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Grundlagen

(1) Die Regeln des Kerntechnischen Ausschusses (KTA) haben die Aufgabe, sicherheitstechnische Anforderungen anzugeben, bei deren Einhaltung die nach dem Stand von Wissenschaft und Technik erforderliche Vorsorge gegen Schäden durch die Errichtung und den Betrieb der Anlage getroffen ist (§ 7 Abs. 2 Nr. 3 Atomgesetz -AtG-), um die im AtG, im StrlSchG und in der Strahlenschutzverordnung (StrlSchV) festgelegten sowie in den "Sicherheitsanforderungen an Kernkraftwerke" (SiAnf) und den "Interpretationen zu den Sicherheitsanforderungen an Kernkraftwerke" weiter konkretisierten Schutzziele zu erreichen.

(2) Gemäß den SiAnf sind Schutzmaßnahmen gegen Einwirkungen von Hochwasser vorzusehen. Hochwasser gehört zu der Störfallgruppe, gegen die anlagentechnische Schadensvorsorge getroffen werden muss und die aufgrund der getroffenen Vorsorge bezüglich ihrer radiologischen Auswirkungen auf die Umgebung nicht relevant ist. Die Grundsätze dieser Vorsorge sind in dieser Regel festgelegt.

(3) In dieser Regel werden die allgemeinen Anforderungen an technische und organisatorische Maßnahmen zum Hochwasserschutz festgelegt. Umfang und Qualität der Maßnahmen richten sich nach der Bedeutung, die dem Hochwasserschutz zur Erfüllung der jeweils gefährdeten Schutzziele zukommen.

Hinweis:
Unter Hochwasser wird in dieser Regel ein Flusshochwasser oder eine Sturmflut verstanden.

1 Anwendungsbereich

Diese Regel ist auf Kernkraftwerke mit Leichtwasserreaktoren anzuwenden.

2 Begriffe

(1) Bemessungshochwasser

Das Bemessungshochwasser ist das Hochwasserereignis, das dem Hochwasserschutz der Anlage zur Einhaltung der sicherheitstechnischen Schutzziele zugrunde liegt.

(2) Permanenter Hochwasserschutz

Permanenter Hochwasserschutz ist der Hochwasserschutz, der ständig wirksam ist (z.B. Schutz durch hochwassersichere Umschließung, erhöhte Anordnung, Abdichtung).

(3) Temporärer Hochwasserschutz

Temporärer Hochwasserschutz ist der Hochwasserschutz, der nur zeitweise wirksam wird (z.B. Schutz durch mobile Hochwasserbarrieren).

3 Standorte

Folgende Standorte sind zu unterscheiden:

1. Flussstandorte und Standorte an Binnenseen, die durch Hochwasserabflüsse aus dem jeweiligen Einzugsgebiet gefährdet werden.
2. Küstenstandorte, die durch den Hochwasserstand des Meeres gefährdet werden.
3. Standorte an Tideflüssen, die durch Hochwasserabflüsse aus dem Einzugsgebiet des Flusses und durch den Hochwasserstand des Meeres gefährdet werden.

4 Bemessungsgrundlagen

4.1 Bemessungshochwasser

(1) Für das Bemessungshochwasser sind zur Bestimmung des Bemessungswasserstandes der maßgebende Hochwasserabfluss und Hochwasserstand zu ermitteln. Dabei sind alle maßgebenden Einflussgrößen und deren absehbare Veränderungen zu erfassen. Insbesondere ist zu prüfen, inwieweit die folgenden Einflussgrößen in Betracht zu ziehen sind:

1. bei Flussstandorten und Standorten an Binnenseen:
   aa) Niederschlag,
   ab) Schnee- und Gletscherschmelze,
   ac) Zustand und Eigenschaften des Einzugsgebietes,
   ad) Retention vor Ort und im Einzugsgebiet,
   ae) Rückstau,
   af) Eisversetzung,
   ag) Oberströmen und Versagen von Deichen,
   ah) Stauanlagen,
   ai) Windstau und Wellenauflauf,
   ak) Dauer und Ablauf des Hochwasserereignisses.
2. bei Küstenstandorten:
   ba) Tide,
   bb) Oberströmen und Versagen von Seedeichen,
   bc) Wind- und Brandungsstau,
   bd) Wellenauflauf,
   be) säkularer Anstieg,
   bf) Fernwelle,
   bg) Dauer und Ablauf des Sturmflutereignisses.
3. bei Standorten an Tideflüssen:
   Auftretende Einflussgrößen aus a) und b).

