Kapellenkreuzweg Kloster Altstadt

Standort

Das Kernkraftwerk liegt etwa 7,5 Kilometer südlich von Schweinfurt und 25 Kilometer nordöstlich von Würzburg auf etwa 210 Meter über Normalnull im Schweinfurter Becken. Der Standort ist von Mittelgebirgen, wie dem Steigerwald und dem Gramschatzer Wald in jeweils 20 Kilometer Entfernung und dem Spessart in 30 bis 40 Kilometer Entfernung umgeben. Der Main befindet sich westlich in etwa 500 Meter Entfernung und verläuft von Nord nach Süd. Im Umkreis von zehn Kilometern leben etwa 126.000 Menschen, davon etwa 55.000 in Schweinfurt. Das Areal des Kernkraftwerks wird von überwiegend land- und forstwirtschaftlich genutzten Bereichen, sowie mehreren kleineren Landschafts- und Naturschutzgebieten umgeben. Im Umkreis bis zu zehn Kilometern befinden sich vier Anlagen der Stadt Schweinfurt zur Trinkwasserversorgung, drei Anlagen der Fernwasserversorgung und drei Einzelversorgungsanlagen.

Der Standort des Kernkraftwerkes bei Grafenrheinfeld bietet topografisch und meteorologisch besonders günstige Voraussetzungen. Die Region um das Kernkraftwerk ist sehr erdbebensicher und durch Hochwasserschutzdämme vor Überflutungen geschützt. Die Bereitstellung großer Mengen Wasser für die Kühltürme ist durch die Lage am Main gewährleistet. Das hervorragend ausgebaute Verkehrsnetz der Umgebung ist für den reibungslosen Transport der vom Kernkraftwerk benötigten Güter von Vorteil. Nordbayern war bis zum Bau des Kernkraftwerkes Grafenrheinfeld vom Stromimport abhängig. Das neue Kernkraftwerk sorgte für Netzstabilität. Der Strom wird über das Schaltwerk in das bayerische Hochspannungsnetz, beziehungsweise in das europäische Verbundnetz eingespeist, wobei der Netzbetrieb durch einen Lastverteiler in Karlsfeld bei München zentral gesteuert wird.

Anlage

Kernreaktor

Aufbau eines Druckwasserreaktors

Bei dem Kernreaktor handelt es sich um einen Druckwasserreaktor der dritten Generation, der sogenannten Vor-Konvoi-Anlagen. Das Basisdesign dieses Reaktortyps stammt aus den 1970er Jahren. Dieser Reaktor-Typ zählt inzwischen als sicherheitstechnisch veraltet. Der Reaktor hat eine elektrische Bruttoleistung (Nennleistung) des Generators von 1345 Megawatt (MW). Die Nettoleistung liegt bei 1275 Megawatt. Dieser Wert gibt die maximale Leistung an, die ins Netz eingespeist werden kann. Dies entspricht den Bruttowert abzüglich des Kraftwerkseigenverbrauchs von Neben- und Hilfsanlagen. Die thermische Reaktorleistung liegt bei 3765 Megawatt.

Zum Reaktorbereich gehören der Reaktordruckbehälter, der einen Innendurchmesser von fünf Meter, bei einer Gesamthöhe, einschließlich Steuerstabantriebsstutzen, von 12,8 Meter. Das Gesamtgewicht des Raktordruckbehälters beträgt etwa 530 Tonnen und hat eine Wandstärke von 25 Zentimeter. Der Reaktorkern fasst 193 Brennelemente mit einer Brennstablänge von 3,9 Meter. Das gesamte Brennstoffgewicht beträgt 103 Tonnen. Das Kernkraftwerk hat vier Dampferzeuger mit einem Gesamtgewicht von 335 Tonnen, bei einem größten Durchmesser von 4,9 Meter und einer Gesamthöhe von 21,3 Meter.

Stromerzeugung

Zur Stromerzeugung zählen die Maschinentechnischen Anlagen, wie die Turbine, die durch Dampf angetrieben wird. Die Turbine des Kernkraftwerks besteht aus einem Hochdruck- und zwei Niederdruckteilen, die direkt mit dem Drehstrom-Generator gekoppelt ist. In das Hochdruckteil strömt der Dampf mit 65 bar und leisten in zwölf Stufen Arbeit. In neun Stufen entspannt sich der Dampf in den zwei nachfolgenden Niederdruckteilen auf einen Druck von 0,088 bar, womit der Dampf wieder zu Wasser wird. Der Außendurchmesser des letzten Schaufelrades beträgt 5,6 Meter und die Nenndrehzahl 1500 Umdrehungen pro Minute. Der Generator, der ein Gesamtgewicht von 675 Tonnen hat, wird von der Turbine angetrieben, erzeugt den elektrischen Strom und hat eine Leistung von 1345 Megawatt. In Drehstromtransformatoren wird die Spannung hochtransformiert und in das 380-Kilovolt-Höchstspannungsnetz eingespeist.

