Physikerbüro Bremen  Landweg 8  28203 Bremen                                  Telefon (0421) 32 35 71 An das                                                                          Telefax (0421) 32 87 19 Ministerium für Umwelt, Klima und Ener- giewirtschaft Referat 33 Kernerplatz 9 70182 Stuttgart Bremen, den 15. 7. 2020 — — — Bezug:       Ihre Email vom 10.7. sowie Ihre Anfrage vom 14.7.2020 zur Stellung- nahme von Herrn Mayer zum Thema „Dampferzeugerheizrohrleckage“ Hier:        Kurzstellungnahme unsererseits zur Stellungnahme von Herrn Mayer Sehr geehrte Damen und Herren, Sie haben uns um eine Einschätzung der Aussagen in der Stellungnahme „Risiken der Dampferzeuger-Heizrohrschäden des Gemeinschaftskernkraftwerks Neckar II, fachliche Stellungnahme mit den Schwerpunkten Betrieb und Störfälle“ von Herrn Dipl.-Ing. Mayer /1/ gebeten. Im Folgenden nehmen wir zu verfahrenstechnischen Aussagen in der Stellungnahme von Herrn Mayer Stellung. Aussagen, die die Komponentenintegri- tät, das Prüfkonzept für die Dampferzeugerheizrohre (DEHR) und die Detektion von DEHR-Leckagen betreffen, werden von uns nicht kommentiert. Das von Herrn Mayer skizzierte Szenario mit Ausfall der Hauptkühlmittelpumpen (HKMP), der Bildung eines Deionat-Pfropfens in dem defekten Dampferzeuger zu- geordneten kalten Loop des Reaktorkühlkreislaufs (RKL), einem Wiederanlaufen des Naturumlaufs mit einem Deionateintrag in den Reaktorkern und einer dadurch hervorge- rufenen Leistungsexkursion entspricht im Wesentlichen seinen Ausführungen aus dem Jahr 2014, die den Anlass bildeten für diesbezügliche umfangreiche Beratungen im — RSK Ausschuss Anlagen- und Systemtechnik (AST). Diese Beratungen wurden im Dezember 2014 mit der RSK AST Stellungnahme „Ausbildung und Auswirkungen eines Deionatpfropfens beim Dampferzeugerheizrohrleck“ /2/ abgeschlossen. In der RSK AST Stellungnahme werden das in den Anlagen realisierte Konzept zur Ereignisbeherrschung und die Vorgaben im Betriebshandbuch (BHB) zur Behandlung des Ereignisses in Abhängigkeit von wesentlichen verfahrenstechnischen Randbedin- gungen (mit/ohne Auslösung von Notkühlkriterien, mit/ohne Notstromfall) beschrieben. Mit der im BHB vorgenommenen Unterscheidung von vier Fällen werden relevante Unterschiede im Ereignisablauf, u.a. das Abfahren der Anlage mit unverfügbaren Hauptkühlmittelpumpen, abgedeckt. Der Ausschuss AST kam in /2/ zusammenfassend zu dem Ergebnis, dass die in den schriftlichen betrieblichen Regelungen getroffenen Festlegungen geeignet sind zur Ereignisbeherrschung. Bankverbindung: IBAN: DE93 2908 0010 0271 3202 00 - BIC: DRESDEFF290

Wie in anderen Anlagen unterscheidet auch das GKN II BHB 3-2.5 /3/ vier Fälle:      DEHR Leck ohne Notstromfall, ohne Ansprechen der Notkühlkriterien (Fall A).      DEHR Leck mit Notstromfall, ohne Ansprechen der Notkühlkriterien (Fall B).      DEHR Leck ohne Notstromfall, mit Ansprechen der Notkühlkriterien (Fall C).      DEHR Leck mit Notstromfall, mit Ansprechen der Notkühlkriterien (Fall D). Die aktuelle Stellungnahme von Herrn Mayer enthält keine Gesichtspunkte, die erken- nen lassen, dass die Gültigkeit der vom RSK Ausschuss AST vorgenommenen Bewer- tungen zur Eignung der schriftlichen betrieblichen Regelungen nicht gegeben ist. Herr Mayer wirft in seiner Stellungnahme die Frage auf, ob die Mechanismen, die zu einem Eintrag von minder-boriertem Kühlmittel in den Reaktorkern führen könnten, grundsätzlich im Betriebshandbuch