Tschernobyl
Tschernobyl (ukrainisch Чорнобил (Tschornobyl)) ist eine Stadt im Norden der Ukraine, nicht weit entfernt von Kiew und 15km hinter der Grenze zu Weißrussland. Der Name Tschornobyl bedeutet Wermut. Die Stadt ist hauptsächlich bekannt wegen der nuklearen Katastrophe, die sich 1986 ereignete.
Am 26. April 1986 ereignete sich im Kernreaktor Tschernobyl-4 eine katastrophale Kernschmelze und Explosion. Auslöser waren eine bauartbedingte Eigenheit des Reaktors, sowie schwere Fehler der Betreiber der Anlage, welche genau die Prozeduren missachteten und die Sicherheitssysteme abschalteten, die den sicheren Betrieb gewährleisten sollten.
Für den Reaktor war ein Experiment geplant, mit dem getestet werde sollte, ob die interne Stromversorgung auch dann gesichert ist, wenn die externe Stromversorgung ausfällt. In diesem Fall wird nämlich sofort eine Notabschaltung des Reaktors veranlasst, während gleichzeitig Notstromgeneratoren angeworfen werden. Letztere brauchen aber fast eine Minute, bevor sie die volle Leistung entfalten, und die Frage war, ob die Hauptturbine lange genug Strom erzeugt, bis die Notstromversorgung bereit steht.
Dieses Experiment sollte jedoch nicht aus dem vollen Betrieb heraus erfolgen, sondern im Rahmen einer Routine-Abschaltung des Reaktors. Als erster Schritt sollte dabei die Leistung des Reaktors von 3200 MW (thermisch) auf 1000 MW reduziert werden, wie bei einer Regelabschaltung üblich. Die tatsächliche Leistung fiel jedoch auf nur 30 MW.
Die stark reduzierte Leistung führte dazu, dass die Konzentration des Reaktorgifts und Neutronen-absorbierenden Stoffes Xenon-135 immer höher anstieg, da bei der Kernspaltung erzeugtes radioaktives Iod-135 zu Xenon-135 zerfiel. Während des Normalbetriebs eines Kernreaktors wird Xenon-135 zwar ebenfalls erzeugt, aber sofort wieder zerstört, denn nach der Absorption eines Neutrons wandelt sich Xenon-135 zu Xenon-136 um, das nicht mehr so stark Neutronen-absorbierende Eigenschaften hat. Bei der stark gesunkenen Leistung konnte sich jedoch Xenon-135 ansammeln, da nicht mehr genügend Neutronen zur Verfügung standen, um dieses zu verbrauchen.
Die Betreiber versuchten dennoch, die Reaktorleistung wieder hochzufahren. Dazu wurden mehr Moderatorstäbe aus dem Reaktor entfernt, als es normalerweise laut den Sicherheitsregulationen erlaubt gewesen wäre. Sie kamen dennoch nicht über ca. 200 MW hinaus.
Als Folge von bauartbedingten Schwächen des Reaktors wurde dieser instabil. Das nukleare Feuer brannte nicht mehr gleichmäßig im Reaktorkern, sondern an einigen Stellen sehr stark, während es an anderen faktisch erloschen war. Die Instabilität nahm noch zu, als die Ingenieure kurz vor Testbeginn zusätzliche Kühlmittelpumpen zuschalteten, da die durchschnittliche Temperatur dadurch sank.
Schließlich wurde der Test gestartet, indem die Ventile zur Generatorturbine geschlossen wurden. In der Folge sank die Stromproduktion der Hauptturbine wie geplant, was wiederum zur Folge hatte, dass die vier für den Test geschalteten Kühlmittelpumpen weniger Wasser pumpen konnten, da der Notstrom nicht sofort bereit stand. Zwar arbeiteten vier nicht am Test beteiligte Kühlmittelpumpen weiter, dennoch kam es aufgrund der oben genannten Instabilitäten an den Stellen im Reaktor mit der höchsten Aktivität zur Überhitzung, so dass das Kühlwasser in den Kühlrohren verdampfte. Da Wasser in gewissem Maß Neutronen absorbiert und somit die Kernreaktion bremst, wurde durch das Verdampfen die Aktivität in den ohnehin schon überhitzten Bereichen weiter gesteigert.
