahre arbeiten», sagt Mathis. Allerdings müsse man bei extremem Hochwasser die Baugrube eventuell fluten. Der Bau eines Umleitungskanals wurde geprüft, aber als nicht geeignet befunden. Dafür sind weder das Festland (wegen der Hanglage) noch die Insel geeignet. Nicht optimal sind die Platzverhältnisse: Der Installationsplatz wird auf dem Land im Industriebereich und nicht auf der Insel angelegt. Für diese Fläche rechnet man mit einem Bedarf von 1,5 Hektaren, was eine temporäre Rodung bedingt.
 
Daneben sind Wasserbauarbeiten geplant. Gemäss den neuen Vorschriften wird der Hochwasserschutz verbessert. In einem solchen Fall soll nicht alles Wasser über das Wehr abgeleitet werden. Die neue Hochwasserentlastung neben dem Neubau ist 14 Meter breit und wird durch mechanische Stahlbarrieren reguliert. So kann in einem Hochwasserfall das bestehende Aare-Wehr entlastet werden. Zusätzlich wird das Erdreich beim Einlauf in den Oberwasserkanal abgetragen, um die Strömung zu verbessern. Dazu muss eine Hektare Wald gerodet werden. Eine detaillierte Planung des Gebäudes steht noch aus. Das Baugesuchs wird voraussichtlich im Jahr 2012 eingereicht. (Thomas Kümin, Sylvia Senz)