Zerlegung von Reaktordruckbehälter-Einbauten im KKW - Staubli
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EXTREMER ROBOTEREINSATZ Zerlegung von Reaktordruckbehälter- Einbauten im KKW Autor: Ralf Högel | Bilder: Stäubli Bei der Zerlegung der Reaktordruckbehälter-Einbauten im stillgelegten Kernkraftwerk Brunsbüttel setzt die Orano GmbH auf ein ebenso innovatives wie sicheres Konzept: Die Arbeiten finden überwiegend unter Wasser statt. Weltweit einmalig ist dabei der Einsatz eines modifizierten Stäubli Roboters in einer Wassertiefe von bis zu 30 Metern. Deutschland vollzieht die Energiewende, zu der auch der Verzicht auf Kernkraft ge- hört. Damit verbunden ist der Rückbau der vorhandenen Kernkraftwerke – zum Bei- spiel in Brunsbüttel. Das Kraftwerk an der Mündung des Nord-Ostsee-Kanals hat von 1977 bis 2007 rund 120.000 GWh Energie erzeugt. Nach Ende des Leistungsbetriebs folgte die sogenannte Nachbetriebsphase, in der unter anderem die Brennelemente bzw. Brennstäbe entfernt wurden (2017). Der Rückbau selbst begann Ende 2018 mit der Erteilung der Stilllegungsgenehmigung. Seit 2019 werden nun die Einbauten des Reak- tordruckbehälters, in dem sich die Brenn- elemente befanden, zerlegt. Mit dieser extrem sensiblen Aufgabe hat der Kraftwerksbetreiber die Orano GmbH in Nürnberg als Führer eines Konsortiums ge- meinsam mit der EWN - Entsorgungswerk für Nuklearanlagen GmbH beauftragt. Ora- Seit September 2019 ist der Ro- boter, der auf einer Unterwas- serplattform montiert wurde, im KKW Brunsbüttel bei Rückbau- arbeiten im Einsatz.
no kann als Teil der internationalen Orano Ersatzteilversorgung sicherzustellen. ist komplett gekapselt, kann mit Überdruck
(früher: Areva)-Gruppe umfassende Erfah- Die Auswahl fiel in diesem Fall leicht: Der beaufschlagt werden, um das Eindringen
rungen im Rückbau von KKW vorweisen. Stäubli-Sechsachser TX200 in der HE-Aus- von Wasser zu verhindern und verfügt über
Die zentrale Herausforderung bei derartigen führung bringt – neben der gewünschten eine ganze Reihe weiterer Modifikationen,
Rückbauprojekten: Sowohl die Einbauten hohen Reichweite und Tragfähigkeit – eine die den Einsatz unter Spritzwasserbeauf-
des Druckbehälters als auch weitere Bau- sehr hilfreiche Eigenschaft mit: Er ist spritz- schlagung ermöglichen.
teile sind hoch mit Radioaktivität belastet. wassergeschützt, das Handgelenk gar was-
Konventionelle Verfahren des Zerlegens an serdicht. Das Kürzel HE steht für Humid „Die HE-Version des TX200 bot eine gute
Luft kommen somit nicht in Frage. Environment, also Feuchtraumumgebung. Basis für den Unterwassereinsatz im Kern-
Der Roboter wurde konsequent für hygi- kraftwerk“, betont Ralf Oberhäuser, Lei-
Zerlegung von KKW-Komponenten enegerechte Anwendungen in Food- und ter des Rückbauprojektes: „Um dauerhaft
unter Wasser Life Science-Applikationen entwickelt. Hier in einer Wassertiefe von bis zu 30 Metern
wird die gesamte Anlagentechnik regelmä- arbeiten zu können, waren allerdings noch
Daher hat Orano ein besonderes Konzept ßig sehr gründlich wässrig gereinigt – z.B. weitere technische Modifikationen er-
entwickelt. Die Grundidee: Die Zerlegung mit dem Hochdruck-Dampfstrahl oder im forderlich. Die Arbeiten reichen von ein-
findet teilautomatisiert und unter Wasser Washdown-Prozess. fachen Maßnahmen wie dem Eliminieren
statt. So bleibt die Strahlenbelastung im von Steckverbindungen zugunsten einer
zulässigen Bereich. Eine Voraussetzung Gesucht – gefunden: Festverdrahtung über Anpassungen der
für das Gelingen dieses Konzeptes ist ein ein Roboter für den Unterwasserbetrieb Steuerungstechnik bis hin zu wirklich an-
Roboter, der zuverlässig monatelang unter spruchsvollen Detaillösungen.“
Wasser arbeiten kann. Dabei sollte, so die Roboter für diesen Einsatzbereich müs-
Verantwortlichen, möglichst ein Standard- sen also möglichst resistent gegen Was- Und eben über diese Details spricht man
roboter zum Einsatz kommen, um Entwick- serbeaufschlagung sein, und das ist der nicht so gerne bei Orano. Der Unterwasser-
lungszeit zu sparen und auch eine einfache TX200 he von Grund auf. Der Sechsachser Roboter ist derzeit weltweit einmalig und
verschafft dem Unternehmen einen echten
Wettbewerbsvorteil, insbesondere im Hin-
blick auf viele weitere Kernkraftwerk-Rück-
bauten, die in naher Zukunft auf dem Pro-
gramm stehen.
