Qualifizierungsstelle ZfP Schweiz

Das heute gültige Kernenergiegesetz (KEG) trat 2005 zusammen mit der Kernenergieverordnung (KEV) in Kraft. Für die sicherheitstechnisch klassierten mechanischen Anlagenkomponenten stellt zusätzlich die Verordnung über Behälter und Rohrleitungen in Kernanlagen (VBRK) Anforderungen für die wiederkehrende Prüfung. Demnach sind qualifizierte Verfahren, qualifizierte Ausrüstungen gemäss dem Stand der Technik und qualifiziertes Personal einzusetzen.

Detaillierte Vorgaben für die wiederkehrenden zerstörungsfreien Prüfungen in Schweizer Kernkraftwerken enthält die Richtlinie ENSI-B08. Sie wurde 2022 von der Aufsichtsbehörde ENSI in Kraft gesetzt.

Die Richtlinie HSK-B07 der Aufsichtsbehörde legt seit Oktober 2008 die Anforderungen an die Qualifizierung zerstörungsfreier Prüfsysteme fest. Sie konkretisiert damit die Anforderungen der KEV und der VBRK für die gemäss Richtlinie ENSI-B08 erforderlichen Prüfungen.

Zentral darin: die Anlehnung an die europäische ENIQ-Methodik sowie die Vorgabe, dass eine Schweizer Qualifizierungsstelle die Anforderungen einer akkreditierten Inspektionsstelle des Typs A nach ISO/IEC 17020 erfüllen muss – bezüglich Unabhängigkeit und Fachkompetenz.

Wie in den meisten europäischen Ländern orientiert sich die Qualifizierung von ZfP-Systemen in der Schweiz an der Methodik des „European Network for Inspection and Qualification" (ENIQ). Die empfohlenen Vorgehensweisen bieten bewusst Spielraum für die Anpassung an die unterschiedlichen nationalen Regelwerke.

Anforderungen der ENIQ-Methodik:

• Einzelfallbetrachtung jedes Prüfobjekts: Identifikation der wirkenden Schädigungsmechanismen sowie der relevanten Fehlertypen und ihrer Eigenschaften (Position, Orientierung, Morphologie, Verästelung usw.).
• Bruchmechanische Bestimmung der maximal zulässigen Fehlergrösse je Fehlertyp und Ableitung einer „Qualifizierungsfehlergrösse" – unter Berücksichtigung von Fehlerwachstum bis zum nächsten Prüftermin und einem Sicherheitsfaktor für Messtoleranzen.
• Die praktischen Demonstrationen (PD) an Testkörpern und Mock-ups (1:1-Attrappen) müssen die gesamte Messkette sowie relevante Behinderungen vor Ort (z.B. Platzverhältnisse) einbeziehen.
• Testkörper und die darin enthaltenen Testfehler müssen die reale Situation des Prüfobjekts ausreichend genau nachbilden – sowohl hinsichtlich Geometrie, Werkstoff, Herstellverfahren und Oberflächenzustand als auch hinsichtlich der Signalantwort: Künstlich erzeugte Fehler müssen möglichst gleichartig auf das Prüfverfahren ansprechen wie reale, betriebsbedingte Fehler.
• Die Qualifizierung des Prüfpersonals erfolgt in der Regel als Blindtest mit einer dem Personal unbekannten Fehlerpopulation.
• Der Umfang praktischer Demonstrationen lässt sich durch zwei Instrumente reduzieren: „Technische Begründungen" (TB), die bekannte physikalische und technische Zusammenhänge belegen, sowie mathematische Modellierung und rechnergestützte Simulation, die zusätzlich die Plausibilität von Prüfkonzepten und -Ergebnissen absichern.

Bereits seit den 1990er-Jahren werden in der Schweiz ZfP-Systeme qualifiziert. Bis 2008 erfolgte dies projektweise unter der Leitung von „Qualifizierungsteams" mit direkter Beteiligung der Aufsichtsbehörde – eine Phase, die wichtige Erfahrungen für die heutige Ausgestaltung des Qualifizierungssystems lieferte.

Im April 2008 vereinbarten die Schweizer KKW-Betreibergesellschaften und der SVTI die Rahmenbedingungen für das Qualifizierungssystem sowie die Einrichtung der Qualifizierungsstelle für ZfP-Systeme (QSt) als selbständige organisatorische Einheit im Nuklearinspektorat des SVTI.

