Kernkraftwerk Beznau - Axpo

Kernkraftwerk BeznauZuverlässige und klimafreundliche Stromproduktion

Axpo – Strom für die SchweizDas Kernkraftwerk Beznau (KKB) gehört zum Kraftwerksparkder Axpo, dem Schweizer Energieunternehmen mitlokaler Verankerung und europäischer Präsenz. Axpo istzu 100 Prozent im Besitz der Nordostschweizer Kantoneund versorgt zusammen mit Partnern rund 3 MillionenMenschen in der Schweiz mit Strom. Axpo ist entlang dergesamten Wertschöpfungskette aktiv: Stromproduktion,Transportnetze, Handel, Vertrieb und Dienstleistungen.• Axpo/Kantonswerke• CKWNeuchâtelDelémontFribourgLausanneBaselSolothurnBernLiestalSchaffhausenAarauZürichZugSchwyzLuzernStansSarnenAltdorfFrauenfeldSt. GallenHerisauAppenzellGlarusVaduzChurAxpo verfügt über einen klimafreundlichen Kraftwerksparkmit einer weitgehend CO 2 -freien Stromproduktion.Kernkraftwerke, Wasserkraftwerke an Fliessgewässernsowie Biomassekraftwerke decken die Grundlast derStromversorgung. Hochdruckspeicherkraftwerke mitihren Stauseen dienen dem Ausgleich von Verbrauchsschwankungenund -spitzen. Dieser Kraftwerksparkist optimal auf die Bedürfnisse einer sicheren und wirtschaftlichenStromproduktion ausgerichtet.GenèveSionBellinzonaStrom für rund 3 Millionen Menschen in der Schweiz.Axpo/KantonswerkeCentralschweizerische Kraftwerke (CKW)Blick auf die Insel Beznaumit dem Kernkraftwerk im Hintergrund.Kernkraftwerk Beznau2 | 3

Stromproduktion rund um die UhrDas Kernkraftwerk Beznau besteht aus zwei weitgehendidentischen Anlagen, Block 1 und Block 2, mit einer Leistungvon je 365 Megawatt. Die beiden Anlagen sind für8000 Volllaststunden oder rund 355 Betriebstage proJahr ausgelegt. Sie erzeugen zusammen rund 6000 Gigawattstundenpro Jahr. Dies entspricht etwa dem doppeltenStromverbrauch der Stadt Zürich.Erstes Kernkraftwerk mit UmweltdeklarationDas Kernkraftwerk Beznau ist das erste Kraftwerk derSchweiz, für das eine Umweltdeklaration (EPD ® , EnvironmentalProduct Declaration) nach ISO 14025 erarbeitetwurde. Kernstück der Umweltdeklaration ist eine Ökobilanz.Sie ermöglicht die Quantifizierung und Einschätzungder Emissionen in die Umwelt sowie der Ressourcennutzungüber die gesamte Prozesskette der Elektrizitätsproduktion.Als weitere Umweltinformationen wurdenunter anderem die biologische Vielfalt in der Umgebungdes Kernkraftwerks, die Strahlenbelastung des Personalsund die elektromagnetischen Felder erhoben.Zusammen mit den Laufwasserkraftwerken gehört dasKernkraftwerk Beznau zu den klimaschonendsten Kraftwerkender Schweiz.Wichtige BandenergieDas Kernkraftwerk produziert mit Ausnahme von wenigenWochen pro Jahr, in denen Brennstoffwechsel undRevisionen vorgenommen werden, rund um die UhrStrom. Diese Bandenergie bildet zusammen mit denWasserkraftwerken die wichtige Grundlast. Wenn dieAnlagen im Sommer zur Revision abgestellt werden,decken die Wasserkraftwerke den Strombedarf.Im Kernkraftwerk arbeiten über 500 Personen. Die Überwachungder Anlagen durch ein Team von spezialisiertenBetriebsleuten erfolgt im Dreischichtbetrieb. Im Kommandoraumwerden sämtliche Einstellungen, Werte oderVeränderungen aller Komponenten angezeigt und aufgezeichnet.Geringste Abweichungen von den Sollwertenwerden sofort akustisch und optisch gemeldet, damit dierichtigen Vorkehrungen getroffen werden können.Die Sicherheitsgebäude des Kernkraftwerks Beznau.Kernkraftwerk Beznau4 | 5

