Kernschmelze

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Als Kernschmelze bezeichnet man einen Vorgang in einem Kernreaktor, bei dem sich die Brennstäbe im Reaktorkern unkontrolliert erhitzen und verschmelzen. Eine Kernschmelze kann auftreten, wenn Reaktorkühlung und Sicherungssysteme ausfallen. Bei einer Kernschmelze handelt es sich um einen ernstzunehmenden Unfall, bei dem radioaktives Material unkontrolliert aus dem Reaktor in die Umgebung gelangen kann.

[Bearbeiten] Ablauf einer Kernschmelze

Druckwasserreaktoren und Siedewasserreaktoren werden über Steuerstäbe gesteuert, die den Neutronenfluss zwischen den Brennelementen (zu Gruppen zusammengefasste Brennstäbe) regeln. Bei Ausfall der Kühlung, der Brennstabsteuerung oder durch andere Unfallursachen kann die Nachzerfallswärme die Brennelemente so erhitzen, dass sie sich verbiegen. Wenn dieser Zustand lange genug anhält, kann der Kernbrennstoff schmelzen und am Boden des Reaktorbehälters zusammenlaufen.

Im Endstadium könnte der geschmolzene Kern sich schlimmstenfalls durch den Druckbehälter und sämtliche Reaktorhüllen fressen, das Grundwasser erreichen und somit große Mengen radioaktive Stoffe freisetzen (China-Syndrom).

[Bearbeiten] Folgen

Die anderen Folgen der Kernschmelze, wie Dampf- und Wasserstoffexplosionen, gehen typischerweise mit einer Kernschmelze einher, setzen sie aber nicht voraus.

Eine besonders schwerwiegende Variante des Unfallablaufs ist die Hochdruckkernschmelze, wenn es nicht gelingt, in der ersten Zeit den Druck im Reaktor stark abzusenken. Es wäre dann möglich, dass der glühende oder brennende Reaktorkern die Wand des Reaktorbehälters stark schwächt und unter gleichzeitigem, auch explosionsartigem Druckanstieg (z.B. durch eine Knallgasexplosion oder schnelle Verdampfung) die Reaktorhülle beschädigt und radioaktives Material freigesetzt wird.

[Bearbeiten] Vermeidung von Kernschmelzen

Bei neueren Reaktorkonstruktionen sollen spezielle Vorrichtungen (Core Catcher) den Reaktorkern bei einer Kernschmelze auffangen und die Freisetzung des Spaltstoffinventars verhindern.

Aufgrund der verheerenden potenziellen Folgen einer Kernschmelze wird mittlerweile, vor allem im asiatischen Raum, erfolgreich der Betrieb inhärent sicherer Reaktoren, speziell von dezentralen PBMR mit reduzierter Leistung erprobt. Für sämtliche derzeit in Europa betriebenen kommerziellen Kernreaktoren allerdings gilt, dass die Gefahr einer Kernschmelze durch zusätzliche Sicherheitsmaßnahmen zwar verringert, aber nicht prinzipiell ausgeschlossen werden kann.

[Bearbeiten] Bekannte (partielle) Kernschmelzen

Am 26. April 1986 ereignete sich im Block 4 (graphit-moderierter Druckröhrenreaktor) des Kraftwerks von Tschernobyl ein katastrophaler Reaktorunfall. Nach einer Knallgas(Wasserstoff-/Sauerstoff)-Explosion innerhalb des Graphitkerns und nachfolgendem Brand des Graphits wurde eine große Menge radioaktiver Stoffe freigesetzt. Diese Katastrophe ist als der zweitschwerste der nuklearen Zwischenfälle der Geschichte bekannt.

Auch Reaktoren "westlicher" Bauweise waren schon von Kernschmelzunfällen betroffen. Am 28. März 1979 fiel im Kernkraftwerk auf Three Mile Island bei Harrisburg (Pennsylvania) im nichtnuklearen Teil eine Pumpe aus. Da das Versagen des Notkühlsystems nicht rechtzeitig bemerkt wurde, war einige Stunden später der Reaktor nicht mehr steuerbar. Eine Explosion konnte durch Ablassen radioaktiven Dampfes in die Umgebung verhindert werden. Untersuchungen des Reaktorkerns, die unfallbedingt erst drei Jahre nach dem Unfall möglich waren, zeigten eine Kernschmelze, die allerdings noch vor dem Durchschmelzen des Reaktorgebäudes zum Stehen gekommen war.

In der Schweiz kam es 1969 bei einem experimentellen Reaktor nahe Lucens zu einem schwerwiegenden Unfall. Ein durch Korrosion bedingter Ausfall der Kühlung führte zur Kernschmelze und zum Brennelementebrand mit anschließender Freisetzung aus dem Reaktortank. Die Radioaktivität blieb im Wesentlichen auf die Kaverne und das umliegende Stollensystem beschränkt. Die Aufräumarbeiten im versiegelten Stollen dauerten bis 1973 bzw. 2003.