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Energie: Reaktorkatastrophe in Block 1 des Kernkraftwerks Fukushima Daiichi

Copyright by Michael Bockhorst Samstag, 12. März 2011

Explosion im Block 1 des KKW Fukushima Daiichi * Eines der ältesten Kernkraftwerke Japans betroffen * Nach ICJT wäre dieser Reaktor voraussichtlich am 24.3.2011 stillgelegt worden * Hintergrundinformationen zu Siedewasserreaktoren/Kernschmelze/GAU/Super-GAU

Aktualisierte Informationen: Kernkraftwerke in Japan: Aktueller Status

Aktuelle Situation (Stand 12.03.2011, 13:30)


Nach verschiedenen Agenturmeldungen wurde der Block 1 des japanischen Kernkraftwerks Fukushima Daiichi stark beschädigt. Das Schutzgebäude um den eigentlichen Kernreaktor wurde in einer Explosion vollständig - bis auf tragende Strukturen - zerstört. Die sichbare Druckwelle deutet auf eine schwere Dampfexplosion oder eine schwere Knallgasexplosion hin. Im Vergleich zu ähnlichen Explosionen von Sprengsätzen dürfte die Energie der Explosion einer TNT-Explosion von mehrern 100 Kilogramm entsprechen.

Offensichtlich ist es den Einsatzkräften vor Ort nicht gelungen, die Kühlung des Reaktorkerns rechtzeitig soweit zu reduzieren, dass keine weitere Schäden entstanden sind. Steigende Temperaturen und ggf. eine chemische Explosion könnten zu einer Explosion von Systemen des Kernreaktors geführt haben. Der schlimmste Fall wäre ein geborstener Reaktordruckbehälter. In diesem Szenario würden große Mengen radioaktiver Stoffe freigesetzt.

Nach Angaben des ICJT ist Block 1 des Kernkraftwerks-Komplexes Fukushima Daiichi eines der ältesten Kernkraftwerke:
  • Inbetriebnahme (kommerziell): 1971
  • Reaktortyp: BWR (oder SWR = Siedewasserreaktor)
  • Reaktorleistung: 439 MW
  • Vorraussichtlicher Shutdown (= Betriebsende): 26.3.2011

Vorläufiger Hergang der Reaktorkatastrophe

11.3.2011: Bei einem schweren Erdbeben wird das Kernkraftwerk stark beschädigt. Das Stromnetz ist nicht mehr verfügbar. Das Kernkraftwerk muss seine 6 Reaktorblöcke mit Notstrom kühlen. In Block 1 versagen alle Dieselaggregate, weshalb der Reaktor von Block 1 mit batteriegestützten Systemen gekühlt werden muss.

12.3.2011 - 07:30 CET: Die Maßnahmen, die Notkühlsysteme aufrecht zu erhalten, haben offensichtlich versagt. Druck und Temperatur im Innern des Reaktordruckgefäßes sind so hoch, dass eine Explosion droht. Zudem wurde gemeldet, dass ein Ventil zur Verringerung des Innendrucks nicht betätigt werden kann, weil es nicht mit der zur Funktion notwendigen Elektrizität versorgt werden kann.

12.3.2011 - ca. 10:00 CET: Der Kernreaktor hält der Belastung durch den gestiegenen Innendruck nicht mehr stand. Die Druckerhöhung ist einerseits eine Folge des Temperaturanstiegs. Zudem kann in wassergekühlten Reaktoren ab etwa 350 Grad Innentemperatur Wasser gespalten werden: Die Brennelement-Umhüllungen aus einer Zirkonium-Legierung zerlegen bei diesen Temperaturen Wasser in das explosive Gemisch Wasserstoff und Sauerstoff (= Knallgas).

12.3.2011 - ca. 13:30 CET: Derzeit ist nicht bekannt, wie hoch die Menge radioaktiver Stoffe ist, die die durch die Explosion und die dadurch entstandenen Schäden ausgetreten ist bzw. austritt.