Strom aus BewegungsenergieKernkraftwerke sind im Prinzip Dampfkraftwerke. Die fürdas Verdampfen des Wassers notwendige Wärme istjedoch nicht das Ergebnis eines Verbrennungsvorgangs,sondern sie wird in einem Kernreaktor gewonnen. DerDampf wird auf eine Turbine geleitet, die einen Generatorantreibt. Dabei dreht der Rotor des Generators aufderselben Welle wie die Turbine, und zwar mit 3000 Umdrehungenpro Minute. Sein Magnetfeld erzeugt beidieser schnellen Drehung in den Wicklungen des feststehendenStators eine elektrische Spannung. Damit wirddie Bewegungsenergie in elektrische Energie umgewandelt– wie bei einem Velodynamo. Die Generatorspannungbeträgt 15,5 Kilovolt. Von einem Transformator wirdsie auf etwa 220 Kilovolt erhöht und so transportfähiggemacht. Über die Schaltanlage wird der Strom schliesslichan das Hochspannungsnetz abgegeben.Transformatoren im Einsatz.Kernkraftwerk Beznau6 | 7

Maschinenhaus mit Turbinen und Generator.

123Sicherheitsgebäude14Maschinenhaus96Brennstofflager12KommandoraumBrennstofflagerbecken7 5841013119

Der Weg der Energie1 Regelstabantrieb2 Reaktordruckgefäss3 Druckhalter4 Regelstäbe5 Brennelemente6 Reaktorhauptpumpe7 Dampferzeuger8 Hochdruckvorwärmer9 Speisewasserbehälter10 Speisewasserpumpe11 Niederdruckvorwärmer12 Kondensatpumpe13 Kondensator14 Hochdruckturbine15 Niederdruckturbinen16 Generator17 TransformatorBlick in den geöffneten Reaktordruckbehälter.18 Wasserabscheider,Zwischenüberhitzer19 Dampfauskopplung Refuna20 Wärmeaustauscher RefunaKernkraftwerk Beznau10 | 11

KreislaufschemaSicherheitsgebäude7BetonmantelStahlauskleidungStahldruckschaleMaschinenhausFernwärmenetzRefuna2013855 bar, 270 °C919127 °C120 °C230 kV18155 bar, 300 °C452 bar, 247 °C15,5 kV14 15 15 16 1721060,04 bar, 30 °C11 12 13KühlwasserentnahmeKühlwasserrückgabe

Die DampferzeugungDie beiden Blöcke des Kernkraftwerks Beznau sind mitDruckwasserreaktoren ausgerüstet, das heisst, sie besitzenzwei getrennte Wasserkreisläufe. Im Primärkreislaufsteht das Wasser, das den Reaktorkern durchströmt,unter so hohem Druck, dass es auch bei einer Temperaturvon 312 °C im Kern nicht sieden kann. In den Dampferzeugerngibt das Primärwasser seine Wärme an dasSekundärwasser des zweiten Kreislaufs ab. Der beitieferem Druck entstehende Dampf treibt Turbinen mitangeschlossenen Stromgeneratoren an. Im Kondensatorwird der Dampf wieder zu Wasser – bereit für einen erneutenZyklus der Dampfproduktion.1 Schwungrad2 Pumpenmotor3 Pumpenlaufrad4 Regelstabantrieb5 Druckgefässdeckel6 Regelstab7 Brennelement8 Kernstützplatte9 Frischdampfaustritt10 Dampftrockner11 Mannlochdeckel12 Wasserabscheider13 Frischdampf zu den Turbinen14 Speisewasser zum Dampferzeuger15 Speisewassereintritt16 U-Rohr-Bündel17 Rohrboden18 WasserkammerKernkraftwerk Beznau12 | 13

DampferzeugerDruckhalter9101113121412Reaktordruckgefäss45151663781718Reaktorhauptpumpe

Kühlung durch AarewasserDamit sich der Dampf nach dem Durchlauf durch dieTurbinen wieder in Wasser verwandelt, muss er in denKondensatoren abgekühlt werden. Dazu werden beiVolllastbetrieb für beide Blöcke insgesamt 40 KubikmeterKühlwasser pro Sekunde benötigt, die der Aareentnommen werden. Da das Gefälle zwischen demOberwasserkanal und dem Aareunterlauf sechs Meterbeträgt, muss das Kühlwasser nicht, wie in anderenKernkraftwerken üblich, mit Pumpen durch die Kondensatorenbefördert werden: In Beznau fliesst es selbstständigvom Oberwasserkanal des Wasserkraftwerkszum tiefer gelegenen Aarebett. Dies war einer derGründe, warum man sich seinerzeit für den Standortauf der Insel Beznau entschieden hat.24°22°20°18°16°14°12°10°8°6°4°2°Temperaturerhöhung durch KKBnach Durchmischung mit dem AarewasserMonatsmaximumMonatsminimum0°Jan. Feb. März Apr. Mai Juni Juli Aug. Sept. Okt. Nov. Dez.Kernkraftwerk Beznau14 | 15

5731 Block 12 Block 23 Kühlwassereinläufe imOberwasserkanal4 Kühlwasserausläufe imnatürlichen Aarebett5 Wasserkraftwerk6 Wehrkraftwerk237 Unterwerk (Verbindung insStromübertragungsnetz)1446Folgeseiten:Im Kommandoraum laufenalle Fäden zusammen.