beschrieben und ob sie den Reaktoroperateuren, den Krisenstabmitarbeitern und dem Kraftwerksmanagement überhaupt bekannt seien. Dazu ist festzustellen, dass die im BHB 3-1.3 /4/ und 3-2.5 /3/ beschriebenen Maßnah- men darauf abzielen,      eine Rückströmung von minder-boriertem Kühlmittel aus dem defekten Dampfer- zeuger in den RKL beim Abfahren zu vermeiden und      den RKL auf eine hohe mittlere Borkonzentration aufzuborieren (siehe unten). Es sind somit verschiedene Maßnahmen im BHB verankert, deren Ziel es ist, das von Herrn Mayer beschriebene Szenario zu verhindern. An einigen Stellen im BHB wird explizit darauf hingewiesen, dass eine Einströmung von Deionat aus dem defekten Dampferzeuger in den RKL zu vermeiden ist, siehe z.B. Hinweise zu den Maßnahmenblöcken (MNB) A12 und B25 im BHB 3-2.5 /3/: A12: „Achtung! Deionateintrag in den Primarkreis sowie Gefahr von DAF I  Möglichst mit 3v4 Hauptkühlmittelpumpen abfahren um eine möglichst gute Durchmischung des Deionats mit dem Primarkühlmittel zu erreichen.“ B25: „Der KMD wird dem Druck im isolierten DE angeglichen. Um einen Übertritt von Deionat aus dem isolierten DE in den Primarkreis zu vermeiden muss der KMD aber geringfügig über dem FD-Druck des isolierten DE bleiben. Ein KMD von 2 bar soll jedoch nicht unterschritten werden, um Ausdampfungen im Be- reich der U-Rohre zu vermeiden. Die Druckabsenkung erfolgt entsprechend der Auskühlung des isolierten DE. Diese Maßnahme kann sich über einen längeren Zeitraum erstrecken.“ Desweiteren trifft Herr Mayer in /1/ mehrere pauschale Aussagen, wonach bislang nicht 1 aufgezeigt werden konnte, dass das vom ihm skizzierte Szenario beherrscht wird. Diesbezüglich ist festzustellen, dass im Kontext der RSK AST Beratungen versucht 1 „Deshalb müssen bei sicherheitstechnischen Analysen, die den Anspruch auf ganzheitliche Beurteilungen stellen, mehrere Verläufe betrachtet werden, und gemäß technischem Regelwerk müssen auch ungünstige Gegebenheiten berücksichtigt werden. Diese Grundregel ist bei bisherigen Untersuchungen des DEHL-Risikos nicht befolgt worden, vielmehr wurden Einzelabläufe betrachtet und als abgrenzend angegeben. Aus Betriebserfahrungen sind solche Einzelfallbetrachtungen mehrfach widerlegbar.“ „Viele Institutionen, u. a. die Reaktorsicherheitskommission, haben sich mit diesem Scenario beschäftigt und konnten nicht nachweisen, dass eine unbeherrschbare Überkritikalität mit Sicherheit ausgeschlossen werden kann. Im Gegenteil: Aus Untersu- chungsberichten und insbesondere einer Analyse unter der unrealistischen Annahme eines geschlossenen Reaktorsystems /Lit. 12/ lässt sich ableiten, dass bei realistischen Annahmen eine extrem starke Gefährdung besteht. Auf diesen wichtigen Aspekt wird weiter unten detaillierter eingegangen.“ „Viele theoretische Analysen und praktische Tests an Versuchsreaktoren haben nicht den Nachweis erbringen können, dass ein Störfall DEHL mit Ausfall der HKMP beherrschbar ist.“ PhB Schreiben ans UM vom 15.7.2010                                                                                    -2-