Begriffe und Zusammenhänge

Nachwärme: Im Reaktorbetrieb sorgt maßgeblich eine nukleare Kettenreaktion für die Wärmeproduktion. Diese Kettenreaktion kann binnen Sekunden durch das Einführen von Steuerstäben unterbrochen werden. Durch die Kernspaltung werden jedoch viele radioaktive Tochterkerne erzeugt, die ihrerseits zerfallen. Dabei wird Wärme in erheblichen Mengen freigesetzt. Die Wärmeleistung der zerfallenden Spaltprodukte liegt bei etwa 10-30 Prozent der normalen Wärmeleistung des Reaktors. Fallen die Kühl- und Notkühlsysteme aus, kann diese sogenannte Nachwärme schnel zu einer Zerstörung des Reaktors im Sinne einer Kernschmelze führen.

Kernschmelze: Im Normalbetrieb sind die Brennelement durch eine gitterartige Struktur in Abständen zueinander angeordnet, die die Reaktivität des Kernreaktors verringern. Werden Brennelemente durch mechanische Einwirkung oder durch zu hohe Temperaturen zerstört, sinkt der Kernbrennstoff in den Boden des Druckbehälters. Durch die kompakte Anordnung des Kernbrennstoffs findet eine nukleare Kettenreaktion statt. Diese Erhöht die Reaktortemperatur und kann zu einem Durchbrennen führen. Dabei steigt die Temperatur über den Schmelzpunkt des Reaktordruckgefäß-Mantels und ggf. über die Schmelztemperaturen von Beton.

Siedewasserreaktor: Dieser (veraltete) Typ von Kernreaktoren verdampft Wasser im Reaktordruckgefäß. Der unter Druck stehende Wasserdampf treibt direkt eine Dampfturbine an, die dann den Generator zur Stromerzeugung antreibt. Bei Siedewasserreaktoren entfällt die Trennung in Primär- und Sekundärkreislauf der aktuellen Druckwasserreaktoren. Die Freisetzung von Radioaktivität ist dadurch wesentlich wahrscheinlicher als bei modernen Reaktortypen.

Fehlendes Containment: Der betroffene Reaktorblock besitzt kein druckfestes Containment, welches in modernen Reaktoren als wesentliche Barriere dient. Das Containment hält bei einer leichteren Kernschmelze das radioaktive Material zurück.

GAU: Größter anzunehmender Unfall oder Auslegunsstörfall. Dieses Szenario bezeichnet den schwerwiegendsten Unfall, der beherrscht werden kann. Die Kernschmelze gehört bei entsprechend ausgestatteten Kernreaktoren dazu. (Beispiel: Three Mile Island-Reaktorunfall 1978)

Super-GAU: Ein über den Auslegungsstörfall hinausgehender Unfall. Bei einem solchen Szenario gehen schwerwiegende konkrete Gefahren von einer Anlage aus. (Beispiel: Tschernobyl-Katastrophe 1986)

Hierarchie eines Kernkraftwerkes


Zur sprachlichen Abgrenzung der einzelnen Begriffe, die oft nicht klar verwendet werden:

Kernkraftwerk oder Kernkraftwerks-Komplex bezeichnet eine industrielle Anlage zur Stromerzeugung

Kraftwerksblock bezeichnet eine eigenständige Einheit zur Stromerzeugung in einem Verbund mehrerer solcher Einheiten. Mehrere Blöcke teilen sich dabei ggf. Infrastruktur, etwa ein Konrtollzentrum, Wartungsbereiche, Einspeisepunkte in das Verbundnetz, usw.

Kernreaktor: Die Einheit, in der die Kernspaltung konkret stattfindet, normalerweise aufgeteilt in
 - Reaktordruckbehälter - die Umhüllung des eigentlichen
 - Reaktorkerns, der die Kernbrennstoffe enthält.

Begriffe zur Kernenergie im Energielexikon von www.energieinfo.de:


Kernenergie

QUELLEN


* ICJT Nuclear Training Centre - http://www.icjt.org/an/index.htm


 

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