Im Kernkraftwerk ist eine fortwährende Stromerzeugung gewährleistet. Aus der eigenen Stromerzeugung wird der Eigenbedarf an Strom, den das Kernkraftwerk zur Aufrechterhaltung seiner Betriebsfähigkeit benötigt, bezogen. Der Generator wird bei einem Ausfall der Stromerzeugung durch einen Leistungsschalter vom Maschinentrafo getrennt. Dadurch wird der Eigenbedarf aus dem Netz über die Maschinentransformatoren entnommen und die Eigenbedarftrafos bleiben erhalten. Über mehrfach vorhandene Notstromdieselaggregate wird Strom, der nach dem Abschalten des Kernkraftwerkes benötigt wird, bezogen, wenn es zu einem gleichzeitigen Ausfall der Stromproduktion und des Höchstspannungsnetzes kommt. Im Notfall stellen Batterieanlagen und weitere Notstromdieselaggregate die Stromversorgung sicher.

Kühltürme

Funktionsweise eines Nasszugkühlturms

Das Kernkraftwerk besteht aus zwei Naturzugkühltürmen, die beide eine Höhe von 143 Metern haben. Der Durchmesser der Kühltürme an der Basis beträgt 104 Meter und der Austrittsdurchmesser oben 64 Meter. Pro Stunde werden 160.000 Kubikmeter dem Main entnommenes Wasser im Kreislaufbetrieb umgewälzt. Das Wasser passiert den Turbinenkondensator und wird anschließend im Kühlturm auf zehn Meter Höhe gepumpt. Dort wird es gleichmäßig verteilt und rieselt in die Kühlturmtasse, den Sammelbereich des herabrieselnden Wassers, der die komplette Basis des Kühlturmes einnimmt. Dadurch gibt es die Wärme an die Luft ab, die von unten in den Kühlturm einströmt. Das Wasser kühlt sich dabei um etwa 13 Grad Celsius ab. Bei diesem Vorgang entsteht nur ein geringer Wasserverlust durch Verdunstung. Von der Kühlturmtasse gelangt es in den Turbinenkondensator zurück.

97 Prozent der Abwärme des Kernkraftwerks werden über die Kühltürme in Form von Wasserdampf an die Luft abgegeben; etwa drei Prozent werden über den Main direkt abgeleitet. Durch den Kühlkreislauf hat sich das in den Main zurückgeführte Wasser unter Einhaltung der gesetzlichen Vorgaben je nach Wasserstand des Mains um etwa 0,5 bis ein Grad Celsius erwärmt. Dadurch bleibt die Wärmebelastung das Mains auf ein Minimum beschränkt. Bei der Entnahme des Mainwassers zur Kühlung wird dieses auch von Verschmutzungen (Äste, Laub und Schlamm, aber auch Müll und sonstiges Treibgut) gereinigt. Nach dem Kühlvorgang wird das gereinigte Wasser dem Main wieder zugeführt, pro Sekunde etwa fünf Kubikmeter. Pro Jahr fallen etwa 4000 Kubikmeter gepresster Filterkuchen und 300 Kubikmeter Rechengut aus dem Treibgutrechen an.

Betriebsergebnis

Jährliche Nettostromerzeugung
Jahr	Milliarden Kilowatt- stunden	Jahr	Milliarden Kilowatt- stunden
1982	8.139,1	1995	9.946,0
1983	9.412,0	1996	9.528,6
1984	9.590,0	1997	10.131,0
1985	9.741,6	1998	9.147,0
1986	8.718,2	1999	8.336,7
1987	8.360,6	2000	9.600,9
1988	8.799,9	2001	10.573,9
1989	9.401,7	2002	9.889,9
1990	7.910,3	2003	10.270,2
1991	9.753,5	2004	10.129,4
1992	9.657,2	2005	10.106,0
1993	8.845,9	2006	9.424,9
1994	9.674,5

Die produzierte Strommenge des Kernkraftwerkes hängt hauptsächlich davon ab, an wie vielen Tagen es im Normalbetrieb am Netz ist. Im Normalbetrieb läuft es immer unter Volllast und könnte theoretisch im Jahr 11,78 Milliarden Kilowattstunden Strom produzieren. Diese maximal mögliche Stromproduktion wird allerdings durch die jährlich durchzuführende Revision, die zwischen zwei und sechs Wochen dauern kann, verringert. Hinzu kommen noch gelegentliche Abschaltungen wegen Unregelmäßigkeiten in der Anlage und unvorhergesehener Reparaturen.

