David Harnasch (Archiv) / 14.03.2011 / 16:47 / 0

Jetzt auf Deutsch: “Warum ich über die Kernkraftwerke in Japan nicht beunruhigt bin”

Update 15.3., 17:16 Uhr: Ein Leser fragt, wieso ich diesen Artikel nicht lösche. Deshalb: Der Artikel datiert vom Samstag und ich habe ihn bereits mehrfach ergänzt. So ist das üblich bei online-Veröffentlichungen. Natürlich wurde der Artikel von der Wirklichkeit überholt. Und das bleibt so dokumentiert.

Der Text von Dr. Oehmen (der übrigens nicht, wie ich gestern schrieb, selbst Kraftwerkstechniker ist - das war sein Vater - sondern an der Technischen Uni München Maschinenbau studierte, sein Diplom über Risikomanagement schrieb, dann an der vorzüglichen ETH Zürich promovierte über Supply Chain Risikomanagement mit Schwerpunkt China, und nun am MIT arbeitet), liegt nun in deutscher Übersetzung von Enno Dittmar vor:

Update 15.03, 12:20: “This post originally appeared on Morgsatlarge. It has been migrated to this location which is hosted and maintained by the MIT Department of Nuclear Science and Engineering. Members of the NSE community have edited the original post and will be monitoring and posting comments, updates, and new information. Please visit to learn more.
*Note that the title of the original blog does not reflect the views of the authors of the site.  The authors have been monitoring the situation, and are presenting facts on the situation as they develop.  The original article was adopted as the authors believed it provided a good starting point to provide a summary background on the events at the Fukushima plant.*”

Korrektur 14.3. 20:40 Uhr: Die japanischen AKW haben keine Core Catcher, sind aber aus Gründen des Erdbebenschutzes auf massive Gesteinsschichten gebaut. (Inwieweit die bei einem Meltdown die Brühe auffangen würden, versuche ich grade herauszufinden.) DH

Dieser Text ist von Dr Josef Oehmen, MIT Boston. Er verfaßte diesen Text am 12. März 2011, um die Diskussion um die Ereignisse in Japan mit etwas Verstand anzureichern, hauptsächlich die Debatte um die Atomreaktoren.

Zunächst: Die Situation ist ernst, aber unter Kontrolle. Dieser Text ist zwar lang, aber wenn Sie ihn gelesen haben, wissen Sie mehr über Atomkraftwerke als aller Journalisten auf dem Planeten zusammen.

Es hat *keine* und wird *keine* signifikante Freisetzung von Radioaktivität (ge)geben. Mit „signifikant“ ist eine Strahlungsdosis gemeint, die über dem liegt, was Sie beispielsweise während eines Langstreckenfluges aufnehmen, oder durch das Trinken eines Glases Bier aus einer Gegend mit hoher natürlicher Hintergrundstrahlung.

Ich habe seit dem Erdbeben jede Presseveröffentlichung zum Thema gelesen. Es gab nicht eine (!) die zutreffend und fehlerfrei gewesen wäre (und ein Teil dieses Problems sind Mängel in der japanischen Krisenkommunikation). Mit „nicht fehlerfrei“ meine ich nicht tendenziösen anti-Atom-Journalismus – das ist heute schon normal. Mit „nicht fehlerfrei“ meine ich eklatante Fehler in Bezug auf Physik und die Naturgesetze, ebenso wie krasse Fehlinterpretationen der Fakten, basierend auf dem offensichtlichen Mangel an grundsätzlichem Verständnis darüber, wie ein Atomkraftwerk gebaut und betrieben wird. Ich habe einen dreiseitigen CNN-Report zum Thema gelesen, in dem jeder einzelne Absatz einen solchen Fehler enthielt.

Wir müssen uns zunächst mit ein paar Grundlagen befassen, bevor wir die aktuellen Vorgänge betrachten.