Das Qualifizierungssystem ZfP Schweiz umfasst folgende organisatorische Elemente:

• Schweizer Kernkraftwerke (Qualifizierungsverantwortliche der KKW)
• Qualifizierungsstelle ZfP Schweiz (QSt)
• Lenkungsausschuss Qualifizierung (LAQ)
• Fachbeirat Qualifizierung (FBQ)

• Die QSt ist als akkreditierte Inspektionsstelle des Typs A nach ISO/IEC 17020 unparteilich sowie organisatorisch unabhängig von den Kraftwerksbetreibern und Prüffirmen.
• Sie stellt die regelwerkskonforme Durchführung von Qualifizierungsvorhaben sicher, prüft die von den Betreibervertretern vorgelegten Konzepte und führt alle Arbeitsschritte für eine fachkompetente, unabhängige Beurteilung von ZfP-Systemen durch. Sie nimmt in der Schweiz die Funktion eines Qualification Body Typ 1 gemäss ENIQ-Terminologie wahr.
• Nach Anmeldung eines Qualifizierungsvorhabens bewertet die QSt die vom KKW und der Prüffirma eingereichten Unterlagen – zu Prüfobjekten, Prüfaufgabenstellung, Prüfsystem, Prüfvorschrift sowie bestehenden Leistungsnachweisen –, nimmt schriftlich zum Qualifizierungskonzept Stellung und legt die definitiv gültigen Qualifizierungsumfänge fest.
• Auf dieser Basis erarbeitet die QSt das durchzuführende Programm des Leistungsnachweises als Qualifizierungsvorschrift. Diese umfasst insbesondere Art und Umfang der Praktischen Demonstrationen, die Qualifizierungsfehlergrössen, die Beurteilungskriterien sowie ggf. erforderliche weitere Unterlagen oder Technische Begründungen.
• Die QSt legt Testkörper und Testfehler verbindlich fest und verifiziert nach der Testkörperherstellung deren Positionen, Abmessungen und weitere relevante Charakteristika als Bestätigung der Herstellerangaben.
• Die QSt überwacht und bewertet die Praktischen Demonstrationen und prüft und akzeptiert technische Unterlagen wie Prüfvorschriften und Technische Begründungen.
• Für jedes Qualifizierungsvorhaben erstellt die QSt einen zusammenfassenden Qualifizierungsbericht, archiviert alle relevanten Unterlagen im Qualifizierungsdossier und stellt Zertifikate aus.
• Zur kontinuierlichen Verbesserung des Qualifizierungsprozesses wertet die QSt die Erfahrungen aus dem Einsatz qualifizierter Prüfsysteme in den Schweizer Kernkraftwerken aus.
• Die QSt pflegt eine enge internationale Zusammenarbeit mit ausländischen Qualifizierungsstellen, insbesondere solchen nach der ENIQ-Methodik, sowie mit der PDI (Performance Demonstration Initiative) des EPRI in den USA.

• Die Verantwortung für die rechtzeitige und ordnungsgemässe Durchführung der Qualifizierung liegt beim Kraftwerkbetreiber als Bewilligungsinhaber. Er initiiert das Qualifizierungsvorhaben durch Anmeldung und durch das Qualifizierungskonzept bei der QSt und schlägt darin den aus seiner Sicht sinnvollsten Weg der Qualifizierung vor.
• Das anmeldende Kraftwerk stellt alle für die Qualifizierung nach Schweizer Regelwerk erforderlichen Informationen bereit – zum Prüfobjekt, zur Prüfaufgabenstellung und zum vorgesehenen Prüfsystem (Prüfvorschrift, Prüfpersonal, gerätetechnische Prüfausrüstung). Dazu zählen insbesondere: 
  • Definition der Prüfaufgabe (geltendes Regelwerk, spezielle Auflagen usw.)
  • Eigenschaften der Prüfobjekte (Werkstoffe, Geometrien, Herstellung, Reparaturen usw.)
  • Erkenntnisse aus der Alterungsüberwachung
  • Schädigungsmechanismen und Fehlertypen am Prüfobjekt
  • Bestimmung der maximal zulässigen Fehlergrösse (z. B. bruchmechanisch)
  • Vorschlag der Qualifizierungsfehlergrössen
• Für die Bereitstellung des zu qualifizierenden Prüfsystems beauftragt das Kraftwerk in der Regel eine Prüffirma als Unterlieferantin. Diese liefert als fachkompetente Partnerin alle Unterlagen zum von ihr entwickelten Prüfsystem: 
  • Prüfvorschrift mit Beschreibungen und Vorgaben für die Arbeitsprozesse
  • Beschreibung der Prüfgeräte und des notwendigen Zubehörs
  • Technische Begründungen, sofern von KKW oder QSt angefordert

• Der Lenkungsausschuss macht strategische Vorgaben für die Entwicklung des Qualifizierungssystems, ohne Einfluss auf das operative Geschäft der Qualifizierungsstelle zu nehmen. Er überprüft die Arbeiten der Qualifizierungsstelle auf Einhaltung des Vertrags über „Errichtung und Betrieb" der Qualifizierungsstelle.
• Er koordiniert die Qualifizierungsvorhaben der Schweizer Betriebe.
• Der Lenkungsausschuss besteht aus Vertretern der Schweizer Betreiber und des SVTI.

