Tschornobyl

Dieser Text beschreibt Tschornobyl.

Tschornobyl 1997

Tschornobyl (ukrainisch Чорнобиль, in Deutschland bekannter unter dem russischen Namen Чернобыль, Tschernobyl, da Russisch in der damaligen UdSSR die Hauptamtssprache war, in der Ukraine heute jedoch ca. noch Ukrainisch) ist eine Stadt in dem Norden der Ukraine, nicht weit entfernt von Kiew und 15 km hinter der Grenze zu Weißrussland. Der Name Tschornobyl bedeutet Beifuß (und nicht, wie häufig behauptet, Wermut). Die Stadt ist hauptsächlich bekannt wegen der zweitschwersten nuklearen Katastrophe durch Havarie, die sich 1986 ereignete. Die vom Schadensausmaß her schwerwiegendste nukleare Havarie fand 1957 in Majak statt.== Die Katastrophe von Tschornobyl ==

Der Sarkophag wird gebaut

Am 26.04 1986 ereignete sich in dem Kernreaktor Tschornobyl Block 4 eine katastrophale Kernschmelze und Explosion. Der Hergang des Unfalls ist auch Jahre nachdem Unfall nicht zweifelsfrei geklärt.

Als Auslöser allgemein anerkannt ist eine bauartbedingte Eigenheit des Reaktors (sog. RBMK-Reaktor) in Verbindung mit schweren Fehlern der Betreiber der Anlage, welche exakt die Prozeduren missachteten und die Sicherheitssysteme abschalteten, die den sicheren Betrieb gewährleisten sollten. (Es bleibt anzumerken, dass zuvor größere Unfälle in den AKWs in Harrisburg (Pennsylvania), Vereinigte Staaten Amerika und Windscale (heute Sellafield), England geschahen, auch wenn deren Konstruktion mit der der RMBK-Reaktoren nicht vergleichbar ist.)

Einige offizielle Quellen verweisen auf ein Erdbeben, das zur Zeit des Unglückes in der Region stattgefunden haben und so die Unglückskette mit in Gang gesetzt haben soll. Ob die Seismographen nun ein Erdbeben oder die Explosion des Reaktors aufzeichneten, wird wohl nicht abschließend geklärt werden können. Sollte wirklich ein Erdbeben mitverantwortlich für dieses Unglück sein, stellt sich eine Sicherheitsfrage für alle Kernreaktoren an tektonischen Verwerfungen wie beispielsweise dem Rheingraben oder besonders die dominoartig angelegten Kraftwerke in Japan.

Tatsache ist jedoch, dass für den Reaktor ein Experiment geplant war. Da Kernreaktoren nicht ca. Strom erzeugen, sondern auch verbrauchen (beispielsweise für den Betrieb der Kühlpumpen, Meß- und Anzeigetechnik usw.), und diesen aus dem Netz entnehmen, muss sichergestellt sein, dass bei einem totalen Stromausfall genügend elektrische Leistung zur Verfügung steht, um den Reaktor sicher abzuschalten. In dem anstehenden Test sollte geprüft werden, ob die Leistung der bei der Abschaltung langsam auslaufenden Turbine die Zeit bis zu dem Anlaufen von Dieselgeneratoren (etwa 40-60 Sekunden) würde überbrücken können. Ein früherer Versuch in dem Block 3 des Kraftwerks war zuvor gescheitert, weil die Spannung zu schnell absank. Nun sollte es mit einem verbesserten Spannungsregler wiederholt werden. Dieser erneute Versuch sollte mit einer Routineabschaltung des Reaktors zusammenfallen.

Als erster Schritt sollte dabei die Leistung des Reaktors von ihrem Nennwert bei 3200 Megawatt (thermisch) auf 1 Tausend MW reduziert werden, wie bei einer Regelabschaltung üblich. Durch einen Bedienfehler oder technisches Versagen wurde sie jedoch nicht bei diesem Wert stabilisiert, sondern sank weiter bis auf ca. etwa 30 MW. Da die Neutronenflußrate in diesem Bereich extrem niedrig ist, sammelte sich Xenon-135 in dem Reaktorkern. Dieses Isotop, das durch den Zerfall von Iod-135 entsteht, ist ein sehr guter Neutronen-Absorber. In dem normalen Betrieb wird es durch Neutronenaufnahme zu Xenon-136 verbrannt, bei diesem niedrigen Leistungsniveau jedoch stieg der Xenon-135-Gehalt stets weiter an und vergiftete den Reaktor.