Sicherheit über allesSicherheit hat für Axpo höchste Priorität. Das KernkraftwerkBeznau ist gegen Erdbeben, Hochwasser und Flugzeugabstürzegeschützt. Wichtige Systeme und Bauteilefunktionieren unabhängig voneinander, sind mehrfachvorhanden und räumlich getrennt. Zudem wird stetig inSicherheitstechnik und Erneuerung investiert.Sechs BarrierenBei der Kernspaltung entstehen radioaktive Spalt- undAktivierungsprodukte. Diese stark strahlenden Stoffedürfen nicht in die Umwelt gelangen. Mehrere Barrierensorgen dafür:• Die Spaltprodukte können das Gefüge der hart gesintertenBrennstoffpellets praktisch nicht verlassen.• Die gasdicht verschweissten Hüllrohre der Brennelementeverhindern den Austritt von Spaltprodukten insKühlwasser.• Die Brennelemente sind im Druckgefäss untergebrachtund werden vom Wasser umströmt. Dieses verbleibt imgeschlossenen Primärkreislauf.• Der ganze Primärkreislauf befindet sich in der aus30 Millimeter dicken Stahlplatten gasdicht verschweisstenStahldruckschale.• Der Unterdruck im Zwischenraum zwischen Stahldruckschaleund Betonmantel verhindert den Austritt radioaktiverGase.• Eine Stahlauskleidung dichtet die Innenseite des Betonmantelsab.Abschirmung der radioaktiven StrahlungDer 3 Meter dicke biologische Schild und der Abschirmbetonverhindern den Austritt radioaktiver Strahlungwirksam. Der Betonmantel weist eine Wandstärke von90 Zentimetern auf.BetriebssicherheitGrösste Beachtung wird der Betriebssicherheit geschenkt.Und dies nicht nur im Normalbetrieb, sondern auch beiallfälligen ausserordentlichen Vorkommnissen, wie zumBeispiel bei unvorhersehbaren Defekten an Anlageteilen.Aus diesem Grund sind die wichtigen Komponenten derAnlage wie Steuerungen und Alarmauslösungen gleichdoppelt oder mehrfach vorhanden. Fällt eine aus, stehtimmer noch eine zweite oder eine dritte zur Verfügung,welche dieselbe Funktion erfüllen kann.Kernkraftwerk Beznau18 | 19

Doppelwandiges Sicherheitsgebäude67,5 m hoch, 38 m AussendurchmesserStahldruckschale (3 cm)Zwischenraummit UnterdruckStahlauskleidung(0,6 cm)Betonmantel (90 cm)AbschirmbetonBiologischerSchildBrennstoffpelletsHüllrohrReaktordruckgefässBrennelemente