• Der FBQ erarbeitet Lösungsvorschläge zu übergeordneten fachlichen und methodischen Fragen der Qualifizierung von ZfP-Systemen in der Schweiz.
• Er ist mit fachkompetenten Vertretern der Schweizer Betreiber, des SVTI und der Aufsichtsbehörde besetzt.
• Zudem fungiert er als Schiedsstelle in strittigen fachlichen und methodischen Fragen der Qualifizierung.

Qualifizierungskonzept

Grundlage ist die Prüfpflicht gemäss Richtlinie ENSI-B08, ergänzt mit allfälligen behördlichen Auflagen. Der Betreiber leitet das Prüfziel aus den postulierten oder spezifischen Schädigungsmechanismen der Komponente ab und schlägt die Qualifizierungsfehlergrösse vor – unter Berücksichtigung von Sicherheitszuschlag, Gerätetoleranzen und Fehlerwachstum. Die realen Einsatzbedingungen vor Ort (Zugänglichkeit, Umgebung, Strahlung etc.) sind zu berücksichtigen.

Auswahl der Prüffirma
Der Betreiber legt die Prüftechnik fest und beauftragt eine Prüffirma – bevorzugt mit bereits nutzbaren Leistungsnachweisen.

Technische Begründungen
Die Prüffirma erstellt Technische Begründungen (TB) zum Prüfsystem. Den Bedarf und die Themen legen der Betreiber und die QSt fest. Die TB Prüfsystem rechtfertigt (und reduziert ggf.) den Umfang der praktischen Demonstrationen.

Die Technische Begründung zu den Testkörpern betrifft deren Gestaltung, insbesondere die Fehlerauswahl, und wird von der QSt bereitgestellt.

Bestehende Leistungsnachweise
Die QSt prüft und berücksichtigt nach Möglichkeit vom Betreiber eingereichte, vorhandene Leistungsnachweise aus anderen Schweizer Qualifizierungsvorhaben oder von ausländischen Stellen, insbesondere aus dem ENIQ-Umfeld sowie der PDI/EPRI (USA, ASME BPVC).

Qualifizierungsumfang und -Vorschrift
Der Betreiber unterbreitet einen Vorschlag/; die QSt prüft den Vorschlag und legt den definitiven Umfang (Technische Begründungen, Demonstrationen, Testkörper, Personalqualifizierung) sowie die Beurteilungskriterien in der Qualifizierungsvorschrift fest.

Praktische Demonstration
Mit der Praktischen Demonstration wird das Leistungsvermögen eines Prüfsystems (Prüfausrüstung, Prüfvorschrift, Prüfpersonal, inkl. Manipulator) schliesslich nachgewiesen. D.h. sie betrifft sowohl die Datenaufnahme wie auch die Datenauswertung. Der Betreiber organisiert die Praktische Demonstration. Die QSt überwacht, protokolliert und bewertet den Leistungsnachweis des gesamten Prüfsystems. Bei komplexen Systemen erfolgt dies zweistufig:

• Separate Demonstration des Messsystems und der Datenauswertung an Testkörpern mit Labormanipulatoren.
• Demonstration der gesamten für die reale Prüfung vorgesehenen Gerätetechnik an Mock-ups in einem anschliessenden „Integraltest“.

Von der QSt durchgeführte Interviews mit dem Personal für die Datenaufnahme sowie für die Datenauswertung können ergänzt werden. Damit überzeugt sich die QSt ob die Vorgaben der Prüfvorschrift konsequent eingehalten werden. Bei fehlerhaften Prüfergebnissen soll dadurch zudem versucht werden, die Ursache zu ergründen.

Die QSt erstellt den Qualifizierungsbericht sowie bei erfolgreicher Qualifizierung ein Zertifikat. Alle relevanten Unterlagen des Qualifizierungsvorhabens werden im Dossier archiviert. Die Blindtestkörperinformationen verbleiben bei der QSt. Der Betreiber erhält ein Exemplar des Dossiers ohne diese Angaben.

Die Ausstellung des Qualifizierungsberichts und des Zertifikats ist die Voraussetzung einer regelwerkskonformen Prüfungsdurchführung