Normalerweise sind Abklingbecken in Kernkraftwerken beschaulich stille Orte. Ihr Wasser ist klar und blau, 25 Grad warm. Sie erinnern an Hallenbäder – ein Hauch von Wellness. Hier chillen in zwölf Meter tiefem Wasser abgebrannte Brennstäbe. Die Wärme, die sie abgeben, ist nur noch ein schwacher Nachhall – wenige Promille – der gigantischen Hitzeleistung, die im Reaktor entfesselt wurde. Dieser friedliche Eindruck hat Kerntechniker jahrzehntelang in Sicherheit gewiegt. Da reicht etwas Kühlung und Lüftung; wo ist das Problem?

Doch der Atomunfall von Fukushima zeigt drastisch, wie in den scheinbar harmlosen Bassins ein nukleares Inferno entstehen kann. Tagelang ohne Kühlung, entwickeln die Lagerbecken eine Brisanz wie havarierte Reaktoren. Die Konstrukteure der Meiler hatten nicht nur die Wucht von Tsunamis unterschätzt, sondern auch das Risiko bereits abgebrannter Kernbrennstäbe.

Nicht nur in Japan, weltweit haben Kraftwerksbetreiber die Möglichkeit eines GAUs im Becken verdrängt. Dabei gab es längst ernst zu nehmende Warnungen. Doch entsprechende Studien wurden von der Atomlobby angezweifelt oder blieben unter Verschluss. Nun wird Fukushima weltweit zur Neubewertung der Sicherheit von Abklingbecken führen, auch in Deutschland. Für manch alten Meiler dürfte dies das Ende bedeuten.

Nach dem kompletten Stromausfall in Fukushima waren es dort besonders die Abklingbecken, die verzweifelte Kühlungsversuche mit Hubschraubern und Wasserwerfern erzwangen. Dabei hatte insbesondere das Kraftwerk 4 zunächst als unproblematisch gegolten, denn sein Reaktor stand wegen einer Wartungspause seit einem Vierteljahr still und war völlig entladen. Dennoch kam es auch hier zu einer heftigen Wasserstoffexplosion, zu Bränden und massiven Zerstörungen am Gebäude – ähnlich wie in den zuvor detonierten Blöcken 1 und 3. Der Grund: Die abgebrannten Brennstäbe hatten ihre Wasserkühlung weitgehend verloren .

Wie sind die Reaktoren im Kernkraftwerk Fukushima-1 aufgebaut, wie sieht das Gelände aus? © Golden Section Graphics

"Freiliegende Brennstäbe sind aber auf Dauer nicht zu beherrschen", warnt Wolfgang Sandner, Präsident der kernenergiefreundlichen Deutschen Physikalischen Gesellschaft. Der Inhalt eines Abklingbeckens könne dann "ein mindestens vergleichbares Risiko darstellen wie ein havarierter Reaktor". Sandner ist gut informiert über Fukushima. Gerade hat er ein weltweites Expertennetz mit aufgebaut, das die japanischen Kollegen unterstützen soll.

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Mit seiner Warnung steht der Physikerpräsident keineswegs allein da. Auch in den USA werden diese Gefahrenherde diskutiert. So titelte die New York Times : "Alte Brennstäbe bergen größere Gefahr als Reaktoren". Im Kraftwerk Fukushima-Daiichi enthielten die alten Brennstäbe in den Wasserbecken "vier Mal so viel radioaktives Material wie alle Reaktorkerne zusammen". Zur schieren Menge kommt hinzu, dass zwar die Kernschmelze im Reaktor von einem Druckbehälter und den Stahlbetonwänden des Containments abgeschirmt wird, die Becken jedoch viel weniger gesichert sind.

Das Inferno in einem trockenfallenden Abklingbecken beginnt mit der Zerstörung der röhrenförmigen, aus metallischem Zirkon bestehenden Hüllen der heißen Brennstäbe (Letztere bilden gebündelt ein Brennelement). Was sich dabei abspielt, erklärt Walter Tromm, Sprecher des Programms Nukleare Sicherheitsforschung am Karlsruher Institut für Technologie, so: "Oberhalb von 900 Grad Celsius kommt es zur Reaktion des Zirkons aus den Hüllrohren mit der Luft beziehungsweise mit Wasserdampf." Aus dem Wasserdampf entsteht Wasserstoff – jenes explosive Gas, das Dach und Wände der Kraftwerksgebäude zerstörte. Nur sie trennen die Becken von der Außenwelt. 

Zusätzliche Hitze beschleunigt die Zerstörung der Hüllen. "Schließlich ist der Brennstoff freigelegt", beschreibt Tromm den Verlauf. Flüchtige radioaktive Spaltprodukte wie Jod oder Cäsium gelangen in die Umgebungsluft. Der bröselige Brennstoff – hauptsächlich aus Urandioxid, aber durchsetzt mit gefährlichen Stoffen wie Plutonium – fällt wie Schüttgut auf den Beckenboden. Spätestens dann, wenn das gesamte Wasser verdampft ist, "könnte es auch zu einer Schmelzbildung kommen". Im Extremfall wäre gar eine unkontrollierte nukleare Kettenreaktion möglich – verbunden mit Explosionen und der Freisetzung großer Mengen Radioaktivität.

Darum hat die Kühlung der Becken höchste Priorität. Bis Redaktionsschluss am Dienstag schien dank des heroischen Einsatzes der Feuerwehrleute ein Becken-GAU gerade noch verhindert worden zu sein. Gebannt ist die Gefahr damit aber längst nicht. Die sieben Hauptgefahrenquellen – neben den Reaktoren 1 bis 3 auch alle vier Abklingbecken – müssen über viele Monate hinweg ständig gekühlt werden. Sollte aus einer dieser Quellen extreme Strahlung entweichen, wären die Helfer gezwungen, das Kraftwerk aufzugeben – dann drohten weitere GAUs.