Uran als BrennstoffWie lange reichen die Uranvorräte?Uran ist der Rohstoff für den Betrieb der heutigen Kernkraftwerke.Ein Metall, das fast überall in den Gesteinender Erde vorkommt und in riesigen Mengen in den Ozeanen.Die bekannten, zu einem Preis von 130 US-Dollarpro Kilogramm wirtschaftlich abbaubaren Uranreservengenügen beim heutigen Verbrauch für die nächsten100 Jahre. Die effektiven Uranreserven sind wesentlichgrösser. Sobald der Marktpreis steigt, lohnt es sich, neueVorkommnisse zu erschliessen oder alternative Formender Förderung zu nutzen. Dazu zählt die Gewinnungvon Uran aus Phosphaten oder Meerwasser, zwei Verfahren,die bereits erprobt sind. Unter diesen Bedingungenwürden die Vorräte für viele Jahrhunderte oder garJahrtausende reichen. Weitere Faktoren sind die technologischeEntwicklung der Reaktoren, die eine bessereAusnützung des Brennstoffs gewährleistet, sowie dieWiederaufbereitung, die massgeblich zu einer Ausweitungder Reserven beiträgt. Auch ein allfälliger Preisanstieglässt sich gut verkraften, da die Kosten für Uranlediglich 5 bis 10 Prozent der Strom-Gestehungskostenbei Kernkraftwerken ausmachen.Hoher EnergieinhaltDurchschnittlich werden pro Tonne Erz etwa 1 bis 5 KilogrammNatururan gewonnen. Der hohe Energieinhaltdes Urans – aus einer Tonne Natururan kann gleich vielEnergie erzeugt werden wie aus 10 000 Tonnen Erdöl –macht auch die Erschliessung von Vorkommen mit relativgeringem Urangehalt rentabel. Natururan besteht zurHauptsache aus einer Mischung von zwei Atomen, diesich lediglich in ihren physikalischen Eigenschaften unterscheiden.Nur Uran-235, das im Natururan in einer Konzentrationvon 0,7 Prozent vorliegt, kann in Leichtwasserreaktorengespalten werden. Der Rest besteht aus nichtspaltbarem Uran-238. Für den Betrieb von Kernreaktorenmuss der Anteil an spaltbarem Uran-235 von 0,7 Prozentauf 3 bis 5 Prozent erhöht, d.h. angereichert werden.Nach seiner Gewinnung wird das Erz gemahlen. Mit Säurewird das Uran aus dem Erz herausgelöst und anschliessendzu Urankonzentrat (U 3 O 8 ) weiterverarbeitet. Dieseswird wegen seiner gelben Farbe auch «gelber Kuchen»(yellow cake) genannt. Der nächste Verarbeitungsschrittist die Umwandlung (Konversion) des Urankonzentrats indas gasförmige Uranhexafluorid (UF 6 ).Kernkraftwerk Beznau20 | 21

Von der Anreicherung zum BrennelementFür den darauffolgenden Veredelungsschritt, die Anreicherung,werden vor allem Gaszentrifugen eingesetzt.Nach der Anreicherung wird das Uranhexafluorid in daspulverförmige Uranoxid (UO 2 ) verwandelt, zu Pelletsgepresst und bei ca. 1700 °C gesintert, das heisst zukeramischem Material umgeformt. Bei der Herstellungvon Brennstäben werden diese Pellets in Zirkonium-Hüllrohre abgefüllt. Die Brennstäbe werden gasdichtverschweisst, angepasst auf den jeweiligen Kraftwerkstypzu unterschiedlich grossen Brennelementen zusammengesetztund nach einer sehr kritischen Ausgangskontrolleseitens Werkvertreter zum Kernkraftwerkgeliefert. Dort können sie ohne weitere Verarbeitungzur Energieherstellung eingesetzt werden.Zwei Brennstoffpellets aus Uranoxid (UO 2 ) liefern ein Jahr langStrom für einen 4-Personen-Haushalt.

Sorgfältiger Umgang mit AbfällenIm Kernkraftwerk Beznau fallen Abfälle von unterschiedlichstarker Radioaktivität an. 99 Prozent der Radioaktivitätverbleiben in den bestrahlten Brennelementen, diewährend mindestens sechs Monaten im wassergekühltenBrennstofflagerbecken aufbewahrt werden. Anschliessendwerden diese in Lagerbehälter umgeladen und insZwischenlager des Kernkraftwerks Beznau (Zwibez) gebracht.Hier werden schwachaktive Abfälle aufbewahrt,bevor sie in ein geologisches Tiefenlager abtransportiertwerden. Feste radioaktive Betriebsabfälle werden im zentralenZwischenlager in Würenlingen (Zwilag) mit einemHochleistungsplasmabrenner bei hohen Temperaturenthermisch zersetzt oder aufgeschmolzen. Dabei wird dasVolumen verkleinert und unter Zumischung von glasbildendenStoffen die Endlagerfähigkeit verbessert.Kontrollstand des Zwischenlagers Beznau für schwachaktive Abfälle.Eingelagerte Fässer mit schwachaktiven Abfällen im Zwischenlager Beznau.Kernkraftwerk Beznau22 | 23

