Radioaktivität Teil 2

Kernspaltung Uran 235 kann durch langsames Neutron gespalten werden  enorme Energiefreisetzung

Die Kettenreaktion im AKW Bei der Kernspaltung freiwerdende langsame Neutronen können weitere Urankerne spalten Dabei wächst die Zahl der Neutronen und damit der Kernspaltungen lawinenartig; es entsteht eine Kettenreaktion  ATOMBOMBE. Im Kernreaktor verhindert die geringe Konzentration an spaltbarem Uran in den Brennelementen eine explosionsartige Kettenreaktion. Neutronenabsorbierende Steuerstäbe sorgen für eine gesteuerte Kettenreaktion und somit eine gleichmässige Wärmeproduktion auch Wasser (Kühlwasser; gleichzeitig auch Moderator) absorbiert Neutronen teilweise

Spaltung eines Uran – 235 Kerns in einem Reaktor mit langsamem Neutron Abbremsung  MODERATOR (Wasser, Graphit)‏ Steuerstab für Leistungsregelung  Neutronen werden absorbiert bzw. „eingefangen“

Reaktor – Prinzip - Steuerung

Schnelle Neutronen werden von Uran 235 nicht aufgenommen Moderator  Abbremsen der schnellen Neutronen zur Aufrechterhaltung der Kernspaltung Uran Atomkern kann nur langsame Neutronen aufnehmen  Spaltung des Kerns Schnelle Neutronen werden von Uran 235 nicht aufgenommen  Schnelle Neutronen im „schnellen Brüter  darf daher kein Wasser verwenden

Inhärente Sicherheit bei Reaktoren mit Wasser - Moderator Neutronen werden in Wasser zT auch absorbiert  daher muss angereichertes Uran-235 in AKW verwendet werden

Eingefahrene Steuerstäbe bremsen Reaktion durch Absorption der Neutronen

RBMK Reaktortyp in Tschernobyl  Graphit als Moderator

Schnelle Brüter Kernreaktor, dessen Kettenreaktion durch schnelle Neutronen aufrechterhalten wird und deshalb keinen Moderator benötigt. Nicht spaltbares U-238 („Brutstoff“) wird unter Neutroneneinfang und nachfolgender Beta-Zerfälle in den Spaltstoff Pu-239 umgewandelt. Uran 238 kann auch schnelle Neutronen aufnehmen. Es kann insgesamt mehr Pu-239 erzeugt („gebrütet“) werden als für Energiegewinnung verbraucht wird.

„Westliche“ Reaktoren – mehrstufiges Sicherheits- und Barrierensystem

RBMK Reaktor Tschernobyl Reaktorhalle – Blick auf den Reaktor

Unfallablauf, Ursachen und Hintergründe Der Unfall in Tschernobyl im Jahre 1986 ereignete sich während eines Tests, bei dem geprüft werden sollte, ob bei einem Stromausfall die Rotationsenergie der Turbine noch übergangsweise zur Stromerzeugung genutzt werden kann, bis die Notstromaggregate hochgelaufen sind. Beim Reaktorunfall von Tschernobyl konnte die Kettenreaktion des überhitzten Reaktors nicht mehr unterbrochen werden; der Graphit behielt seine moderierenden Eigenschaften, und somit wurde die Leistungserzeugung bis zur Kernschmelze aufrechterhalten. Der größte Schaden entstand aber, weil der Graphit (reiner Kohlenstoff) brannte und die heißen Rauchgase die radioaktiven Partikel mit in große Höhen transportierten.

Der Tschernobyl-Reaktor RBMK-Reaktor Konzeption dieser Reaktoren und reaktorphysikalische Auslegung mit schwerwiegenden Nachteilen: Die RBMK-Reaktoren haben keine druckfeste und gasdichte Hülle (Containment)‏ Defizite bei den Sicherheitseinrichtungen und Notkühlsystemen Automatische Schnellabschaltung und Überhitzungsschutz kann überbrückt werden kurzfristiger Leistungsanstieg bei Abschaltung (bei Einfahren Steuerstäbe) wegen Graphitspitzen (Moderatorwirkung) bei Steuerstäben Leistungs- und Temperatursteigerung bei Kühlmittelverlust (Wasser)‏ Positiver Dampfblaseneffekt beim Graphitmoderator: Das Entstehen von Dampfblasen führt bei diesem Reaktortyp zur Leistungserhöhung Entstehen beim Tschernobyl-Reaktor aufgrund einer Leistungserhöhung oder bei mangelnder Kühlung in den Druckröhren Wasserdampfblasen, stehen mehr Neutronen für die Spaltung zur Verfügung, aber die für die Kettenreaktion so wichtige Moderation findet weiterhin durch den Graphitmoderator statt. Obwohl die technischen Mängel der RBMK-Reaktoren einzelnen sowjetischen Fachleuten bekannt waren, wurden sie vor dem Unfall weder beseitigt noch in Form entsprechender Betriebsbeschränkungen den Betriebsmannschaften bewusst gemacht.

Leistung steigt in wenigen Sekunden von 200 MW auf >3.200 MW  extreme Hitzeentwicklung in Druckröhren  Wasserstoffexplosion

Zur unmittelbaren Bekämpfung des Brandes und zur Abdeckung des offenen Reaktorkerns wurden das Betriebspersonal des Reaktors, Feuerwehrleute sowie Armeeangehörige, z.B. Hubschrauberpiloten, eingesetzt. Dieser Personenkreis erhielt zum Teil sehr hohe Strahlendosen. Etwa 300 Personen wurden in Krankenhäuser gebracht, 134 Personen zeigten Symptome einer akuten Strahlenkrankheit mit Schwäche, Erbrechen und Schwindel sowie Hautverbrennungen. Trotz intensiver medizinischer Bemühungen, zum Teil mit Knochenmarktransplantationen in Spezialkliniken in Moskau und Kiew mit Hilfe amerikanischer Ärzte, starben 28 Personen an der Strahlenkrankheit und den erlittenen Brandverletzungen. Die Körperdosen betrugen bis zu 13 Sv (bei einer Körperdosis von 4 Sv beträgt die Überlebenschance etwa fünfzig Prozent).

Tschernobyl - Super-Gau In den folgenden Monaten kamen sogenannte "Liquidatoren" nach Tschernobyl (Soldaten, Studenten und "Freiwillige"), die das Kraftwerk dekontaminierten, weitere Gefahrenquellen eliminierten und schließlich den Sarkophag umbauten, der heute den explodierten 4. Block umschließt. Die Zahlenangaben zu den eingesetzten Personen schwanken zwischen 600.000 und 1,2 Millionen Menschen.