Die Konstruktion der Atomkraftwerke in Fukushima

Die Kraftwerke in Fukushima sind sogenannte Siedewasser-Reaktoren, kurz SWR. SWR ähneln einem Schnellkochtopf (Kochen unter hohem Wasserdampfdruck). Das nukleare Brennmaterial erhitzt das Wasser, das Wasser kocht und erzeugt Dampf, der Dampf wiederum treibt Turbinen an, die die Elektrizität erzeugen, der Dampf wird dann abgekühlt und wieder in Wasser kondensiert und zurück zum Reaktor geleitet, um dort wieder vom Kernbrennstoff erhitzt zu werden. Dieser Schnellkochtopf arbeitet bei einer Temperatur von etwa 250°C.

Der Kernbrennstoff ist Uranoxid. Uranoxid ist ein keramisches Material mit einem sehr hohen Schmelzpunkt von etwa 3000°C. Dieser Brennstoff wird in Form von Pellets hergestellt (stellen Sie sich kleine Zylinder in Legosteingröße vor). Diese Pellets werden in eine lange Röhre eingebracht, die aus Zirkalloy besteht, einer Metalllegierung mit einem Schmelzpunkt von 2200°C. Diese Röhre wird fest verschlossen. Diese Anordnung nennt man einen Brennstab.  Diese Brennstäbe werden zu größeren Paketen zusammengefaßt; mehrere dieser Pakete kommen dann in den Reaktor. Diese Gesamtheit dieser Pakete wird als der Reaktorkern bezeichnet.

Die Zirkalloy-Röhre ist der erste Sicherheitsbehälter. Es trennt den Kernbrennstoff vom Rest der Welt.

Der Reaktorkern wird dann in einen Druckbehälter eingebaut. Dieser Druckbehälter ist der Schnellkochtopf, über den wir weiter oben redeten. Der Druckbehälter ist der zweite Sicherheitsbehälter. Er ist im Grunde ein sehr robuster Topf, der dafür konstruiert ist, den Reaktorkern bei einer Temperatur von mehreren hundert °C sicher aufzubewahren. Dies deckt alle Szenarien ab, in denen die Kühlung des Reaktorkerns zu einem bestimmten Zeitpunkt wiederhergestellt werden kann.

Die gesamte “Hardware” des Reaktors – der Druckbehälter, alle Röhren, Pumpen, Kühlmittel- (Wasser-) Reserven – sind in den dritten Sicherheitsbehälter eingebaut. Dieser dritte Sicherheitsbehälter ist eine hermetisch (luftdicht) verschlossene Kugel aus dem stärksten Stahl und Beton. Dieser dritte Sicherheitsbehälter wurde nur zu einem einzigen Zweck konstruiert: Eine komplette Kernschmelze einzudämmen und aufzuhalten. Zu diesem Zweck befindet sich unter dem Reaktordruckbehälter (der zweite Sicherheitsbehälter) ein dickes Stahlbetonbecken, und zwar innerhalb des dritten Sicherheitsbehälters. Dies ist der sogenannte „Core Catcher“ (der „Kernfänger“). Wenn der Reaktorkern schmilzt, der Druckbehälter platzt (und irgendwann schmilzt), fängt er den geschmolzenen Kernbrennstoff und alles andere auf. Typischerweise ist dieses Becken so gebaut, daß der Kernbrennstoff sich ausbreiten und dadurch abkühlen kann.

Dieses dritte Sicherheitsbehältnis wird dann vom Reaktorgebäude umbaut. Das Reaktorgebäude ist eine äußere Schale, die dazu da ist, das Wetter draußen, nicht um irgendetwas drinnen zu halten (dies ist der Teil, der durch die Explosionen zerstört wurde, aber dazu später mehr).

Grundbegriffe zu Kernreaktionen

Der Kernbrennstoff Uran erzeugt Wärme durch Kernspaltung (Fission). Große Uranatome werden in kleinere Atome gespalten. Dies erzeugt Wärme und Neutronen (eines der Teilchen die ein Atom bilden). Wenn ein Neutron auf ein weiteres Uranatom trifft, dann spaltet sich dieses ebenfalls unter Abgabe von Wärme und Neutronen, und so weiter und so fort. Dies nennt man eine nukleare Kettenreaktion.