Das Kernkraftwerk Grafenrheinfeld wurde gleich im ersten vollständigen Betriebsjahr Kraftwerksweltmeister. Im Jahr 1983 produzierte es 9,96 Milliarden Kilowattstunden und damit mehr als jede andere Anlage weltweit. Im nächsten Jahr, 1984, war das Kernkraftwerk erneut das leistungsfähigste weltweit und erhielt wieder den Titel Kraftwerksweltmeister. Zudem stellte das Kernkraftwerk einen neuen Weltrekord für Kernkraftwerke auf. Mit produzierten 10,15 Milliarden Kilowattstunden wurde zum ersten Mal weltweit von einem Kernkraftwerk die Grenze von zehn Milliarden Kilowattstunden überschritten.

Auch in den darauffolgenden Jahren zählte das Kernkraftwerk zu den leistungsstärksten weltweit und platzierte sich insgesamt 15 mal unter die internationale Top-Ten-Liste. Im Jahr 2001 produzierte das Kernkraftwerk in seiner Betriebsgeschichte am meisten Strom. Mit 11,15 Milliarden Kilowattstunden kam das Kernkraftwerk mit Platz sieben letztmalig in die internationale Top-Ten-Liste.

Erst in den letzten Jahren befindet sich das Kernkraftwerk nicht mehr unter den zehn leistungsstärksten, obwohl die produzierte Strommenge gesteigert wurde. Diese Plätze werden jetzt regelmäßig von den jüngeren, leistungsstärkeren Reaktoren eingenommen. Am 20. Februar 2007 konnte Grafenrheinfeld sein Energie-Jubiläum feiern. An diesem Tag erreichte das Kernkraftwerk die Menge von 250 Milliarden Kilowattstunden seit der Inbetriebnahme im Dezember 1981. Dies gelang Grafenrheinfeld als drittes Kernkraftwerk in der Welt nach Unterweser und Grohnde. Diese Strommenge würde ausreichen, um Deutschland etwa neun Monate lang mit Strom zu versorgen. Das Kernkraftwerk produziert seit der Leistungssteigerung 1993 durchschnittlich etwa 10,5 Milliarden Kilowattstunden jährlich, was etwa dem jährlichen Strombedarf von 3,8 Millionen Haushalten oder etwa einem Fünftel des Bedarfs von Bayern entspricht.

Revision

Einmal im Jahr, meistens im April/Mai findet im Kernkraftwerk die Revision statt. Das Kernkraftwerk wird dabei vollständig überprüft und gewartet. Bei der Revision kommen zu den etwa 300 Beschäftigten noch mehr als 1000 Spezialisten aus 200 Firmen, wie Elektriker, Physiker, Chemiker, Schlosser, Ingenieure, Strahlenschützer, Angehörige des TÜV, Sicherheitsfachleute und andere. Für die jährliche Revision gibt E.ON jeweils etwa 15 Millionen Euro aus. Jeder Tag, an dem das Kernkraftwerk keinen Strom produziert, kostet mehrere hunderttausend Euro. Die Revision kann, wenn größere Arbeiten anfallen, vier bis sechs Wochen dauern. Die bisher kürzeste Revision dauerte 15 Tage.

Die jährliche Revision bedeutet für den Raum Schweinfurt einen zusätzlichen Wirtschaftsfaktor. Für den Zeitraum der Revision müssen über 1000 Personen verpflegt werden. Sie übernachten teilweise in den umliegenden Ortschaften. Für die zusätzlichen Arbeiter werden Container auf dem Betriebsgelände aufgestellt und die Werkskantine wird mit einem Zelt erweitert. Für die Küche wird zusätzliches Personal eingestellt, das auch Nachtdienst leistet, da viele Revisoren im Schichtbetrieb arbeiten. Zudem wird der Sicherheitsdienst verstärkt.