Die Anpassungen des TX200 he für diesen
Extremeinsatz haben die Orano-Ingenieure
in Eigenregie realisiert. Steuerungstechni-
sche Lösungen fanden in enger Koopera-
tion mit dem Fraunhofer Institut statt. Erst
als über entsprechende Erprobungen nach-
gewiesen war, dass das Konzept tatsäch-
lich funktioniert, erfolgten die für diesen
Einsatz entsprechenden Zertifizierungen
und gutachterlichen Abnahmen.
Im September 2019 nahm der Roboter im
KKW Brunsbüttel seinen Betrieb auf. Dazu
wurde er auf einer Unterwasserplattform
montiert und in das Wasserbecken abge-
lassen. Sein erster Einsatz fand am soge-
nannten Dampftrockner statt, einer rund
fünf Meter hohen und 33 Tonnen schweren
Der von Orano modifizierte Stäu-
bli Roboter kann dauerhaft in
einer Wassertiefe von bis zu 30
Metern arbeiten.
Komponente der Einbauten des Druckbe- Zerlegen mit Strategie
hälters. Auch für weitere Bauteile ist die
Verwendung des Roboters vorgesehen. Ein Dem eigentlichen Zerlegen geht genaue
zusätzlicher TX200 dient als Verpackungs- Planung voraus, wie Ralf Oberhäuser er-
roboter: Er verpackt – ebenso unter Was- läutert: „Neben der Sicherheit und dem
ser – Schnittstücke in Entsorgungsbehälter. Strahlenschutz liegt ein großes Augen-
Einen Namen hat das System auch: „AZU- merk auf der Reduzierung der Endlagerbe-
RO“, ein Akronym für „Automatisierte Zerle- hälter. Ihre Anzahl soll möglichst gering
gung mittels Unterwasser-Robotertechnik.“ sein. Das stellt eine besondere Herausfor-
derung an die Zerlegestrategie und die ein-
Sicherheit geht vor Geschwindigkeit gesetzten Werkzeuge.“
AZURO wird – je nach Aufgabe – entweder Weil Sicherheit und Redundanz höchsten
manuell per Fernbedienung gesteuert oder Stellenwert haben, steht ein dritter TX200
programmiert. Als Arbeitswerkzeug nutzt gut verpackt in Warteposition bereit, wurde
er im Falle der Dampftrockner-Zerlegung bislang aber nicht benötigt. Denn das er-
den Düsenkopf einer WASS-Anlage. Diese arbeitete Konzept geht auf: AZURO arbeitet Ralf Oberhäuser, Leiter des
Abkürzung steht für „Wasserstrahl-Abrasiv- nahezu störungsfrei an seinem ungewöhn- Rückbauprojektes: „Die HE-Ver-
Suspensions-Schneiden“. Dazu Ralf Ober- lichen Arbeitsplatz und zerlegt bzw. ver- sion des Stäubli Sechsachsers
TX200 bot eine gute Basis für den
häuser: „Dabei wird unter 2000 bar Druck packt Bauteil für Bauteil der radioaktiven
Unterwassereinsatz im Kern-
stehendes Wasser mit einem abrasiven Behältereinbauten. Ganz nebenbei stellt kraftwerk.“
(Sand-) Pulver vermischt. Der Schneidstrahl der modifizierte Stäubli TX200 he damit
trennt auch unter Wasser Stahl mit Wand- seine Zuverlässigkeit und Robustheit in der
stärken bis 200 mm – mit einem Vorschub vielleicht anspruchsvollsten Applikationen
von, je nach Wandstärke, 10 bis 200 mm weltweit unter Beweis.
pro Minute.“
Weitere Rückbauprojekte folgen
Außerdem kommen bei der Unterwasser-
Zerlegung noch verschiedene Säge- und Auch aus diesem Grund kommt Orano
Schneidverfahren zum Einsatz. Die Schnitt- gemeinsam mit dem Konsortialpartner
stücke, die bis zu 900 kg wiegen und bis zu EWN (Entsorgungswerk für Nuklearanlagen
1,5 x 1,5 Meter groß sind, werden mit einem GmbH) mit dem Rückbau gut voran. Ralf
Kran aus dem Becken gehoben und in End- Oberhäuser: „Die Arbeiten in Brunsbüttel
lagerbehälter verbracht. werden voraussichtlich Ende 2021 abge-
schlossen sein.“
Anders als bei industriellen Roboter-An-
wendungen steht in Brunsbüttel nicht die Danach kommt das KKW Krümmel – wieder
Produktivität an erster Stelle. Ralf Ober- mit AZURO – an die Reihe. Inzwischen hat
häuser: „Sicherheit geht vor Geschwindig- Orano noch weitere Aufträge für den Rück-
keit. Bei jeder nur denkbaren Art von Stö- bau deutscher KKW erhalten. Es kann also
rung muss jederzeit ein sicherer Zustand gut sein, dass AZURO und eventuelle „Ar-
hergestellt werden können.“ Unter diesen beitskollegen“ künftig in Mülheim-Kärlich
Umständen – und hier kommt doch die Pro- und Biblis aktiv werden – auch hier unter
duktivität ins Spiel – arbeitet der Unterwas- Wasser.
serroboter deutlich effizienter als alternative
Verfahren.
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