Würde man nun einfach eine Menge Brennstäbe nebeneinander packen, dann würde das sehr schnell zur Überhitzung und nach etwa 45 Minuten zum Schmelzen der Brennstäbe führen. Hier sollte erwähnt werden, daß der Kernbrennstoff in einem Atomreaktor *niemals* eine Kernexplosion wie bei einer Atombombe verursachen kann. Eine Atombombe zu bauen ist tatsächlich ziemlich schwierig (fragen Sie den Iran). In Tschernobyl wurde die Explosion durch übergroßen Druckaufbau, eine Wasserstoffexplosion und ein Versagen aller Sicherheitsbehälter verursacht, dadurch wurde geschmolzener Kernbrennstoff in die Umgebung geschleudert – eine „schmutzige Bombe“. Warum das in Japan nicht passiert ist und auch nicht passieren wird, dazu unten mehr.

Um die nukleare Kettenreaktion zu kontrollieren, benutzen die Kraftwerksbetreiber sogenannte Steuerstäbe. Diese Steuerstäbe absorbieren Neutronen und unterbinden die Kettenreaktion sofort. Ein Atomreaktor ist nun so gebaut, daß im Normalbetrieb alle Steuerstäbe aus dem Kern herausgefahren werden. Die Wärme wird dann durch das Kühlwasser abtransportiert (welches Dampf und Elektrizität erzeugt), und zwar im gleichen Verhältnis, wie der Kern Wärme produziert. Der Spielraum bei einer Standardbetriebstemperatur von ca. 250°C ist darüber hinaus auch noch ziemlich groß.

Die Herausforderung besteht darin, daß nach dem Einfahren der Steuerstäbe und dem Unterbinden der Kettenreaktion der Reaktorkern immer noch Wärme produziert. Das Uran hat die Kettereaktion zwar „eingestellt“. Aber während des Spaltprozesses produziert das Uran eine Reihe radioaktiver Zwischenelemente, hauptsächlich Cäsium- und Jod- Isotope, d.h. radioaktive Versionen dieser Elemente, die sich irgendwann (spontan, also von selbst) in kleinere Atome spalten und dann nicht mehr radioaktiv sein werden. Diese instabilen Elemente also zerfallen weiter und produzieren ebenfalls Wärme. Weil das Uran keinen weiteren Nachschub an diesen Elementen liefert (das Uran hört auf zu zerfallen, sobald die Steuerstäbe eingefahren sind), werden sie immer weniger und weniger, und darum kühlt der Kern nach ein paar Tagen ab, solange, bis die radioaktiven Zwischenelemente zerfallen und aufgebraucht sind.

Diese Restzerfallswärme (oder Prozeßrestwärme) verursacht momentan die Kopfschmerzen.

Also: Die erste “Sorte” radioaktiver Materialien sind das Uran in den Brennstäben und die radioaktiven Zwischenelemente, in die das Uran zerfällt, ebenfalls innerhalb der Brennstäbe (Cäsium und Jod).

Es entsteht noch eine zweite Sorte radioaktiven Materials, außerhalb der Brennstäbe. Zuerst der große, hauptsächliche Unterschied: Dieses radioaktive Material hat eine sehr kurze Halbwertszeit, das bedeutet, daß sie sehr rasch zerfallen und sich in nicht radioaktive Elemente umwandeln. Mit „rasch“ sind hier Sekunden gemeint. Wenn diese radioaktiven Elemente in die Umgebung entlassen werden, ja: dann wird Radioaktivität freigesetzt, aber nein: sie ist in keiner Weise gefährlich. Warum? Weil sie schneller in nichtradioaktive Elemente zerfallen, als Sie „R-A-D-I-O-N-U-K-L-I-D-E“ buchstabieren können. Diese radioaktiven Elemente sind hauptsächlich N-16, das radioaktive Isotop (oder Version) von Stickstoff (Luft). Die anderen sind Edelgase wie Argon. Wo aber kommen die her? Wenn das Uran sich spaltet, dann erzeugt es (siehe oben) Neutronen. Die meisten dieser Neutronen treffen auf andere Uranatome und erhalten die Kettenreaktion aufrecht. Einige aber verlassen die Brennstäbe und treffen auf die Wassermoleküle, oder auf Luftmoleküle im Wasser. In einem solchen Fall kann ein nichtaktives Element ein Neutron „einfangen“. Es wird dadurch radioaktiv. Wie oben beschrieben, wird es das Neutron sehr rasch (innerhalb von Sekunden) wieder abgeben und sich in sein schönes Selbst zurückverwandeln.