(2) Es ist zu prüfen, welche Einflussgrößen gleichzeitig auftreten können und deshalb überlagert werden müssen.

(3) Zur Festlegung des Hochwasserschutzes ist die Abhängigkeit des Hochwasserabflusses und des Hochwasserstandes von der Oberschreitungswahrscheinlichkeit darzustellen.

(4) Sofern neben dem maximalen Wasserstand auch der zeitliche Verlauf des Hochwasserereignisses für den Hochwasserschutz relevant ist, sind Abflussganglinien oder Sturmflutwasserstand-Zeitverläufe für das Bemessungshochwasser anzugeben.

4.2 Bemessungswasserstand

(1) Als Bemessungswasserstand ist der höchste Wasserstand zu ermitteln, der sich im Bereich der zu schützenden Anlagenteile und der Schutzbauwerke einstellt. Dabei sind die Einflussgrößen aus Abschnitt 4.1 (1) zu berücksichtigen. Des Weiteren sind die sich aus diesen Einflussgrößen, der Datenbasis, den Extrapolationsverfahren und der historischen Entwicklung der Topographie ergebenden Unsicherheiten darzustellen und zu berücksichtigen.

(2) Für Binnenstandorte ist als Ausgangsgröße zur Ermittlung des Bemessungswasserstandes ein Hochwasserabfluss im Gewässer mit einer Oberschreitungswahrscheinlichkeit von 10^-4/a anzusetzen.

Hinweis:
Anhang A enthält ein Verfahren zur Ermittlung von Hochwasserabflüssen dieser Oberschreitungswahrscheinlichkeit für Binnengewässer.

(3) Für Küstenstandorte und Standorte an Tideflüssen ist zur Ermittlung des Bemessungswasserstandes als Ausgangsgröße ein Sturmflutwasserstand mit einer Überschreitungswahrscheinlichkeit von 10^-4/a anzusetzen.

Hinweis:
Anhang A enthält ein Verfahren zur Ermittlung von Sturmflutwasserständen dieser Überschreitungswahrscheinlichkeit.

(4) Die nach Absatz 2 und 3 ermittelten Hochwasserabflüsse und Sturmflutwasserstände sind mit historischen Hochwasserereignissen in der Umgebung des Standorts zu vergleichen, sofern ausreichende Dokumentationen dieser Ereignisse vorliegen. Es ist sicherzustellen, dass der Bemessungswasserstand auch die Wasserstände abdeckt, die sich am Standort aufgrund solcher Hochwasserereignisse einstellen würden. Dabei ist die Übertragbarkeit der Randbedingungen für die Hochwasserereignisse und Wasserstände zu berücksichtigen.

4.3 Schutzumfang

(1) Alle Anlagenteile, deren Sicherheitsfunktionen zur Einhaltung der den Sicherheitskriterien zugrundeliegenden Schutzziele

1. Kontrolle der Reaktivität,
2. Kühlung der Brennelemente,
3. Einschluss der radioaktiven Stoffe und
4. Begrenzung der Strahlenexposition

erforderlich sind, sind so zu schützen, dass sie beim Auftreten der Einwirkungskombinationen nach Abschnitt 5 ihre sicherheitstechnische Funktion erfüllen können.

(2) Alle weiteren Anlagenteile, deren Beschädigung oder Versagen infolge Hochwasser die vorgenannten Anlagenteile in ihrer sicherheitstechnischen Funktion beeinträchtigen können, sind ebenso in das Schutzkonzept einzubeziehen.