AbwässerAus Betrieb, Labor,Duschen, Wäscherei usw.IonenaustauscherharzeAus chemischerWasserreinigungBrennbares MaterialSchutzmittel,Reinigungsmaterial usw.SchmelzbareGegenständePumpen, Ventile,Rohrleitungen,Isoliermaterialien usw.AbgebrannteBrennelementeReinigung mitchemischer Fällung,zentrifugieren,feinstfiltrierenVerbrennung in derVerbrennungs- undSchmelz anlage im ZwilagEinschmelzen in derVerbrennungs- undSchmelzanlageim ZwilagMindestens sechs MonateLagerung im wassergefülltenBrennstofflagerbeckenMit Kunststoff verfestigt,in Fässer abgefülltRückstand (Schlamm)mit Beton verfestigt, inFässer abgefülltAsche mit Glas inKokillen verfestigt, inFässer abgefülltSchmelze in Kokillenverfestigt, in FässerabgefülltTransport ins Zwibez fürdie ZwischenlagerungAus dem Betrieb des KKB ergeben sich jährlich rund einhundert 200-Liter-Fässer mit verfestigtenschwachaktiven Rückständen mit einem Volumen von rund 20 Kubikmeter. Sie werden bis zumAbtransport in geologische Tiefenlager im KKB oder im Zwilag zwischengelagert.Stark radioaktive Rückständewerden verglastund in Spezial behälterabgefüllt – aus dem KKBrund 1,5 Kubikmeter proJahr

Fernwärme für die RegionDas Refunda Refuna Fernwärme-LeitungsnetzFernwärme-LeistungsnetzHeisser Vorlauf ReserveheizwerkeAusgekühlter Rücklauf DruckerhöhungsstationenDie Regionale Fernwärme Unteres Aaretal (Refuna) versorgtin 11 Gemeinden der Region rund 15 000 Bewohnermit Wärme aus dem Kernkraftwerk Beznau. Die Anschlussleistungbetrug im Jahr 2010/11 rund 81 Megawatt.Damit können jährlich 12 000 Tonnen Heizöl eingespartwerden. Im Winter 1983/84 wurde das Paul ScherrerInstitut (PSI) an das umweltfreundliche Heizsystem angeschlossen.Ein Jahr danach folgten die ersten Privatkunden.Heute beträgt die Trassenlänge des Hauptnetzes31 und die der Ortsnetze 103 Kilometer.LeuggernKernkraftwerkBeznauHauptpumpenstationPaul ScherrerInstitut (PSI)KleindöttingenAareKlingnauDöttingenEndingenDie Wärmeauskopplung erfolgt zwischen dem Hochunddem Niederdruckteil der Turbine, wo 127 °C heisserDampf entnommen und einem Wärmetauscher zugeführtwird. Dort wird die im Dampf enthaltene Wärme andas Fernheiznetz übergeben, dessen Wasser sich dabeiauf 120 °C erwärmt. Da jedes der beiden Kraftwerkeeine solche Wärmeauskopplung besitzt, steht jederzeitFernwärme zur Verfügung, also auch während der alljährlichenRevision. Bei der Wärmeauskopplung reduziertsich die elektrische Leistung des Kraftwerks um bis zu7,5 Megawatt.RinikenRüfenachVilligenDie Hauptleitungen sind 31 Kilometer, die Ortsleitungen103 Kilometer lang.StilliAareWürenlingenSiggenthal StationLimmatABB TurgiRefuna-Rohrbrücke über den Aarekanal.Kernkraftwerk Beznau24 | 25

Energie mit allen Sinnen!Besucherzentrum AxporamaBesucherzentrumAxpo | AxporamaSchlossweg 16 | CH-5315 BöttsteinT +41 56 250 00 31 | F +41 56 250 00 35axporama@axpo.comwww.axpo.com/erlebenÖffnungszeiten AxporamaMontag bis Freitag9 bis 17 UhrSamstag, Sonntag, Feiertage 11 bis 17 UhrFreie Besichtigung für Einzelpersonen und Familien.Eintritt gratis. Kostenlose Führungen für angemeldeteGruppen sind auch ausserhalb der Öffnungszeitenmöglich. Bitte um frühzeitige Kontaktaufnahme.Werkbesichtigung Kernkraftwerk BeznauBesuchergruppen können das KKB unter kundigerFührung besichtigen. Interessenten wenden sich andas Besucherzentrum Axporama. Ihre Anmeldungsollte mindestens zwei Wochen vor dem gewünschtenTermin erfolgen.Axporama8 I 9Axporama_Imagebroschuere_100715.indd 8 15.07.10 18:08Kernkraftwerk Beznau26 | 27

Das Besucherzentrum Axporamaliegt in der Nachbarschaftdes Kernkraftwerks Beznau.Die Ausstellung bietet einenspannenden Einblick in dieWelt der Energie und umfassendeInformationen zumStrommix der Axpo.

Axpo | Kernkraftwerk BeznauBeznau | CH-5312 DöttingenT +41 56 266 71 11 | F +41 56 266 77 01www.axpo.com10.1012 | 3000

Kernkraftwerk Beznau - Axpo

Sie wollen auch ein ePaper? Erhöhen Sie die Reichweite Ihrer Titel.

Template löschen?

Als Template speichern?