Diese zweite „Sorte“ Strahlung ist sehr wichtig, wenn wir uns im Weiteren über das Freisetzen von Radioaktivität in die Umgebung befassen.

Was in Fukushima passierte

Ich werde versuchen, die wichtigsten Fakten zusammenzufassen. Das Erdbeben, welches Japan traf, war 7 mal stärker als das stärkste Erdbeben, für das das Kernkraftwerk ausgelegt war (die Richterskala ist logarithmisch; der Unterschied zwischen 8,2, wofür das Kernkraftwerk ausgelegt war, und den tatsächlichen 8,9 beträgt „mal 7“, nicht 0,7). Hier gibt’s ein erstes „Hurra“ für die japanische Ingenieurskunst: Alles hat gehalten.

Als das Erdbeben mit einer Stärke von 8,9 zuschlug, schalteten sich die Kernreaktoren automatisch ab. Innerhalb weniger Sekunden nach dem Beginn des Erdbebens waren die Steuerstäbe in den Kern eingefahren und die Kettenreaktion des Urans stoppte. Jetzt muß das Kühlwasser die Restwärme abtransportieren. Die Restwärmemenge beträgt etwa 3% der Wärmemenge unter normalen Betriebsbedingungen.

Das Erdbeben zerstörte die externe Stromversorgung des Atomreaktors. Dies ist einer der ernstesten Unfälle für ein Atomkraftwerk, und darum wird bei der Planung von Notfallsystemen besonderes Augenmerk auf einen „kompletten Stromausfall der Anlage“ gelegt. Die Energie wird zum Betreiben der Kühlwasserpumpen benötigt. Da das Kraftwerk abgeschaltet wurde, kann es selbst keine Elektrizität mehr produzieren.

Eine Stunde lang ging alles gut. Ein Satz Diesel- Notstromaggregate (und davon gibt es mehrere Sätze) sprang an und stellte die benötigte Elektrizität zur Verfügung. Dann traf der Tsunami ein, ebenfalls viel stärker als beim Bau des Kraftwerks geplant (siehe oben, Faktor 7). Der Tsunami zerstörte alle vorhandenen Notstromaggregate.

Bei der Planung eines Atomkraftwerks folgen die Ingenieure einer Philosophie, die man „Verteidigung in der Tiefe“ nennt. Das bedeutet, daß man zunächst alles so baut, daß es der größten vorstellbaren Katastrophe widersteht und dann das Kraftwerk so auslegt, daß es dann immer noch ein Systemversagen (von dem man glaubte, daß es nie passieren könnte) nach dem anderen bewältigen kann. Ein Tsunami, der die Gesamte Notstromversorgung auf einmal ausschaltet, ist ein solches Szenario. Die letzte Linie der Verteidigung ist es, alles in den dritten Sicherheitsbehälter (siehe oben) zu packen, der alles, egal wie groß der Schlamassel ist, Steuerstäbe eingefahren oder ausgefahren, Kern geschmolzen oder nicht, innerhalb des Reaktors einschließt.

Nachdem die Dieselgeneratoren ausgefallen waren, schalteten die Betreiber auf Batteriestrom um. Die Batterien waren als Ersatz für den Ersatz ausgelegt, um Strom für die Kühlung des Kerns für 8 Stunden bereitzustellen. Das taten sie.