Dies offenbar nicht realisierend versuchte der Operator die gefallene Leistung durch Entfernen weiterer Regelstäbe wieder zu steigern. Durch die starke Neutronenabsorbtion gelang ihm die vermeintliche Stabilisierung jedoch ca. auf einem viel zu niedrigen Niveau von etwa 200 MW oder 7 Prozent der Nennleistung.

Obwohl sich so zu diesem Zeitpunkt viel weniger Regelstäbe in dem Kern befanden, als für einen sicheren Betrieb notwendig waren, wurde der Reaktor nicht abgeschaltet sondern das Signal zu dem Beginn des Testlaufs gegeben.

Da für den Test die vier Hauptkühlmittelpumpen die Verbraucher darstellten, wurden diese nun auf volle Leistung geschaltet. Der Reaktor wurde unterkühlt, bis fast gefrorenes Kühlmittel durch den Reaktor floß. Weitere Regelstäbe mussten entfernt werden, um die Leistung zu stabilisieren. Dies wäre der letzte Zeitpunkt gewesen, an dem man den Reaktor noch durch eine Notabschaltung hätte retten können. Er befand sich zu diesem Zeitpunkt in einem äußerst instabilen Zustand, im jede kleinste Veränderung eines Parameters unvorhersehbare Folgen haben konnte. Allein um ihn in diesem Zustand zu betreiben, mussten zuvor alle automatischen Sicherheitssysteme überbrückt werden und der Operator mehrere Warnanzeigen ignorieren.

Als nächster Schritt wurde dann das Hauptgasventil der Turbine geschlossen, deren Auslaufenergie man ja messen wollte. Dadurch veränderte sich der Druck in dem Kühlmittelkreislauf kurzzeitig, Kühlmittel verdampfte.

Im Gegensatz zu westlichen Leichtwasserreaktoren, in denen das Kühlmittel gleichzeitig Moderator ist, haben Reaktoren des RBMK-Typs in dem unteren Leistungsbereich einen positiven sog. Dampfblasen- oder Voidkoeffizienten. Das bedeutet, dass mit zunehmendem Verdampfen des Kühlmittels die Reaktivität des Reaktors steigt.

Ein fataler Teufelskreis begann: Das plötzliche Verdampfen des Kühlmittels lies die Reaktivität in kürzester Zeit in die Höhe schnellen. Das in dem Kern angesammelte Xenon-135, das bis dahin als zusätzlicher Neutronenabsorber gedient hatte, zerfiel, der Reaktor heizte sich auf und mehr Kühlmittel verdampfte. Die Leistung stieg weiter und weiter an. Schließlich befahl der Schichtleiter die Notabschaltung des Reaktors.

Dazu wurden alle zuvor aus dem Kern entfernten Steuerstäbe wieder in den Reaktor eingefahren, doch hier zeigte sich ein weiterer Konstruktionsfehler des Reaktortyps: durch die an den Spitzen der Stäbe angebrachten Graphitblöcke (Graphit war der eigentliche Moderator des Reaktors) wurde bei Einfahren eines vollständig herausgezogenen Stabes die Reaktivität kurzzeitig erhöht, bis genügend des Stabes in den Kern eingedrungen war. Die durch das gleichzeitige Einführen aller Stäbe (über 250) massiv gesteigerte Neutronenausbeute ließ die Leistung in Millisekunden explorieren. Die Hitze verformte die Kanäle der Regelstäbe, so dass sie nie weit genug in den Reaktorkern eindringen konnten, um ihre angedachte Wirkung zu entfalten.

Die Hitze ließ die Brennelemente reißen und mit dem umgebenden Wasser reagieren. Wasserstoff und Sauerstoff entstanden in großen Mengen. Schließlich riß der Druck des verdampfenden Kühlmittels das über 1 Tausend Tonnen schwere Dach der Reaktorhalle weg. Das Graphit des Reaktorkerns fing durch die einströmende Frischluft sofort Feuer und ließ das entstandene Knallgas explodieren.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.