worden ist, das von Herrn Mayer seinerzeit skizzierte Szenario rechnerisch abzubilden und seine Auswirkungen zu bestimmen. Hierbei wurden zum Teil zusätzliche ungünstig wirkende Annahmen getroffen, siehe Abschnitt 4.1 in der Stellungnahme des RSK AST /2/. Herr Mayer geht auf die Ergebnisse dieser Analysen ein, kommt hierbei aber zu fachlich unzutreffenden Schlussfolgerungen, wenn er feststellt: „RSK fordert eine Mindest-Borkonzentration von 850 ppm /Lit. 21 / zur Sicherstellung der Unterkritikalität. Diese Werte gelten bei hohen Temperaturen von ca. 300 °C; bei einem DEHL wird die Anlage gemäß BHB abgekühlt, wodurch die Reaktivität noch weiter erheblich zunimmt und eine unkontrollierte Überkritikalität weiter ansteigen kann. GRS errechnet in seiner Analyse zu diesem Störfall einen minderborierten Pfropfen von 8.000 kg mit einer Borkonzentration von 88 ppm /Lit. 2/ Somit wird bereits bei dieser Analyse der kritische Wert extrem unterschritten und eine unvermeidliche Überkritikali- tät scheint unvermeidlich, auch wenn die errechnete Masse von 8.000 kg nicht den gesamten Reaktorkern ausfüllt.“ In der von Herrn Mayer zitierten Analyse der Gesellschaft für Anlagen- und Reaktorsi- cherheit (GRS) weist der Pfropfen eine minimale Borkonzentration von 88 ppm und eine mittlere Borkonzentration von 440 ppm bei Eintritt in den RDB auf (siehe Abschnitt 4.1.1 in /2/). Im Ringraum und dem unteren Plenum des RDB wird der Pfropfen aufgrund von Durchmischungsvorgängen erheblich aufboriert, so dass die Borkonzentration am Kerneintritt wesentlich höher ist als 88 ppm bzw. 440 ppm. Dieser Effekt wurde im Rahmen von 3D-Analysen des Helmholtz-Zentrum Dresden- Rossendorf (HZDR) bei konservativer Begrenzung der Durchmischung mit einer abde- ckend unterstellten Borkonzentration von 0 ppm am Eintritt in den RDB weiter unter- sucht. Die Durchmischung wurde auf Basis der Ergebnisse von Versuchen an der ROCOM Anlage, in deren Rahmen diese Prozesse umfangreich untersucht worden waren, ermittelt. Im Ergebnis ergab sich in der 3D-Kernrechnung eine minimale Unter- kritikalität von 7,7 % und somit ein sehr großer Abstand zu den Bedingungen, unter denen es zu einer Leistungsexkursion kommen könnte (siehe Abschnitt 4.1.2 in /2/). Die Annahme in der Argumentation von Herrn Mayer, wonach im RDB keine Aufborierung eines in den RDB eintretenden minder-borierten Pfropfens erfolgt, ist durch umfangreiche (experimentelle) Untersuchungen widerlegt. In den o.g. GRS und HZDR Analysen ergab sich aufgrund des Ereignisablaufs, der dem seinerzeit von Herrn Mayer skizzierten Szenario möglichst weitgehend entsprechen sollte, eine mittlere Borkonzentration im RKL von 2200 ppm (außerhalb des Pfropfens). Die hohe Borkonzentration im RKL folgt aus den Vorgaben im BHB, den RKL vor dem bzw. beim Abfahren bis auf eine Ziel-Borkonzentration von cBW (Borkonzentration für den Brennelement-Wechsel) aufzuborieren, siehe z.B. MNB B9 im BHB 3-2.5. Zusammengefasst ergaben die von GRS und HZDR durchgeführten Analysen für einen Ereignisablauf, der das von Herrn Mayer skizzierte Szenario möglichst weitgehend abbilden sollte (mit zusätzlichen ungünstig wirkenden Annahmen), dass die Unterkritika- lität mit großem Abstand eingehalten wird. Im Zuge der weiteren Beratungen im RSK Ausschuss AST wurden sodann zusätzliche ungünstige Festlegungen unterstellt, um den Reaktivitätseffekt eines unterstellten Deionatpfropfens zu maximieren. PhB Schreiben ans UM vom 15.7.2010                                                   -3-