Innerhalb dieser 8 Stunden mußte eine weitere Energiequelle gefunden und an das Kernkraftwerk angeschlossen werden. Das Stromnetz war wegen des Erdbebens ausgefallen. Die Notstromaggregate waren durch den Tsunami zerstört worden. Also wurden fahrbare Stromaggregate herangefahren.

Hier begannen Dinge ernsthaft schiefzugehen. Die externen Stromaggregate konnten nicht mit dem Kraftwerk verbunden werden (die Stecker paßten nicht). Darum konnte nach Erschöpfung der Batterien die Restwärme nicht mehr abtransportiert werden.

An diesem Punkt beginnt die Betriebsmannschaft Notfallplänen zu folgen, die im Falle eines „Kühlverlustes“ greifen. Dies ist ein weiterer Schritt der „Verteidigung in der Tiefe“. Die Stromversorgung des Kühlsystems hätte nie vollständig versagen dürfen, trotzdem tat sie es. Darum zieht sich die Mannschaft zur nächsten Verteidigungslinie zurück. So schockierend das für uns sein mag, dies ist ein Teil des täglichen Trainings, welches man als Betreiber durchläuft, bis hin zum Beherrschen einer Kernschmelze.

In diesem Stadium begannen die Leute über eine Kernschmelze zu reden. Denn schlußendlich wird, wenn die Kühlung nicht wieder in Gang gesetzt werden kann, der Reaktorkern irgendwann schmelzen (nach Stunden oder Tagen), und dann kämen der Kernfänger und das dritte Sicherheitsbehältnis ins Spiel.

Ziel zu diesem Zeitpunkt war es aber noch, den Kern zu kontrollieren, solange die Wärme anstieg und sicherzustellen, daß der erste Sicherheitsbehälter (die Röhren aus Zirkalloy, die den Kernbrennstoff enthalten) und der zweiter Sicherheitsbehälter (unser Schnellkochtopf) so lange wie möglich intakt und betriebsfähig blieben, um den Ingenieuren Zeit zu verschaffen, das Kühlsystem zu reparieren.

Weil die Kühlung so wichtig ist, hat der Reaktor eine ganze Reihe von Kühlsystemen, jedes in unterschiedlichen Ausführungen (das Reaktor-Wasserspülsystem, das Zerfallswärme- Abführsystem, die Reaktorkern- Isolationskühlung, das Standby- Flüssigkeitskühlsystem und das Reaktorkern- Notkühlsystem). Welches dieser Systeme zu welchem Zeitpunkt ausfiel oder nicht, ist zu diesem Zeitpunkt nicht klar.

Stellen Sie sich also unseren Schnellkochtopf auf dem Herd vor, die Platte steht zwar auf 1, aber sie ist an. Die Betriebsmannschaft nutzen jetzt jede Kühlsystemkapazität, die verfügbar ist, um so viel Wärme wie möglich loszuwerden, aber der Druck beginnt sich trotzdem stetig zu erhöhen. Priorität hat nun die Integrität sowohl des ersten Sicherheitsbehälters (die Temperatur der Brennstäbe unter 2200 °C halten) als auch des zweiten (der Schnellkochtopf). Um dessen Integrität zu gewährleisten, muß der Druck von Zeit zu Zeit abgelassen werden. Weil die Fähigkeit, dies im Notfall tun zu können, so eminent wichtig ist, hat der Reaktor 11 Notablaßventile. Die Betriebsmannschaft begann nun damit, von Zeit zu Zeit Dampf abzulassen, um den Druck zu kontrollieren. Die Temperatur in diesem Stadium betrug etwa 550 °C.

Zu diesem Zeitpunkt tauchen die ersten Berichte über „Strahlungslecks“ auf. Ich glaube ich habe oben erklärt, warum das Dampfablassen theoretisch das Gleiche ist wie Strahlung in die Umgebung abzulassen, warum das aber nicht gefährlich ist. Der radioaktive Stickstoff und die Edelgase stellen keine Gefahr für die menschliche Gesundheit dar.