5 Einwirkungskombinationen und Nachweise

(1) Die Einwirkungen infolge Bemessungshochwasser (HB) sind mit den Einwirkungen (L) und den Einwirkungen aus möglichen Folgeereignissen (RH) zu überlagern.

Hierbei bedeuten:

(2) Für Einrichtungen zum Hochwasserschutz, die nicht gegen das Bemessungserdbeben nach KTA 2201.1 ausgelegt sind, ist zu prüfen, ob bei einer Einwirkungskombination aus einem Hochwasser mit einer Überschreitungswahrscheinlichkeit von 10^-2/a und einer Erdbebeneinwirkung beim Inspektionsniveau (40% des Beanspruchungsniveaus des Bemessungserdbebens nach KTA 2201.1) der Schutzumfang nach Abschnitt 4.3 gewährleistet ist.

(3) Einwirkungskombinationen des Bemessungshochwassers mit einem anderen unabhängigen Bemessungsereignis oder einem unabhängigen anlageninternen Störfall brauchen nicht berücksichtigt zu werden.

(4) Für Einrichtungen des Hochwasserschutzes, die nicht gegen Windeinwirkungen gemäß DIN EN 1991-1-4 ausgelegt sind, ist aufgrund des kausalen Zusammenhangs für die Einwirkungskombination Sturmflut mit Starkwind an Küstenstandorten und Standorten an Tideflüssen zu überprüfen, ob der Schutzumfang nach Abschnitt 4.3 gewährleistet ist.

(5) Bei der Ermittlung der ungünstigsten Beanspruchung ist der zeitliche Verlauf der Einwirkungen zu berücksichtigen.

(6) Die Standsicherheit und die Begrenzung der Wasserdurchlässigkeit der für den Hochwasserschutz erforderlichen Bauteile ist unter Ansatz der Einwirkungskombination nach Absatz 1 nachzuweisen.

Sollten im Rahmen der Prüfung des Schutzumfangs nach Absatz 2 Nachweise hinsichtlich der Standsicherheit der dem Hochwasserschutz dienenden Bauteile erforderlich sein, so sind diese zu führen.

(7) An Massivbauwerke, bei denen keine Anforderungen an die Dichtigkeit zu stellen sind oder die mit einer Bauwerksabdichtung nach KTA 2501 versehen sind, brauchen bei den Einwirkungskombinationen nach den Absätzen 1 und 2 keine höheren Anforderungen gestellt zu werden als bei der Auslegung der baulichen Anlagen gegen das Bemessungserdbeben.

6 Hochwasserschutzmaßnahmen

6.1 Allgemeines

(1) Der Hochwasserschutz ist durch folgende Maßnahmen sicherzustellen:

1. bauliche Schutzmaßnahmen,
2. Sicherstellung der Zugänglichkeit,
3. organisatorische und administrative Maßnahmen.

(2) Es ist ein Schutzkonzept zu entwickeln, welches anlagenspezifisch das Zusammenwirken der unter Absatz 1 Aufzählungen a bis c genannten Maßnahmen darstellt.

6.2 Bauliche Schutzmaßnahmen

(1) Gegen den Bemessungswasserstand muss grundsätzlich permanenter Hochwasserschutz bestehen. Für einzelne Bereiche der Anlage darf abweichend davon bei einer ausreichenden Vorwarnzeit, in der die temporären Hochwasserschutzmaßnahmen durchgeführt werden können, die Differenzhöhe zwischen dem Wasserstand beim Hochwasser mit einer Überschreitungswahrscheinlichkeit von 10^-2/a und dem Bemessungswasserstand durch temporären Hochwasserschutz abgedeckt werden.

(2) Standortabhängig sind insbesondere folgende Maßnahmen des permanenten Hochwasserschutzes anzuwenden:

1. Höherlegung des Kraftwerksgeländes,
2. erhöhte Anordnung der zu schützenden Anlagenteile,
3. erhöhte Anordnung von Eingängen und Öffnungen,
4. hochwassergesicherte Umschließung der zu schützenden Anlagenteile,
5. Abdichtung gegen drückendes Wasser,
6. wasserdichte Ausbildung von Durchführungen,
7. Sicherstellung der Entwässerung des Kraftwerksgeländes im Hochwasserfall.