Bei jeder Revision werden etwa 40 der 193 Brennelemente durch neue ersetzt. Zum Schutz vor der Strahlung findet dieser Wechselvorgang komplett unter Wasser statt. Der Reaktordruckbehälter wird dazu oben geöffnet, der Bereich darüber geflutet und die Brennelemente werden herausgefahren. Dies geschieht mit einer Lademaschine, die die senkrecht stehenden und knapp fünf Meter langen Brennelemente, die zuvor aus der Verankerung gelöst wurden, herausheben. Sie werden unter Wasser durch eine Schleuse zum benachbarten Abklingbecken befördert. Die ausgetauschten Brennelemente verbleiben dort noch mehrere Jahre, damit Radioaktivität und Wärmeentwicklung erheblich zurückgehen. Bei manchen Revisionen, wie zuletzt 2006, wurden alle 193 Brennelemente herausgenommen, um die Wände und Nähte des Reaktorbehälters gründlich zu überprüfen. Diese Aufgabe wird von einem mit einer Kamera ausgestatteten ferngesteuerten Mini-U-Boot übernommen.

Die Revision erstreckt sich auch auf den nichtnuklearen Teil der Anlage. Bei der Revision 2006 wurde im Maschinenhaus der Generatorläufer, eine 204 Tonnen schwere Welle, ausgetauscht. Diese Arbeiten übernehmen Spezialisten, die auch in Kohle- und Gaswerken im Einsatz sind, da es bei den Bauteilen, die den Strom erzeugen, wie dem Generator, kaum Unterschiede gibt.

Nach Abschluss aller Arbeiten wird der Reaktor wieder hochgefahren. Dieser komplexe Vorgang wird von der Zentrale aus gesteuert und dauert etwa 60 Stunden. Beim Hochfahren wird unter anderem die Stellung der Steuerstäbe zwischen den Brennelementen geregelt und damit die Stärke der nuklearen Kettenreaktion und die Reaktorleistung beeinflusst. Diese wird von null auf einhundert Prozent hochgefahren und zwischendurch immer wieder kontrolliert. Der Reaktor wird zunächst auf 30 Prozent Leistung hochgefahren und die Anlage mit dem Netz synchronisiert, sobald sich der Generatorläufer mit 1500 Umdrehungen pro Minute dreht. Der Vorgang des Hochfahrens wird vom TÜV überwacht.

Zwischenlager

Die rot-grüne Bundesregierung beschloss im Jahr 2000 in einem Teil des neuen Atomgesetzes, dass jeweils auf dem Gelände des jeweiligen Kernkraftwerks ein Zwischenlager zu errichten sei, damit die Zahl der Transporte radioaktiven Materials zu reduzieren sei. Damit entfallen die Transporte mit dem Castor-Behälter in die Wiederaufbereitungsanlagen, wie etwa nach La Hague in Frankreich. Das Zwischenlager dient für die sichere Lagerung der radioaktiven Materials bis zur Fertigstellung eines Endlagers in Deutschland durch den Bund. Die Bayernwerk AG erteilte am 23. Februar 2000 die Genehmigung zur Aufbewahrung von Brennelementen, woraufhin insgesamt 44.500 Personen Einspruch gegen den Bau eines Zwischenlager erhoben. Die Genehmigung zum Bau des Zwischenlagers wurde am 12. Februar 2003 erteilt.

Das Zwischenlager, ein Brennelementbehälterlager (BELLA), wurde ab 2003 errichtet und im Februar 2007 mit dem ersten Castor-Behälter bestückt. In das Zwischenlager kam der erste Castor-Behälter, der durch Mitarbeiter des Kernkraftwerks eine Woche zuvor aus ihrem Nasslager genommen wurde, worin es sich in den letzten fünf Jahren zum Abklingen befand, nachdem die Brennelemente nach einer Revision ausgetauscht wurden und in dieses Nasslager geschafft worden sind. Das Zwischenlager dient ausschließlich für bestrahlte Brennelemente aus dem Kernkraftwerk Grafenrheinfeld. Zudem werden dort auch leere, aber bereits benutzte Behälter, die innen mit radioaktiven Stoffen kontaminiert sein können, darin gelagert.

