Ich habe mich jetzt doch noch bewogen ebenfalls einen Fukushima-Atomkraft-Artikel zu schreiben. Dabei werden wir von Artikel darüber überflutet, die aber eigentlich nicht viel Information bieten: Vieles ist wirr, so Manches unbekannt, einiges falsch, wichtige Andeutungen werden übergangen. Dies ist jetzt auch nicht wirklich mein Fachgebiet. Gar nicht! Aber probieren wir es einmal, denn was mir gegen den Strich geht, ist die Informationspolitik der Japaner, die nahelegt, dass das japanische Volk von Anfang an nach Strich und Faden verarscht wird… Man kann mich gerne korrigieren!

Wie bekannt sein sollte, fielen, im Anschluß an den vom Erdbeben in Japan ausgelösten Tsunami, bei fünf bis sechs Atomreaktoren der beiden Atomkraftwerke Fukushima 1 und Fukushima 2 die Kühlsysteme aus, weil diese nicht mehr mit Energie versorgt werden konnten. Dies ist, trotz der Notabschaltung der Reaktoren, gefährlich, weil es auch dann noch atomare Zerfallsprozesse gibt, die den Reaktor beheizen, nachdem die eigentliche Kernspaltung beendet wurden. Man spricht in diesem Fall von „Nachzerfallswärme“ oder auch weniger korrekt von „Restwärme“. Diese entspricht direkt nach der Abschaltung etwa 5% bis 10% der Nennwärmeleistung eines Reaktors – beim Block 1 von Fukushima 1 wären das etwa 20 bis 40 kW – und hängt nicht mit der Kernspaltung zusammen, sondern entsteht ausschließlich aufgrund von radioaktivem Zerfall. Fast alle Reaktoren der beiden Kraftwerke sind Siedewasserreaktoren, die jeweils über einen Speisewasser-Dampfkreislauf, welcher aus dem Reaktor zu den Turbinen führt, und einen Kühlkreislauf verfügen, welcher aus dem Meer gespeist wird und den Dampfkreislauf kühlt.

Normalerweise fällt die Nachzerfallswärme sehr schnell ab, dennoch muss sie aus dem Reaktorinneren abgeführt werden, damit die Brennstäbe keinen Schaden nehmen. Dies war nach dem Abschalten der Reaktoren mit dem Ausfall der Notstromversorgung nicht mehr umfassend möglich. Aber der Reihe nach:

Am 11. März um 14:45:49 Uhr Ortszeit (also um 6:45:49 Uhr MEZ) ereignete sich das Sendai-Erdbeben, welches für eine augenblickliche Notabschaltung der Fukushima Kraftwerke sorgte. Die Dieselaggregate sprangen an und liefen für etwa eine Stunde. Danach stand für acht Stunden eine Notstromversorgung über Batterien zur Verfügung. Gegen 19 Uhr rief die japanische Regierung den nationalen Atomnotstand aus. Zu der Zeit stand noch für etwa fünf Stunden Batteriestrom zur Verfügung. Zu der Zeit befand sich die Nachzerfallswärme bie Fukushima 1 Block 1 immer noch (so Pi mal Daumen) irgendwo bei etwa 2 bis 4 MW – d.h. der Reaktor heizte sich also mit 2 bis 4 MW weiter auf (derzeit dürfte sich die Nachzerfallswärme sicherlich bei immer noch  1 bis 2 MW bewegen) und diese Wärme hätte abgeführt werden müssen, um zumindest die Temperatur zu halten. Fakt ist, dass die Temperatur anstieg.

Mit dem Temperaturanstieg ging auch ein Druckanstieg im Reaktordruckbehälter einher und man entschied sich Dampf aus dem Druckbehälter abzulassen, damit der Reaktorbehälter und der Dampfkreislauf nicht beschädigt wird. Gegen 14:00 Uhr Ortszeit am 12. März ging das Gerücht um, die Brennstäbe hätten 2 m „freigelegen“ (sich also im Dampf und nicht in flüssigem Wasser befanden) und, dass der Betreiber angegeben hätte, das „Brennmaterial sei beschädigt“. Auch soll die 1000-fache Strahlung im Kontrollraum gemessen worden sein.

Dass die Brennstäbe freilagen, ist die Konsequenz aus a) der hohen Temperatur und, dass b) Druck abgelassen wurde. Jeder kennt einen ähnlichen Effekt, wenn man eine Flasche Sprudel aufmacht: Es entsteht mehr Gas – in diesem Fall verdampfte schlagartig mehr Wasser.

Nur birgt diese Tatsache, dass die Brennstäbe freilagen, zwei Gefahren: Erstens die Wärme der Brennstäbe wird nicht mehr so gut abgeführt und sie heizen sich stärker auf. Zweitens aus dem Wasserdampf entsteht durch Radiolyse, also der Zerlegung von Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff durch radioaktive Strahlung, und thermische Dissoziation, also der Zerlegung von Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff durch die Hitze, ein Wasserstoff-Sauerstoff-Gemisch. Lässt man nun den Dampf ab, so wird auch das Wasserstoff-Sauerstoff-Gemisch, auch Knallgas genannt, freigesetzt, und dieses Knallgas kann sich in der Reaktorhalle sammeln. Dies scheint auch geschehen zu sein, da gegen 15:36 Ortszeit die äußere Reaktorhalle von Block 1 in einer heftigen Explosion in die Luft flog.