Der Umfang, in dem ein minder-borierter Pfropfen auf seinem Weg vom Pumpenbogen des kalten Loops bis zum Eintritt in den Reaktorkerns aufboriert wird, hängt wesentlich von der mittleren Borkonzentration im RKL ab. Daher wurde im Rahmen der RSK AST Beratungen eine Grenzbetrachtung /5/ vorgenommen, in der der mittlere Borgehalt im 2 RKL durch die Kombination verschiedener ungünstiger Annahmen minimiert wurde. Herr Mayer führt dazu in seiner Stellungnahme aus:    Der RSK-Ausschuss Anlagen- und Systemtechnik kommt zu folgendem Fazit (Zi- tat): „Insgesamt kann aus Sicht des Ausschusses daher festgestellt werden, dass bei Ansatz der beschriebenen Grenzbetrachtung ein ausreichender Abstand zur Kritikalität bleibt.“ (Zitat-Ende). /Lit. 9/    Dieser Ansatz kann aber für eine Realanlage nicht aufrechterhalten werden. Denn die genannte Grenzbetrachtung /Lit.12/ geht theoretisch von einem ge- schlossenen RKL aus, bei dem keine Ausspeisung existiert. Zitat aus /Lit. 12/: „Ein nennenswerter Abfall der mittleren Borkonzentration ist daher nur für den Fall möglich, dass ein Kühlmittelaustausch nicht möglich ist, d. h. das Volumen- regelsystem nicht verfügbar ist. Dies wird im Folgenden unterstellt“ (Zitat-Ende).    Diese Unterstellung ist aus zwei Gründen nicht relevant: 1. Die „mittlere Borkonzentration“ ist bei ausgefallenen HKMP vollkommen un- bedeutend, da ein konzentriert angesammelter Deionatpfropfen die Gefähr- dung der Unterkritikalität darstellt und nicht der Mittelwert. 2. In einem realen Kernkraftwerk ist das Volumenregelsystem immer in Betrieb. Insbesondere bei einem DEHL ist dieses System zwingend erforderlich, um den Störfall überhaupt gemäß BHB beherrschen zu können.    In der theoretischen Grenzbetrachtung wird unterstellt, dass nur so viel Deionat nachgespeist werden kann, wie Volumen infolge der Kontraktion des abkühlen- den Kühlmittels frei wird. Diese Unterstellung ist in einer Realanlage keineswegs zutreffend.    Die genannte Grenzbetrachtung kommt selbst zu dem Schluss, dass sogar unter diesen unzulässig optimistischen und unrealistischen Annahmen nur eine gerin- ge Unterkritikalität von < - 1 % errechnet wird. Zitat aus /Lit. 12/: „Die zusätzliche Berücksichtigung des Dichteunterschiedes zwischen dem minderborierten Pfrop- fen und dem umgebenden Kühlmittel bei der Vermischung führt für diesen Fall zu einer Unterkritikalität von < - 1%“ (Zitat-Ende) Die Aussage von Herrn Mayer in /1/, dass die Höhe der im RKL vorliegenden mittleren Borkonzentration bei Bildung eines Deionatpropfens im kalten Loop unbedeutend sei, ist, wie oben bereits dargestellt, unzutreffend, da das Deionat auf dem Weg zum Reak- torkern aufboriert wird und die mittlere Borkonzentration im RKL hierbei eine bedeuten- de Rolle spielt. Das gilt auch, wenn die HKMP nicht in Betrieb sind. Die Aussage von Herrn Mayer in /1/, dass sich der Ereignisablauf durch die Berücksich- tigung des Volumenregelsystems (KBA) verschlechtern würde, ist ebenfalls unzutref- 2 Es handelt sich um die von Herrn Mayer zitierte /Lit. 12/. PhB Schreiben ans UM vom 15.7.2010                                                          -4-

fend. Bei verfügbarem KBA System wird permanent Kühlmittel aus dem RKL mit dem aktuell vorhandenen Borgehalt entnommen und Kühlmittel mit einem Borgehalt von mehreren Tausend ppm zurückgespeist, siehe dazu z.B. MNB B9 im BHB 3-2.5. Der RKL kann bei verfügbarem KBA System aufgrund des Kühlmittelaustauschs deutlich stärker aufboriert werden als bei unverfügbarem KBA System, in dem nur das beim Abkühlen frei werdende Volumen für eine Einspeisung von hoch-boriertem Kühlmittel zur Verfügung steht. Der Vorgang der Aufborierung dauert so lange an bis die Ziel-Borkonzentration von cBW erreicht ist. Daher fordert das BHB 3-2.5 auch den Betrieb von