Die Wirkungskette verdampfendes Wasser -> verringerte Neutronenabsorption -> verstärkte Kernreaktion -> mehr Wärmeprodution -> mehr verdampfendes Wasser führte zu einer fatalen Kettenreaktion. Die Leistung stieg weiter und weiter an. Schließlich befahl der Schichtleiter das Abschalten des Reaktors. Als Folge wurden Steuerstäbe in den Reaktor eingefahren, doch diese hatten den Fehler, kurzzeitig die Leistung in bestimmten Teilen des Reaktors sogar noch zu erhöhen, wenn sie nur teilweise eingeführt waren. So schoss die Aktivät weiter hoch, und erreichte wenige Sekunden später mindestens das 100fache des Wertes während Vollbetriebs. Große Mengen an schlagartig verdampfendem Wasser, sowie diverse andere gaserzeugende chemische Reaktionen, erzeugten einen gewaltigen Überdruck, der daraufhin den Reaktorkern zerstörte. Die Druckwelle war so stark, dass ein über 1000 Tonnen schwerer Betondeckel hochkatapultiert wurde und aufrecht stehen blieb. Wenige Sekunden später gab es eine zweite Explosion, bei der wahrscheinlich Wasserstoff verpuffte, der sich in einer Reaktion zwischen Graphit und heißem Wasser gebildet hat.
Große Mengen an Radioaktivität wurden durch die Explosionen und den anschließenden Brand des Graphit-Moderators in die Umwelt freigesetzt. Insbesondere die leicht flüchtigen Iod-131 und Cäsium-137 bildeten gefährliche Aerosole, die in einer radioaktiven Wolke teilweise hunderte oder gar tausende Kilometer weit getragen wurden, bevor sie der Regen aus der Atmosphäre auswusch. Radioaktive Metalle mit höherem Siedepunkt wurden hingegen vor allem in Form von Staubparktikeln freigesetzt, die sich in der Nähe des Reaktors niederschlugen.
Kritiker behaupten, dass der oben geschilderte Unfallhergang (Konstruktion und Bedienungsfehler) auch frei erfunden sein könnte, und beispielsweise ein Erdbeben die Katastrophe ausgelöst haben könnte. Dieses hätte evtl. weitreichende Folgen auch für westliche Atomkraftwerke.
Einer der wesentlichen Unterschiede zwischen dem Tschernobyl-Reaktortyp und den meisten Reaktoren westlicher Bauart ist, dass in letzteren das Kühlwasser gleichzeitig als Moderator dient. Kommt es bei einem der typischen westlichen Reaktoren zum Verdampfen des Kühlmittels, verringert sich gleichzeitig die Moderatorleistung, so dass die Aktivität entsprechend verringert wird. Anders beim Tschernobyl-Typ, bei dem Graphit als Moderator verwendet wird, und das Verdampfen des Kühlwassers die Aktivität weiter steigert (so genannter positiver Gasblasen-Koeffizient oder positiver Void-Koeffizient).
Auch beim Tschernobyl-Reaktortyp gab es diesen positiven Void-Koeffizienten nur in den unteren Leistungsbereichen (weniger als 1/3 der Nennleistung). Ein stabiler Betrieb wäre auch sonst nicht möglich gewesen. Inzwischen wurden weitere Verbesserungen vorgenommen (höhere Uran-Anreicherung, mehr Kontrollstäbe), die den Void-Koeffizienten in Bereiche drücken, in denen dieser beherrschbar sein soll, auch bei niedrigen Leistungen.
Eine weitere Schwäche in der Konstruktion des Kernkraftwerks in Tschernobyl war, dass es nicht wie die meisten modernen Reaktoren in einen massiven Sicherheitsbehälter (Containment) eingebettet war. (Es ist jedoch unklar, ob die Wucht der Explosion, wie sie in Tschernobyl passiert war, nicht auch ein Containment zerstört hätte.) So konnten große Mengen an radioaktiven Stoffen in die Atmosphäre entweichen. Nachdem ein Teil des Dachs abgesprengt wurde, entzündete sich durch die hinzuströmende Luft der Graphit-Moderator, der tagelang brannte.
203 Menschen wurden sofort ins Krankenhaus eingeliefert, von denen 31 starben. Die meisten davon waren Feuerwehrleute oder beim Rettungsdienst, und hatten versucht, den Unfall unter Kontrolle zu bringen -- ohne sich der Gefahren bewusst zu sein, die die radioaktive Strahlung mit sich brachte. 135.000 Menschen wurden aus der Umgebung evakuiert, darunter 45.000 aus der nahegelegenen Stadt Pripyat.
Nach Schätzung der Weltgesundheitsorganisation (WHO)
haben sich rund 800.000 Menschen an den Aufräumarbeiten nach der Katastrophe beteiligt. Davon sind bis Ende 1999 schätzungsweise mehr als 50.000 an
Strahlenschäden bzw. Suizid gestorben.
Nach Auswertungen des Münchener Umweltinstituts starben allein in Deutschland im Jahre 1987 vermutlich mehr als 300 Neugeborene in Folge des Unfalls.
Siehe auch: Kernreaktor, Strahlung, AtomkraftgegnerDie Katastrophe von Tschernobyl
Alternativszenarien
Vergleich zu anderen Reaktortypen
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