Siedewasser-Reaktoren: GAU im Pool
Alte Brennstäbe können außer Kontrolle geraten – eine ignorierte Gefahr.
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?
"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.
- Was ist ein GAU?
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Die Abkürzung GAU steht für "größter anzunehmender Unfall" – Fachleute sprechen von einem Auslegungsstörfall in einem Kernkraftwerk.
Nach einer Definition des Bundesamtes für Strahlenschutz ist ein GAU der größte Unfall, für den die Sicherheitssysteme eines AKW noch ausgelegt sein müssen. Die Sicherheitssysteme müssen in einem solchen Fall gewährleisten, dass die Strahlenbelastung außerhalb der Anlage die nach der Strahlenschutzverordnung geltenden Störfallgrenzwerte nicht überschreitet.
Heute unterscheidet man verschiedene Auslegungsstörfälle, deren Schweregrad nach der internationalen INES-Skala (International Nuclear Event Scale) angegeben wird. Sie reicht von 0 (Ereignis mit keiner oder geringer sicherheitstechnischer Bedeutung) bis 7 (katastrophaler Unfall). Bislang wird der Vorfall in der Präfektur Fukushima mit einer 5 (ernster Unfall) bewertet.
- Was ist ein Super-GAU?
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Als Super-GAU wird vor allem unter Laien und in Medienberichten ein Atomunfall bezeichnet, der durch Sicherheitsmaßnahmen nicht mehr kontrollierbar ist.
Die Katastrophe von Tschernobyl im Jahr 1986 ist als solcher in die Geschichte eingegangen. Dort sind noch immer riesige Gebiete radioaktiv verseucht und nicht bewohnbar.
Eine eindeutige wissenschaftliche Definition für den Begriff Super-GAU gibt es nicht.
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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.
- Direkte Strahlenschäden
Die Strahlenschutzexperten unterscheiden zwischen deterministischen und stochastischen Strahlenschäden. Mit dem ersten sind Symptome gemeint, die unmittelbar nach einer Strahlenexposition auftreten, wie Übelkeit und verbrennungsartige Hautrötungen. Solche Schäden treten fast immer nur dann auf, wenn ein bestimmter Schwellenwert überschritten wurde, wenn zu viele Zellen eines Gewebes beschädigt worden sind. Experten sprechen von einer Schwellendosis, die im schlimmsten Fall zum Tode führen kann.
- Indirekte
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Durch die Nahrung kann eine solch lebensgefährliche Schwelle kaum überschritten werden. Essen wir radioaktiv belastetes Gemüse, wird das eher später nach Jahren oder Jahrzehnten negative Auswirkungen auf die Gesundheit haben – wenn überhaupt.
Diese Strahlenschäden lassen sich nur in Wahrscheinlichkeiten ausdrücken: Wie wahrscheinlich ist es nach einer Strahlenexposition X im Zeitraum Y an der Krankheit Z zu erkranken? Zu den möglichen Symptomen zählen etwa Unfruchtbarkeit, Trübungen der Augenlinsen oder Krebs, die auch erst Jahre nach einer erhöhten Belastung auftreten können. Auch Schäden an Neugeborgenen fallen darunter.
Wie schädlich eine Strahlung ist, lässt sich also nicht genau festlegen: Person A hat im März 2011 die Strahlendosis B abbekommen und wird im Jahr C an Krebs erkranken – solche Aussagen sind unmöglich! Es gibt keine Regel anhand der sich sagen lässt, ab welcher Dosis eine Person erkrankt und ob das überhaupt jemals der Fall sein wird.
- Erbgut
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Die Strahlen, die von radioaktiven Stoffen ausgehen, können direkt bestimmte Zellbestandteile verändern oder indirekt freie Radikale aus dem Wasser in der Zelle bilden, die dann das Gewebe beschädigen können. Am empfindlichsten ist das Erbgut (DNA). Die Strahlung kann etwa die DNA-Kette brechen oder den Code verändern. Nicht immer ist Radioaktivität Schuld an solchen Mutationen, auch Hitze, mechanische Kräfte oder chemische Stoffe können sie auslösen. Das körpereigene Reparatursystem des Menschen behebt jeden Tag zig Billionen Erbgutschädigungen.
Gelingt eine Reparatur nicht, kann der Körper immer noch die Möglichkeit ergreifen, die betroffene Zelle vom Zellverbund auszuschließen. Schließt ein Organismus die beschädigte Zelle nicht aus, kann das bei den folgenden Zellteilungen schwerwiegende Folgen haben, da sich die Mutation auf die Nachkommen dieser Zelle übertragen. Krebs ist eine mögliche Spätfolge davon.
Für die Mediziner ist es im Nachhinein aber kaum möglich, zu rekonstruieren, ob der Auslöser für eine Tumorerkrankung eine erhöhte Strahlenbelastung oder ein sonstiger Faktor ist.
- Medizin
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Radioaktivität wird nur selten mit Gesundheit in Verbindung gebracht. Und doch nutzt die Medizin sie vielfach. Die Strahlung von Radionukliden wird etwa eingesetzt, um das Wachstum von Tumoren zu hemmen oder um die Durchblutung von Gewebe sichtbar zu machen.
In der Geschichte finden sich auch einige Negativbeispiele zur medizinischen Anwendung von radioaktiven Stoffen, die es so heute sicher nicht mehr geben würde: So sollten etwa Hüftgürtel mit Radium gegen Rheuma helfen, eine Zahnpasta mit dem Element sollte für gesundes Zahnfleisch sorgen, radioaktive Einlegesohlen sollten die Füße pflegen und ein radiumhaltiges Haarwasser gegen Haarausfall vorbeugen. (ska)
Super-GAU oder begrenzter Unfall? Wie sehen das schlimmste und das beste Szenario für die Zukunft aus?
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.
Entfernt wegen Mehrfachpostings. Die Redaktion/ew
Entfernt wegen Mehrfachpostings. Die Redaktion/ew
Kommentar?
entweder stimmt hier was im server nicht oder die "Kontroll-Instanz" ist kaputt!!!
Komische doppelte und dreifache Kommentare von mir, obwohl mir die ZEIT was anderes anzeigte?
Hallo Administrator??????? Geschlafen?
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