KBA sicherzustellen, siehe z.B. MNB B8. Desweiteren erfolgt die KBA Einspeisung in alle vier kalten Loops, was der Ausbildung eines Deionatpfropfens im kalten Loop des defekten Dampferzeugers zusätzlich entge- genwirkt bzw. eine stärkere Aufborierung beim Transport in den Reaktorkern bewirkt. Insgesamt wirkt sich die Verfügbarkeit von KBA eindeutig günstig auf die Höhe des mittleren Borgehalts und damit auch auf den Erhalt der Unterkritikalität aus. Sie wurde daher in der von Herrn Mayer in Bezug genommenen Grenzbetrachtung /5/ (Zitatstelle /12/) nicht unterstellt. Der Wert von cBW, auf den im GKN II mit den Systemen KBA und JDH (Zusatzboriersystem) aufzuborieren ist, beträgt 2020 ppm. Demgegenüber wurde im Rahmen der RSK AST Grenzbetrachtung /5/ für eine anfängliche kritische Borkonzent- ration bei Volllast von 618 ppm durch ausschließliche Einspeisung mit dem Zusatzboriersystem JDH eine minimale mittlere Borkonzentration von 1254 ppm ermit- telt. Welcher Reaktivitätseffekt sich aus einem definierten Deionatpropfen je nach Höhe der mittleren Borkonzentration im RKL unter den Bedingungen des Naturumlaufs bei Eintritt in den Reaktorkern ergibt, wurde ebenfalls im Rahmen der RSK AST Beratungen mit parametrischen 3D-Kernrechnungen unter konservativer Berücksichtigung von Ver- mischungsvorgängen ermittelt. Entsprechende Ergebnisse sind am Ende der Grenzbe- trachtung /5/ dargestellt. Demnach ergibt sich bei einer mittleren Borkonzentration im RKL von 1200 ppm eine maximale Reaktivität von -2,2% bei Durchgang des minderborierten Pfropfens durch den Kern. Die in /5/ ermittelte Aufborierung durch die unterstellte Einspeisung von 2 von 4 JDH Borierbehältern ist abdeckend für GKN II. Zwar ist die Bor-10 Anreicherung im GKN II in der Borierbehältern mit 30 % kleiner als die in /5/ angenommenen 50 %. Der Inhalt der Borierbehälter JDH beträgt im GKN II allerdings 17 Mg, während in /5/ 6 Mg angesetzt wurden. Somit ist bei Einspeisung von zwei Borierbehältern in den RKL eingespeiste Masse von Bor-10 im GKN II insgesamt höher als in /5/ angesetzt. Letztlich beruhen die Aussagen von Herrn Mayer u.E. daher auf einem unzureichenden Verständnis der in der Grenzbetrachtung /5/ getroffenen Annahmen, der ergebnisrele- vanten Randbedingungen und der hierbei erzielten Ergebnisse. Insgesamt ist festzustellen, dass sich aus /1/ keine neuen Erkenntnisse im Hinblick auf die Beherrschung eines DEHR-Bruchs ergeben. Die in /2/ dargestellten Beratungser- gebnisse sind weiterhin zutreffend. PhB Schreiben ans UM vom 15.7.2010                                                 -5-

Mit freundlichen Grüßen Mathias Brettner In Bezug genommene Unterlagen /1/   Helmut Mayer; Risiken der Dampferzeuger-Heizrohrschäden des Gemeinschafts- kernkraftwerks Neckar II, fachliche Stellungnahme mit den Schwerpunkten Betrieb und Störfälle; 10.062020 /2/   RSK AST; Ausbildung und Auswirkungen eines Deionatpfropfens beim Dampfer- zeugerheizrohrleck /3/   GKN II, BHB-Kapitel 3-2.5; „DE-Heizrohrleck           mit  Ansprechen    der    FD- Aktivitätsgrenzwerte“, Stand: Index i /4/   GKN II: BHB-Kapitel 3-1.1 „Schutzzielorientierte Störfallbehandlung“, Stand: Index k /5/   M. Brettner und C.Pistner; Abschätzung der minimalen Bormischkonzentration beim Dampferzeugerheizrohrleck-Störfall mit Grenzbetrachtung auf Basis einer einfachen Massenbilanz, 10. September 2014 PhB Schreiben ans UM vom 15.7.2010                                                  -6-