Irgendwann während des Druckablassens erfolgte die Explosion. Diese Explosion fand außerhalb des dritten Sicherheitsbehälters (der Kugel, unserer „letzten Verteidigungslinie“) statt und beschädigte das Reaktorgebäude. Denken Sie daran, daß das Reaktorgebäude keine Funktion beim Einschließen der Radioaktivität hat. Es ist noch nicht ganz klar, was passierte, das wahrscheinliche Szenario ist dieses: Die Betreiber entschieden sich dafür, den Dampf aus dem Druckbehälter nicht direkt in die Umgebung, sondern in den Zwischenraum zwischen dem dritten Sicherheitsbehälter (die Kugel) und dem Reaktorgebäude abzulassen (um der Radioaktivität im Dampf mehr Zeit zum Abklingen zugeben). Das Problem ist, daß bei den hohen Temperaturen, die der Kern zu diesem Zeitpunkt erreicht hatte, Wassermoleküle sich in Wasserstoff und Sauerstoff zu trennen beginnen – eine höchst explosive Mischung. Und sie explodierte auch – außerhalb des dritten Sicherheitsbehälters, was zur Beschädigung des darum gebauten Reaktorgebäudes führte.

Es war diese Art von Explosion, dort allerdings innerhalb des Druckbehälters (weil er schlecht geplant und durch die Mannschaft nicht vorschriftsmäßig betrieben wurde), die zu der Explosion in Tschernobyl führte. Dieses Risiko bestand in Fukushima zu keinem Zeitpunkt.

Die Bildung von Wasserstoff und Sauerstoff ist ein Schlüsselproblem bei der Planung eines Kraftwerkes (natürlich nur, wenn man kein Sowjet ist), darum wird der Reaktor so gebaut und betrieben, daß dies nicht innerhalb des Sicherheitsbehälters passieren kann. Es geschah außerhalb, was ein nicht beabsichtigtes, aber mögliches Szenario (und daher auch OK) war, weil es keine Gefährdung des Sicherheitsbehälters darstellte.

Der Druck war durch das Dampfablassen also unter Kontrolle. Wenn Sie Ihren Topf jetzt weiter am Kochen halten, besteht das Problem darin, daß der Wasserspiegel immer weiter fällt. Der Reaktorkern ist mit mehreren Metern Wasser bedeckt, um Zeit zu gewinnen (Stunden, Tage), bevor er freiliegt. Wenn die Brennstäbe beginnen, an ihren oberen Enden freigelegt zu werden, erreichen die freigelegten Teile die kritische Temperatur von 2200 °C nach etwa 45 Minuten. Danach versagt das erste Sicherheitsbehältnis, die Röhre aus Zirkalloy.

Und genau dies geschah auch. Die Kühlung konnte nicht wiederhergestellt werden, bevor ein Teil (ein begrenzter Teil, aber immerhin) der Brennstoffhüllen beschädigt wurde. Das nukleare Material war immer noch intakt, aber das umgebende Zirkalloy hatte zu schmelzen begonnen. Was nun passierte, war, daß ein Teil der Nebenprodukte des Uranzerfalls – Cäsium und Jod – sich mit dem Dampf zu vermischen begannen. Das größere Problem, das Uran, war immer noch unter Kontrolle, solange die Temperatur unter 3000 °C blieb. Es ist bestätigt, daß eine kleine Menge Cäsium und Jod im Dampf gemessen wurde, der in die Atmosphäre abgelassen wurde.

Es scheint, als wäre dies das Startsignal für einen großen „Plan B“ gewesen. Die gemessenen kleinen Mengen Cäsium waren für die Betriebsmannschaft das Zeichen dafür, daß das erste Sicherheitsbehältnis eines der Brennstäbe irgendwo kurz davor stand zu versagen. Plan A hatte vorgesehen, eines der regulären Kühlsysteme des Reaktorkerns wiederherzustellen. Warum das nicht gelang, ist unklar. Eine mögliche Erklärung ist, daß der Tsunami das gesamte saubere Wasser, welches für die regulären Kühlsysteme benötigt wird, entweder wegschwemmte oder verunreinigte.

