Sicherheitstechnische Analyse zum Einsatz und Betrieb elektrotechnischer Einrichtungen in deutschen Kernkraftwerken, Überwachung und Schutz gegen sicherheitstechnisch bedeutsame Einwirkungen aus dem Verbundnetz sowie anderen äußeren Quellen

Im vorliegenden Bericht werden die Ergebnisse und Daten der Auswertungen von Ereignissen unterhalb der sogenannten “Meldeschwelle“ programmierbarer oder rechnerbasierter elektrotechnischer Komponenten und Messumformer in Kernkraftwerken exemplarisch dargestellt. Unterhalb der Meldeschwelle bedeutet in diesem Fall, dass die Ereignisse nach der Atomrechtlichen Sicherheitsbeauftragten- und Meldeverordnung (AtSMV) nicht meldepflichtig sind. Da programmierbare oder rechnerbasierte Komponenten im Vergleich zu hergebrachten Komponenten in Analogtechnik unterschiedliche Ausfallmechanismen sowie unterschiedliche Fehlerursachen aufweisen können, ist eine Auswertung der Betriebserfahrung notwendig. Es kann so geprüft werden, ob bisherige Abläufe zur Bewertung der Zuverlässigkeit dieser Komponenten beibehalten werden können oder angepasst werden müssen. Hintergrund ist, dass die elektronischen Komponenten und Messumformer in deutschen Kernkraftwerken seit vielen Jahren Gegenstand umfangreicher Modernisierungsmaßnahmen sind. Dies dient in erster Linie der Prozessoptimierung und dem Bestreben nach einer Reduzierung des Instandhaltungsaufwands. So werden zum Beispiel Motor-Generator-Sätze in der unterbrechungslosen Stromversorgung gegen statische Gleich- und Wechselrichter ausgetauscht. Dem Vorteil verringerten Instandhaltungsaufwands steht dabei aus sicherheitstechnischer Sicht eine erhöhte Empfindlichkeit der Halbleitertechnik für elektrische Transienten und erhöhter Strahlung gegenüber.

Die Unterschiede der modernen elektrotechnischen Komponenten und Messumformer gegenüber den bisher eingesetzten (analogen) Komponenten zeigen sich unter anderem in einem komplexeren Aufbau und einem veränderten dynamischen Verhalten.

Für die Untersuchung des Ausfallsverhaltens wurden im Rahmen des hier beschriebenen Vorhabens für sechs deutsche, kerntechnische Anlagen ermittelt, welche programmierbaren oder rechnerbasierten elektrotechnischen Komponenten und Messumformer in welchem Umfang eingesetzt werden. Bezüglich dieser Komponenten wurden insbesondere Wartungs- und Instandhaltungsvorgänge über einen bestimmten Betrachtungszeitraum ausgewertet. Hiermit wurden Erkenntnisse über Ausfallverhalten und Ausfallhäufigkeiten der erfassten Komponenten ermittelt.

Fazit dieser datenbasierten Studie ist, dass die durchgeführten Auswertungen der erfassten Ereignisse kaum Auffälligkeiten hinsichtlich einer Problematik in Bezug auf die Softwareanteile oder die Programmierbarkeit gezeigt haben. Dennoch konnten neue Ausfallmechanismen und Fehlerursachen für programmierbare oder rechnerbasierte Komponenten identifiziert werden. Hier zu nennen wäre die nicht zu vernachlässigende Anzahl an Komponentenausfällen aufgrund von Programmierfehlern. Typischerweise wurden in diesen Fällen Firmware-Updates der Hersteller eingespielt, wonach die jeweiligen Fehler behoben waren. Die genauen Ursachen dieser Fehler konnte im Rahmen dieses Projektes jedoch nicht verifiziert werden. Zusätzlich dazu kam es in mehreren Fällen zu Softwareausfällen aufgrund von ausgefallenen / defekten Pufferbatterien.