Das Zwischenlager befindet sich auf dem Gelände des Kernkraftwerks, etwa 70 Meter östlich des Reaktorgebäudes, und wird durch die äußere Umschließung in das Kraftwerksgelände eingebunden. Dieses wird wiederum durch ein Sicherungszaunanlage eingegrenzt. Die Lage des Standortes innerhalb des Kraftwerksgeländes gewährt sehr kurze Transportwege, wobei keine öffentliche Verkehrswege genutzt werden. Das Zwischenlager wird unabhängig vom Kernkraftwerk betrieben. Es wird aber infrastrukturelle Einrichtungen des Kernkraftwerkes, wie etwa den Eingangsbereich sowie das Straßen- und Wegenetz, genutzt. Das Lagergebäude ist besonders widerstandsfähig gebaut und dient der Abschirmung sowie der Wärmeabfuhr. Durch diese Sicherheitsmaßnahmen werden alle vom Gesetzgeber erforderliche Schadensversorgung durch die Kombination von Lagerhalle und Brennelementenbehälter gewährleistet.

Das Zwischenlager besteht aus einem Lagergebäude mit 85 Zentimeter dickem Stahlbeton als Außenwände, mit zwei Lagerbereiche, mit einer Länge von 62 Metern, 38 Meter Breite und 18 Meter Höhe. Das Dach hat eine Stärke von 55 Zentimeter. Der Verladebereich an der Südseite des Lagergebäudes ist durch starke, bis zu 8,8 Meter Hohe und 80 Zentimeter dicke Abschirmwände von den zwei Lagerbereiche abgegrenzt, die von dem Verladebereich aus zugänglich ist. Im Verladebereich befinden sich verschiedene Funktionsräume und die Behälterwartungsstation. Die beiden Lagerbereiche sind durch eine 50 Zentimeter dicke Betonwand vollständig voneinander getrennt. Im Lagerbereich bestehen die Bodenplatten aus einer dicken Stahlbetonschicht und befindet sich auf einem festen Unterbau. Die Bodenplatten haben eine Dicke von 40 Zentimetern. Es befindet sich jeweils ein Brückenkran in den Lagerabteilungen, mit dem die Behälter transportiert werden.

Das Zwischenlager hat eine maximale Kapazität von 88 Castor-Behältern. Der Lagerbereich eins hat 40 Stellplätze, die in fünf Doppelreihen mit jeweils acht Stellplätzen beinhaltet, und einer Fläche von 670 Quadratmetern. Der zweite Lagerbereich ist 760 Quadratmeter groß und fasst 48 Castor-Behälter, die in sechs Doppelreihen mit jeweils acht Stellplätzen angeordnet werden. Die Brennelemente werden ab dem Zeitpunkt der Beladung des Behälters für maximal 40 Jahre im Zwischenlager gelagert, wo es dann anschließend in ein Endlager, voraussichtlich in den Salzstock nach Gorleben, kommt. Die Betriebsgenehmigung des Zwischenlagers beträgt 40 Jahre, bis dahin sollen alle Brennelemente in einem Endlager gebracht werden.

Im Kernkraftwerk Grafenrheinfeld werden ausschließlich Castor-Behälter des Typs V/19 genutzt, wobei die römische V für fünf Jahre Abklingen der Brennelemente im Nass-Lager und die 19 für die maximale Zahl von Brennelementen, die der Castor aufnehmen kann, steht. Ein Castor-Behälter dieser Bauart wiegt unbeladen etwa 126 Tonnen und besteht aus etwa 40 Zentimeter dicken Gusseisen. Bei jedem Behälter im Zwischenlager wird der Betriebszustand kontinuierlich separat überwacht und protokoliert. Zwischenlager Pro jährliche Revision fallen mehrere Castor-Behälter an die nach der fünfjährigen Abklingzeit in das Zwischenlager kommt.

Infozentrum

Das Infozentrum steht 300 Meter außerhalb des zentralen Kernkraftbereichs, innerhalb des Areals, und wurde bereits sechs Jahre vor Inbetriebnahme des Kernkraftwerkes eröffnet. Bis zur Eröffnung des Kernkraftwerkes im Dezember 1981 besuchten schon mehr als 100.000 das Infozentrum. Das Infozentrum besteht aus einem Flachbau in dem sich moderne audiovisuelle Informationssysteme, Exponaten und Austellungsräume befindet. Das Infozentrum wurde erstmals 1983 umgestaltet und 1996 folgte ein weiterer größerer Umbau. Seit der Eröffnung im Juni 1975 besuchten bis Ende Mai 2007 434.000 Personen das Infozentrum. Die Mitarbeiter des Infozentrums führen im Jahr etwa 8000 Personen über die Anlage das Kernkraftwerk. Davon dürfen allerdings nur wenige in den Kernbereich. Insgesamt wurden bereits über 12.000 Besuchergruppen geführt.