Das Wasser in Kühlsystemen ist sehr reines, demineralisiertes (ähnlich wie destilliertes) Wasser. Der Grund dafür, so reines Wasser zu nehmen ist die oben erwähnte Aktivierung durch die Neutronen des Urans: Pures Wasser wird nicht so stark aktiviert, bleibt also praktisch frei von Radioaktivität. Schmutz oder Salz im Wasser absorbiert Neutronen schneller, wodurch das Wasser stärker radioaktiv wird. Das hat aber keine Auswirkungen auf den Reaktorkern – dem ist es egal, womit er gekühlt wird. Es macht aber den Betreibern das Leben etwas schwerer, wenn sie mit aktiviertem (also leicht radioaktivem) Wasser umgehen müssen.

Plan A hatte aber versagt – Kühlsysteme ausgefallen oder zusätzliches reines Wasser nicht verfügbar – also trat Plan B in Kraft. Anscheinend geschah dies:

Um eine Kernschmelze zu verhindern, begannen die Betreiber damit, Meerwasser zur Kühlung einzusetzen. Ich bin nicht ganz sicher, ob sie unseren Schnellkochtopf (den zweiten Sicherheitsbehälter) oder die Kugel (den dritten Sicherheitsbehälter) damit fluteten, was den Schnellkochtopf unter Wasser getaucht hätte. Für uns ist das aber irrelevant.

Der Punkt ist, daß der Kernbrennstoff nun herunter gekühlt wurde. Weil die Kettenreaktion schon vor langer Zeit gestoppt wurde, wird jetzt nur noch sehr wenig Restwärme produziert. Die große Menge Kühlwasser, die benutzt wurde, reicht aus, um diese Wärme aufzunehmen. Weil es so viel Wasser ist, produziert der Kern nicht mehr genug Wärme, um nennenswerten Druck aufzubauen. Zusätzlich wurde dem Seewasser Borsäure hinzugefügt. Sollte jetzt noch Zerfall stattfinden, wird das Bor die Neutronen einfangen und das Herunterkühlen des Kerns beschleunigen.

Die Anlage stand kurz vor einer Kernschmelze. Dies ist das worst-case-Szenario, welches verhindert wurde: Wenn man kein Seewasser zur Kühlung hätte nutzen können, hätte die Bedienungsmannschaft weiterhin Dampf abgelassen, um weiteren Druckaufbau zu verhindern. Das dritte Sicherheitsbehältnis (die Kugel) wäre dann komplett versiegelt worden, um die Kernschmelze stattfinden zu lassen, ohne daß Radioaktivität in die Umgebung entweicht. Nach der Kernschmelze hätte es eine Wartezeit gegeben, um die radioaktiven Zwischenprodukte zerfallen zu und alle radioaktiven Partikel sich auf Oberflächen innerhalb des Sicherheitsbehälters absetzen zu lassen. Irgendwann wäre das Kühlsystem wiederhergestellt und der geschmolzene Kern auf eine handhabbare Temperatur gebracht worden. Das Innere Sicherheitsbehälter wäre gereinigt worden. Dann stünde die aufwendige Arbeit an, den geschmolzenen Kern aus dem Sicherheitsbehälter zu entfernen, indem man den (nun wieder festen) Kernbrennstoff stückchenweise in Wiederaufbereitungsanlagen transportiert. In Abhängigkeit vom entstandenen Schaden würde der Kraftwerksblock entweder repariert oder demontiert werden.

Wo stehen wir also? Meine Einschätzung:

§    Die Anlagen sind jetzt sicher und werden sicher bleiben.

§    Japan sieht sich einem INES Level 4- Ereignis gegenüber: Ein nuklearer Unfall mit lokalen Auswirkungen. Das ist schlecht für die Betreibergesellschaft des Kraftwerks, für alle anderen nicht.