(3) Beim temporären Hochwasserschutz sind insbesondere folgende Maßnahmen anzuwenden:

1. Einsatz mobiler Hochwasserbarrieren (z.B. Dammbalkenverschlüsse),
2. Einsatz von Lenzpumpen.

(4) Einrichtungen des Hochwasserschutzes sind hinsichtlich ihres anforderungsgerechten Zustandes wiederkehrend zu prüfen.

(5) Einrichtungen des Hochwasserschutzes, die druckwasserfest auszuführen sind und keiner WKP unterliegen, sind so auszulegen, dass während ihrer geplanten Lebensdauer der Schutzumfang nach Abschnitt 4.3 erhalten bleibt.

6.3 Sicherstellung der Zugänglichkeit

Die Zugänglichkeit und die Versorgung mit notwendigen Betriebsmitteln für sicherheitstechnisch relevante Einrichtungen muss auch beim Bemessungshochwasser sichergestellt bleiben. Dabei dürfen auch technische Hilfseinrichtungen in Anspruch genommen werden.

6.4 Organisatorische und administrative Maßnahmen

Der permanente und der temporäre Hochwasserschutz sind durch organisatorische und administrative Maßnahmen zu ergänzen. Hierzu gehören insbesondere:

1. Sicherstellung der Vorhaltung und Wartung von Geräten für den temporären Hochwasserschutz,
2. Einbindung in das Hochwassermeldesystem,
3. Festlegung von situationsbedingten anlagenspezifischen Zuständen oder eines Wasserstandes, bei dessen Erreichen die Anlage abzufahren ist,
4. Betriebsanweisungen zur Durchführung des temporären Hochwasserschutzes,
5. Ablösung des Personals während des Hochwassers,
6. Sicherstellung der Energieversorgung sowie der Einsatzmöglichkeit aller für den Hochwasserschutz erforderlichen Geräte und Installationen,
7. Oberprüfung der ordnungsgemäßen Funktion der Hochwasserschutzmaßnahmen während Hochwasserereignissen in regelmäßigen Abständen.

Die Maßnahmen sind in das Betriebshandbuch aufzunehmen.

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A 1 Grundlagen

(1) Der Schutz von Kernkraftwerken gegen Hochwasser nach dieser Regel geht von einem Hochwasserereignis der Überschreitungswahrscheinlichkeit von 10^-4/a aus, d.h. von einem extrem seltenen Hochwasserereignis. Je nach Standort an Binnengewässern oder an Küsten und Tidegewässern unterscheiden sich jedoch die Vorgehensweisen zur Ermittlung des Bemessungswasserstandes im Bereich der zu schützenden Anlagenteile und Schutzbauwerke des Kraftwerks.

(2) An Binnengewässern wird von einem Hochwasserabfluss im Gewässer dieser Überschreitungswahrscheinlichkeit ausgegangen. Ein Verfahren zur Ableitung eines solch seltenen Hochwasserabflusses ist in Abschnitt A 2 dargelegt. Standortabhängig sind im Einzelfall auch andere Verfahren anwendbar [1]. Bei Binnengewässern ist neben den Verhältnissen am Standort (maximal möglicher Durchfluss) auch die großräumige Retentionswirkung im Einzugsgebiet zu berücksichtigen.

Hinweis:
Bei derart seltenen Hochwasserereignissen kann von einer großräumigen Wirkung der Deichsysteme an Binnengewässern im Einzugsgebiet nicht mehr ausgegangen werden.

(3) An Küstenstandorten und Standorten an Tidegewässern wird von einem Sturmflutwasserstand dieser Überschreitungswahrscheinlichkeit ausgegangen. Ein Verfahren zur Ableitung eines solch seltenen Hochwasserstandes ist in Abschnitt A 3 dargelegt.