Die höhere Strahlung ließe sich damit erklären, dass das radioaktive Gas aus dem Reaktordruckgehäuse abgelassen wurde, um den Druck zu verringern. Später wurden Strahlendosen 1015 µSv pro Stunde bzw.  1204 µSv pro Stunde gemessen und liegt derzeit bei knapp unter 800 µSv/h. 1000 µSv entsprechen in etwa der einer durchschnittlichen Jahresdosis. Der gesetzliche Grenzwert liegt in Japan bei 500 µSv/h.

Aber was bedeutet „beschädigtes Brennmaterial“? Sicherlich nicht, dass das Garantiesiegel abgefallen oder der Lack abplatzt ist.

Prinzipiell gäbe es zwei Erklärungen, für das, was damit gemeint sein könnte:

  1. Durch die hohe Temperatur haben sich die Brennstäbe verformt.
  2. Es fand eine (partielle) Kernschmelze statt – also Teile des Brennmaterials sind geschmolzen.

Wobei 1. nur eine abgeschwächte Form von 2. wäre. Allerdings wird eine Kernschmelze von Seiten des Betreibers und der japanischen Regierung immer abgestritten, auch mit der Begründung, dass “ man bei einer Kernschmelze um das Kraftwerk eine vielfach höhere Strahlung messen würde“. Nun hat aber eine Kernschmelze nichts mit der Strahlenmenge außerhalb des Kraftwerks zu tun. Eine Kernschmelze heißt nur, dass Teile des Reaktorkerns geschmolzen sind. Nichts weiter. Solange das Containment halten würde und dicht wäre, müsste man außerhalb kaum etwas messen. Wieso auch?

Diese Schmelze muss übrigens bei einer partiellen Schmelze nicht einmal aufrecht erhalten werden! Es wäre durchaus vorstellbar, dass ein Teil der Brennstäbe schmilzt, für kurze Zeit eine Schmelze bilden, welche aber größtenteils aus Zirkoniumstahl der Brennstabhülle besteht und so „verdünnt“ ist, dass diese Schmelze nicht weiter kritisch ist. Es gäbe hierfür eine ganze Reihe von Szenarien. Fakt wäre nur, dass eine Schmelze den Reaktor wieder „kritisch“ machen würde, wenn auch nur für kurze Zeit, und „kritisch“ bedeutet, dass wieder Spaltungsprozesse in Gang gekommen wären. Dies wäre auch die einzige Möglichkeit, damit ein abgeschalteter Reaktor wieder kritisch wird.

Gestern stellte der Betreiber Tepco beim japanischen Wirtschaftsministerium den Antrag das Containment von Reaktor 1 mit Meerwasser und Borsäure zu fluten, um den Reaktor von außen zu kühlen, was auch genehmigt wurde.

Nun, erstens bedeutet dies, dass man den Reaktor aufgibt. Weiter bedeutet dies, dass keine „richtige“ Kühlung erfolgt, weil hier kein Kühlkreislauf gebildet wird. Es ist also eher eine Verzweiflungstat. Aber was hat es mit der Borsäure auf sich?

Bor dient als Neutronenfänger. Es bindet freie Neutronen, die bei einer Kernspaltung entstehen und verhindert eine Kettenreaktion. Somit würde man Borsäure dafür verwenden, um die Kernspaltung in einem kritischem Reaktor zu unterbinden. Sicher könnte dies eine „Vorsichtsmaßnahme“ sein, aber dies zusammen mit der Tatsache, dass man das Containment um den Reaktor flutet, legt die Befürchtung nahe, dass eine vollständige Kernschmelze unmittelbar erfolgt oder bereits erfolgt ist, wobei das Fluten nicht nur zu Kühlung dient, sondern auch verhindert, dass eine weißglühende Schmelze auf eine trockene Umgebung und dem Luftsauerstoff trifft, und so kein Brand entsteht, der feinste, radioaktive Partikel entstehen ließe, die ein großes Areal verstrahlen könnten.

Auch Reaktor 3 wurde mittlerweile geflutet und auch hier ist mittlerweile die äußere Reaktorhülle explodiert.

Neben den genannten Maßnahmen wurde sehr „früh“ mit der Evakuierung der Bevölkerung begonnen. Zuerst wurde eine Evakuierungszone von 3 km um das Kraftwerk Fukushima 1 errichtet, dann 10 km und jetzt 20 km. Darüber hinaus wurde 60 km um das Kraftwerk offiziell auch eine Sperrzone ausgerufen, in die man nicht hinein darf.

Allerdings ist es dem Unternehmer und früheren Journalisten Yasumitsu Yamada gelungen, mit einem Taxi in diese Zone um das Kraftwerk zu gelangen. Seinen Berichten nach ist die Situation in dieser Zone chaotisch und er gibt an, selbst eine erhöhte Strahlendosis abzubekommen. Dies ist allerdings derzeit nicht bestätigt.

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