Das Dach über Brunsbüttel hält höchstens einem Kleinflugzeug stand

Vier der sechs Reaktoren der Atomanlage Fukushima-1 (Daiichi) an der Ostküste Japans. Die Gebäude der Blöcke 1, 3 und 4 sind nach Wasserstoffexplosionen schwer, der des Reaktors 2 leicht beschädigt. Die Sicherheitsbehälter (Containments) von Block 2 und vermutlich auch 3 sind beschädigt. Sie bestehen aus Beton und Stahl und sollen die Druckbehälter mit den radioaktiven Kernbrennstäben von der Umwelt abschirmen. Experten gehen davon aus, dass in allen vier abgebildeten Blöcken eine partielle Kernschmelze bereist stattfinden könnte. In allen Reaktoren (1-6) lagern in Abklingbecken verbrauchte Brennstäbe, die gekühlt werden müssen, um die Freisetzung von Radioaktivität zu verhindern. In den Blöcken 3 und 4 gibt es wohl Lecks in den Pools, deren Wasserstände gering sind. Die Reaktoren 4 bis 6 waren vor dem Beben abgeschaltet und enthalten im Kern des Druckbehälters keine Brennelemente mehr. Nur die die Blöcke 5 und 6 gelten momentan als stabil

 Wie aber konnten die blau-schimmernden Becken zur Gefahrenquelle von so großem Ausmaß werden? Ihre starke Beladung und die entsprechend große Hitzeentwicklung, besonders bei Reaktor 4, dürfte nur einen Teil der Erklärung liefern. Unter dem Dach von Wissenschaftsorganisationen oder kernkraftkritischen Verbänden diskutieren im Internet weltweit Experten die möglichen Ursachen des Desasters. Hat bereits der Ruck des Erdbebens die Füllung der Wannen aufgeschaukelt, das Wasser herausschwappen lassen oder die Brennelemente durcheinandergeworfen? Was haben die nach den Explosionen herabstürzenden Deckentrümmer in den Pools angerichtet? Niemand weiß es genau.

Durchaus möglich ist auch ein Leck. Die Abklingbecken bestehen zwar aus massivem Beton und sind ausgekleidet mit Edelstahl. Aber sie haben eine Achillesferse: das Schleusentor, das sich in Richtung des Reaktors öffnen lässt, nebst seinen Dichtungen. Dieser Durchlass ist nötig, damit beim Entladen des Reaktors die besonders heißen und heftig strahlenden Brennelemente nicht herausgehoben werden müssen, sondern unter Wasser verschoben werden können – ein aufwendiges Prozedere.

Es gibt also triftige Gründe dafür, bei Siedewasserreaktoren die Abklingbecken oberhalb des Reaktors anzubringen. Doch diese Platzierung gilt seit Langem als Schwachpunkt, weil die Pools hoch oben, knapp unterhalb der Decke des Reaktorgebäudes, zu wenig geschützt sind. Ein weiteres Risiko – dass Abklingbecken lecken können – galt bislang als äußerst gering und wurde heruntergespielt. Nur wenige Kernphysiker rechneten damit, dass sich ein Abklingbecken aufheizen und Schaden nehmen könnte.

Wie viele Menschen in Deutschland leben im direkten Umkreis von Atomkraftwerken? Bitte klicken Sie auf das Bild, um zur interaktiven Grafik zu gelangen © ZEIT ONLINE

Erst als nach den Anschlägen vom 11. September 2001 Terrorgefahren in den Fokus rückten, wurde in den USA (aber auch in Deutschland von der Gesellschaft für Reaktorsicherheit GRS) das Problem gründlicher analysiert – und die Erkenntnisse größtenteils unter Verschluss gehalten. Immerhin eine Studie des Nationalen Forschungsrates der USA kam zu einem eindeutigen Ergebnis, das zumindest teilweise im Jahr 2006 veröffentlicht wurde: Ja, in Abklingbecken können katastrophale Zirkonbrände entstehen!

Womit sich die Frage stellt, was für ein Ereignis außer einem desaströsen Tsunami die Kühlung eines Abklingbeckens noch zu unterbrechen vermag, sodass Überhitzung und Kernschmelze drohen. Wie gut sind die Wasserwannen hiesiger Siedewasserreaktoren gegen Flugzeugabstürze geschützt? Zum Beispiel das Kernkraftwerk Krümmel an der Elbe . Die Sprecherin des Betreibers Vattenfall, Barbara Meyer-Bukow, betont: "Eine 1,5 Meter dicke Betondecke schirmt das Becken auch vor dem Absturz einer Passagiermaschine ab." Und flussabwärts in Brunsbüttel? Dort dürfte höchstens ein Kleinflugzeug abstürzen.

Zumindest wirtschaftlich, räumt die Sprecherin ein, stehe dieser Reaktor Vattenfall-intern auf dem Prüfstand – wegen der erhöhten Brennelementesteuer. Nun, unter dem Eindruck der prekären Zustände in den Abklingbecken von Fukushima, erscheinen teure Nachrüstungsauflagen zwingend. Dieser neu entstandene Druck dürfte Brunsbüttel das Licht auspusten. Meyer-Bukow mag dazu nicht viel sagen: "Darüber können Sie spekulieren. Ich werde das nicht kommentieren."

Drei große Forschungsinstitute der Helmholtz-Gemeinschaft schreiben in einem Bericht: "Allgemein lässt sich festhalten, dass eine Absicherung des Brennelementbeckens im Bereich über dem Stahlcontainments von älteren Siedewasserreaktoren in Deutschland gegen Einwirkungen von außen nachgerüstet werden müsste …" (S. 10)

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