(4) Anhand des Hochwasserabflusses oder Sturmflutwasserstandes ist standortspezifisch, zum Beispiel mittels einer hydraulischen Berechnung, der zugehörige Wasserstand im Bereich der zu schützenden Anlagenteile und der Schutzbauwerke des Kraftwerks zu ermitteln.

A 2 Ableitung von Hochwasserabflüssen der Überschreitungswahrscheinlichkeit von 10^-4/a an Binnengewässern

(1) Zur Ableitung eines maßgebenden Hochwasserabflusses an Binnengewässern soll eine Extrapolation auf statistischer Grundlage nach der in [1] angegebenen Konvention angewendet werden, die das Zusammentreffen ungünstiger Einflüsse abdeckt.

Dazu ist die folgende standardisierte Verteilungsfunktion in erweiterter Form anzuwenden:

mit

Hinweis:
Bei dem Verfahren wird von einem Hochwasserscheitelabfluss der Überschreitungswahrscheinlichkeit 10^-2/a auf einen Hochwasserscheitelabfluss der Überschreitungswahrscheinlichkeit 10^-4/a geschlossen. Es wird davon ausgegangen, dass der Hochwasserscheitelabfluss der Überschreitungswahrscheinlichkeit 10^-2/a nach den üblichen statistischen Verfahren (DWA MERKBLATT DWA-M 552) abgeleitet wird. Für die darüberhinausgehende Extrapolation wird die Pearson-Ill-Wahrscheinlichkeitsverteilung zugrunde gelegt. Auf ihrer Basis werden benötigte Häufigkeitsfaktoren bestimmt. Die Schiefe wird im Rahmen der Konvention nach [1] auf c = 4 maximiert.

(2) Die statistischen Parameter MHQ und s_HQ sowie die tatsächliche Schiefe c sind aus den Beobachtungsdaten eines repräsentativen Pegels zu berechnen.

(3) Der Häufigkeitsfaktor k₍₁₀^-4₎ ist als Produkt des Häufigkeitsfaktors k und eines Quotienten f zu berechnen:

(4) Der Häufigkeitsfaktor k für die Überschreitungswahrscheinlichkeit von 10^-2/a ist für die tatsächliche Schiefe c der Beobachtungsdaten aus Tabelle A-1 zu entnehmen.

Alternativ darf k ausreichend genau nach der Formel

ermittelt werden.

(5) Der Quotient f ist aus dem Häufigkeitsfaktor k₍₁₀^-4_)max für eine maximierte Schiefe von c = 4 und dem Häufigkeitsfaktor k₍₁₀^-2_)max, ebenfalls für die maximierte Schiefe c = 4, zu berechnen.

Hinweis:
Beide Häufigkeitsfaktoren sind unabhängig von ortsspezifischen Daten.

(6) Bei der Anwendung des Verfahrens sind die allgemeinen Vorgaben des DWA MERKBLATT DWA-M 552 für die statistische Analyse von Hochwasserabflüssen zu berücksichtigen.

Tabelle A-1: Häufigkeitsfaktoren k für eine Überschreitungswahrscheinlichkeit von 10^-2/a und die tatsächliche Schiefe c der Beobachtungsdaten

A 3 Ableitung von Sturmflutwasserständen der Überschreitungswahrscheinlichkeit von 10^-4/a für Küstenstandorte und Standorte an Tidegewässern

(1) Zur Ableitung eines Sturmflutwasserstandes für Kernkraftwerke an Küstenstandorten und Standorten an Tidegewässern soll folgendes Extrapolationsverfahren auf statistischer Grundlage angewendet werden.

Der Sturmflutwasserstand SFWH₍₁₀^-4₎ mit einer Überschreitungswahrscheinlichkeit von 10^-4/a ist als Summe aus einem Basiswert und einer Extrapolationsdifferenz wie folgt zu ermitteln:

mit

(2) Der Basiswert BWH₍₁₀^-2₎ ist auf Grundlage einer quantitativstatistischen Extremwertanalyse (z.B. nach [2] und [3]) unter Berücksichtigung von einschlägigen Vorgaben (z.B. DWA MERKBLATT DWA-M 552) zu ermitteln. Hierbei ist die Qualität der Daten zu berücksichtigen.