§    Eine kleine Menge Strahlung wurde freigesetzt, als der Druckbehälter entlüftet wurde. Alle radioaktiven Isotope des aktivierten Dampfs sind verschwunden (zerfallen). Eine kleine Menge Cäsium wurde freigesetzt, ebenso Jod. Säßen Sie auf der Spitze des Kraftwerkschornsteins, sollten Sie vielleicht das Rauchen aufgeben, um Ihre alte Lebenserwartung zurückzubekommen. Die Cäsium- und Jod- Isotope wurden aufs offene Meer geweht und niemand wird sie je wiedersehen.

§    Das erste Sicherheitsbehältnis erlitt einen begrenzten Schaden. Das bedeutet, daß gewisse Mengen Cäsium und Jod ebenfalls in das Kühlwasser gelangen, aber kein Uran oder andere schlimme Dinge (Uranoxid löst sich nicht in Wasser). Es existieren Anlagen, um das Kühlwasser innerhalb des dritten Sicherheitsbehälters zu behandeln. Das radioaktive Cäsium und Jod wird dort entfernt und irgendwann als Atommüll endgelagert.

§    Das Seewasser, welches zur Kühlung genutzt wurde, wird in gewissem Maße aktiviert. Da die Steuerstäbe voll eingefahren sind, findet die Uran-Kettenreaktion nicht statt. Das bedeutet, daß die hauptsächliche nukleare Reaktion nicht stattfindet, also nicht mehr zur Aktivierung des Seewassers beiträgt. Die radioaktiven Zwischenelemente sind auch so gut wie verschwunden, weil der Uranzerfall vor langer Zeit gestoppt wurde. Dies reduziert die Aktivierung weiter. Zum Schluß bleibt ein gewisser Grad an Aktivierung des Seewassers, die ebenfalls durch die Behandlungseinrichtungen entfernt wird.

§    Nach und nach wird das Seewasser dann durch “normales” Kühlwasser ersetzt.

§    Der Reaktorkern wird dann demontiert und zu einer Wiederaufbereitungsanlage transportiert, genau wie bei einem regulären Austausch der Brennelemente.

§    Die gesamte Anlage wird auf mögliche Schäden untersucht. Das wird etwa 4 bis 5 Jahre dauern.

§    Die Sicherheitssysteme aller japanischen Anlagen werden so verstärkt werden, daß sie einem Beben der Stärke 9,0 und einem Tsunami (oder Schlimmerem) widerstehen können.

§    (Update) Ich glaube, daß das Hauptproblem eine langandauernde Energiekrise sein wird. 11 von Japans 55 Kernreaktoren in unterschiedlichen Kraftwerken wurden abgeschaltet und werden inspiziert werden müssen, was eine unmittelbare Reduzierung der Stromerzeugungskapazitäten von 20% zur Folge hat, da Kernenergie etwa 30% der Stromerzeugung Japans ausmacht. Mögliche Konsequenzen für andere Kernkraftwerke, die nicht direkt betroffen sind, wurden hier nicht betrachtet. Dies wird wahrscheinlich teilweise durch Gaskraftwerke für Spitzenzeiten abgedeckt werden, die man jetzt für die Grundlastversorgung einsetzen wird. Ich bin mit der japanischen Energieversorgung mit Öl, Gas und Kohle nicht vertraut, ebenso nicht mit den Schäden, die die japanischen Häfen, Raffinerien, Lager- und Transportkapazitäten erlitten haben, oder das nationale Stromversorgungsnetz. Dies wird alles Auswirkungen auf die Stromrechnung haben, und es wird auch zu Energieknappheit in Spitzenzeiten und bei den Wiederaufbauarbeiten führen

§    Dies ist alles nur Teil eines größeren Bildes. Katastrophenhilfe muß Dinge wie Unterkunft, Trinkwasser, Nahrung und medizinische Versorgung sicherstellen, Transportmittel, Kommunikationsinfrastruktur und Stromversorgung. In einer Welt der schlanken Lieferketten und engen Versorgungswege sehen wir uns hier alle großen Herausforderungen auf diesen Feldern gegenüber.

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