Energielexikon → inhärente Sicherheit
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inhärente Sicherheit

COPYRIGHT TEXT & BILDER: Michael Bockhorst

Inhärente Sicherheit eines Systems bedeutet eine im Funktionsprinzip selbst bedingte Sicherheit. Dabei unterscheidet man zwischen zwei unterschiedlich zu bewertenden Arten inhärenter Sicherheit.

Physikalisch inhärente Sicherheit

Ein System gilt dann als physikalisch inhärent sicher, wenn es sich aus einem physikalischen Prinzip heraus so verhält, daß ein Unfall mit großem Schadensausmaß nicht möglich ist. Am Beispiel des Leichtwasserreaktors (LWR) kann man dies gut darstellen:
Das Wasser hat in diesen Reaktoren u.a. die Aufgabe, die durch die Kernspaltungsreaktionen freiwerdenenden Neutronen abzubremsen, um neue Kernspaltungsreaktionen zu initiieren. Wenn die Temperatur im Reaktorbehälter eine gewisse Grenze überschreitet, wird das darin vorhandene Wasser so heiß, daß sich darin kleine Dampfblasen bilden, die durchschnittliche Dichte des Wassers abnimmt. Wenn allerdings die Dichte des Wassers abnimmt, werden die Neutronen nicht mehr so effektiv abgebremst, die Rate der Kernspaltungsreaktionen nimmt ab, die Temperatur im Reaktorbehälter verringert sich. Durch dieses physikalische, also naturgesetzliche Prinzip wird die Temperatur eines Leichtwasserreaktors auf einen schmalen Bereich stabilisiert, bei dem im ordnungsgemäßen Betrieb keine Schäden an dem Reaktorkern auftreten können.

Allerdings ist dieser Reaktor nicht technisch inhärent sicher.

Technisch inhärente Sicherheit

Von technischer inhärenter Sicherheit spricht man, wenn sich ein System auch beim Versagen oder der Fehlbedienung technischer Einrichtungen immer noch so verhält, daß kein Unfall mit großem Schadensausmaß vorkommen kann. Dies ist bei einem LWR hingegen nicht gewähleistet: Im Betrieb ist die durch den Reaktor erzeugte Wärmeleistung so hoch, daß er sich zerstören würde, wenn er nicht mehr durch das Kühlwasser des Primärkreislaufs gekühlt wird. Kann der Durchfluß des Kühlwassers durch den Reaktor nicht mehr gewährleistet werden, zum Beispiel durch den Ausfall der Hauptkühlmittelpumpe, steigt die Temperatur im Reaktorkern so hoch, daß eine Zerstörung bis hin zu einem Schmelzen des Reaktorkerns mit sehr hoher Wahrscheinlichkeit eintritt. Zur Absicherung gegen die Folgen des Ausfalls der Hauptkühlmittelpumpe sind in LWR mehrere Notkühleinrichtungen eingebaut, die jedes für sich alleine den Reaktorkern hinreichend kühlen können. Mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit, die sicher sehr klein ist, können natürlich alle diese Systeme ausfallen. Damit ist die durch die Technik gegebene Sicherheit dieser Reaktoren an diesem Punkt vom Menschen erzeugt, damit auch nicht mehr prinzipbedingt.

Im Gegensatz dazu kann ein Hochtemperaturreaktor (HTR) so konstruiert werden, daß er sowohl physikalisch wie auch technisch inhärent sicher ist: Wenn der Kühlkreislauf versagt, steigt auch bei diesem Reaktor die Kerntemperatur an, allerdings nur bis auf einen Wert, bei dem der Reaktorkern keinen Schaden nimmt. Die Kühlung wird in diesem Fall hauptsächlich durch die Wärmestrahlung des Reaktorbehälters, die an die Umgebung weitergegeben wird, bewirkt. Technische Hilfsmittel oder ein Eingreifen des Betriebspersonals sind dazu nicht notwendig, damit kann auch das Versagen einer technischen Komponente - sei es durch Materialversagen oder Bedienungsfehler - nicht zu einer Zerstörung des Reaktors führen. Voraussetzung dazu ist allerdings, daß der Reaktor aufgrund seiner Größe und Form die maximal zulässige Temperatur des Reaktorkerns, bei der dieser noch unbeschädigt bleibt, nicht überschreiten kann. Gewährleistet ist dies z.B. für den Typ HTR-100, einen 100MWelektrisch-Reaktor.

Verallgemeinerung des Konzeptes der inhärenten Sicherheit

Die inhärente Sicherheit wurde hier anhand von Kernreaktor-Linien diskutiert, sie ist aber auch ein generelles Konzept für alle Systeme, die vom Menschen geschaffen werden:

Beispiele:
  • Ein Trinkglas mit dickem Boden und nach oben schmalerer Form ist inhärent (stand)sicher, also aufgrund seiner Geometrie, relativ sicher gegenüber dem Umkippen, weil der Schwerpunkt durch konstruktive Maßnahmen sehr tief liegt.
  • Ein Fahrstuhl kann so konstruiert werden, daß sein Schwerpunkt ihn immer schief stellen, verkeilen und abbremsen würde, wenn er nicht an seinem Seil hängt. Nur bei intaktem Seil läßt er sich auf und ab bewegen, bei einem Seilriß wird er automatisch gebremst.


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