Hinweis:
Der Basiswert ist über geeignete statistische Verfahren zu ermitteln, da

1. die Streubreite der Ergebnisse BWH₍₁₀^-2₎ bei den üblicherweise langen und qualitativ guten Wasserstandszeitreihen an den Küsten und in den Tidegewässern relativ gering ist,
2. der Wasserstand BWH₍₁₀^-2₎ sich in Abhängigkeit von der Beobachtungslänge der jeweiligen Zeitreihen z. T. noch im Interpolationsbereich oder nahen Extrapolationsbereich befindet,
3. der Wasserstand BWH₍₁₀^-2₎ durch umfangreiche Untersuchungen abgesichert und sowohl durch physikalische als auch numerische Modelle verifizierbar ist.

(3) Die Wasserstandsdaten sind zu homogenisieren, da die Sturmflutwasserstände von der Entwicklung der Wasserstände an den Küsten - insbesondere vom säkularen Meeresspiegelanstieg - sowie von anthropogenen Änderungen in den Tidegewässern abhängig sind.

(4) Die Extrapolationsdifferenz ist an den Küsten oder Mündungen der Tideflüsse z.B. nach [2] und [3] zu ermitteln.

Hinweis:
Der seegangsbedingte lokale Wellenauflauf ist in der Extrapolationsdifferenz nicht enthalten.

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(Die Verweise beziehen sich nur auf die in diesem Anhang angegebene Fassung.
Darin enthaltene Zitate von Bestimmungen beziehen sich jeweils auf die Fassung, die vorlag, als die verweisende Bestimmung aufgestellt oder ausgegeben wurde.)

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Änderungen gegenüber der Fassung 2004-11

Zur Anpassung an die neuen Sicherheitsanforderungen an Kernkraftwerke wurde die Regel im Grundlagenabschnitt überarbeitet.

Es wurde ein Hinweis aufgenommen, dass diese Regel sich nur mit Flusshochwässern und Sturmfluten und nicht mit lokalen Starkregenereignissen befasst.

In Abschnitt 4.1 wurde ein neuer Absatz 3 zum zeitlichen Verlauf des Hochwasserereignisses aufgenommen. Die Berücksichtigung von Unsicherheiten erfolgte in Abschnitt 4.2 Absatz 1. Historische Ereignisse wurden in Abschnitt 4.2 in einem neuen Absatz 4 aufgenommen.

In Abschnitt 5 erfolgten Anpassungen hinsichtlich Einwirkungskombinationen an die SiAnf (vergleiche SiAnf Abschnitt 4.2 (1) Aufzählung c)). In Abschnitt 5 wurde ein neuer Absatz 3 zu Einwirkungskombinationen des Bemessungshochwassers mit einem anderen unabhängigen Bemessungsereignis oder einem unabhängigen anlageninternen Störfall eingefügt. In Abschnitt 5 wurde ein neuer Absatz 4 eingefügt, der besagt, dass aufgrund des kausalen Zusammenhangs für die Einwirkungskombination Sturmflut mit Starkwind an Küstenstandorten und an Standorten an Tideflüssen zu überprüfen ist, ob der Schutzumfang nach Abschnitt 4.3 gewährleistet ist. Der Hinweis in Abschnitt 5 mit Verweis auf die KTA 2101.1 ist entfallen, da entsprechend der Regelungen in der neuen KTA 2101.1 (Fassung 2015-11) keine speziellen Maßnahmen für die Kombination Hochwasser mit Brand getroffen werden brauchen.

In Abschnitt 6.4 Aufzählung g wurde die Überprüfung der ordnungsgemäßen Funktion der Hochwasserschutzmaßnahmen während Hochwasserereignissen neu aufgenommen.

Abschließend wurden die verwiesenen Bestimmungen überprüft und aktualisiert.

ENDE