Dampf im Kessel: Druck- und Siedewasserreaktoren

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Kommentare

Ein Kohlekraftwerk und eine Wiese. Welten, die aufeinander prallen.

Nachtrag: Dieser Artikel wurde am 17. März aktualisiert. Es finden ein paar nachgefragte Informationen Erwähnung, es wurden Aktualisierungen an die Situation eingebaut.
Kinder, da ist ganz schön was los in Japan. Aus aktuellem Anlass, aber auch weil wir es prinzipell ganz Interessant finden, ein paar Informationen zu Druck- und Siedewasserreaktoren und deren Kühlsystem. Zu unserem Hintergrund: wir haben im Zuge unseres Physikstudiums Reaktortechnik als Nebenfach gewählt.

Atomkraftwerk. Das ist das graue Dingen hinten auf der Kuhwiese, wo die dreiäugigen Fische produziert werden und günstige Energie rauskommt. Und je nach dem, wen man fragt, sind die Dinger super oder super bescheuert. So wie Karneval oder Oliven.
Nach dem Erdbeben in Japan haben die Kraftwerksanlagen von Fukushima arge Probleme mit der Kühlung bekommen und man spricht mit schnell ändernden Wissensgehalt in Bezug auf Fukushima I von eingetretener Kernschmelze und Super-GAU, dem Super-»größten anzunehmenden Unfall«. Das Super deutet an, dass es bei dem Unfall unkontrollierbar wird und die Umgebung in Mitleidenschaft gezogen wird. In der Debatte darum, was da eigentlich passiert, ist ziemlich viel Kuddelmuddel mit technischen Details involviert. Kurze Erklärungen gibt es zwar mittlerweile, wer aber mehr Hintergrundwissen haben möchte, muss sich direkt an Fachliteratur etc. wenden.

Es folgt ein Versuch, diesen Misstand auszugleichen.

Kettenreaktion im Kernkraftwerk

Fangen wir ganz vorne an. Die Energie in einem Kernkraftwerk kommt aus der radioaktiven Umwandlung des verwendeten Brennstoffs. Radioaktiv bedeutet, dass da was strahlt — auch wenn es nicht grün-leuchtend ist. Die Strahlung trägt Energie huckepack, die sie wieder ablädt, wenn sie auf etwas trifft1. Im Allgemeinen wird es dann warm, so wie die Bremsen am Auto heiß werden, wenn ihr mal wieder für ein kleines süßes Kätzchen bremst.

Reaktorkern eines Kraftwerks. Von Vattenfall auf flickr.

Im Kernkraftwerk nutzt man bei radioaktiven Zerfällen den Turbo-Modus und schafft Rahmenbedingungen, sodass eine Kettenreaktion entsteht. Die läuft so ab: Atomkern A zerfällt in zwei kleinere Kerne sowie ein paar Neutronen. Die Neutronen gehen auf die Reise und finden irgendwann einen weiteren Atomkern A, den sie wiederum zum Spalten anregen. Die dabei freiwerdende Energie heizt das Kühlmittel auf, das dann (eventuell über Zwischenschritte) eine Turbine antreibt und elektrische Energie erzeugt.

Jetzt ist es aber so, dass die Neutronen, die Kern A bei der Spaltung abgibt, nicht dafür geeignet sind, einen weiteren Kern zu spalten. Sie sind zu schnell und rauschen einfach an potentiellen Spaltkernen vorbei. Wusch! Wie ein übereifriger Redner in einer Talkshow muss ein Moderator eingreifen, damit die Show weiterlaufen kann. Im Kernkraftwerk sorgt ein Moderator dafür, dass die Neutronen so langsam werden, dass sie einen weiteren Kern spalten können.

Kurze Zusammenfassung: Damit die Kettenreaktion läuft brauchen wir einen Moderator, damit wir die Energie nutzen können (und es nicht zu heiß wird) brauchen wir einen Kühlkreislauf.

Prinzip bei Druck- und Siedewasserreaktoren

Wie ein Kernkraftwerk im Detail realisiert wird, hängt erstmal vom verwendeten Konzept ab. Häufig verbreitet sind Druck- und Siedewasserreaktoren (DWR bzw. SWR)2, die auch die Funktionsweise aller in Deutschland und Japan betriebenen Kraftwerke darstellen. Die kritischen Reaktoren in Fukushima sind übrigens Siedewasserreaktoren.

Schema eine SWRs. Aus der Wikipedia.

Sowohl SWR, wie auch DWR, benutzen Wasser für den Kühlkreislauf, das dabei verdampft und eine Turbine antreibt. Beim SWR kommt nur ein interner Kühlkreislauf zu tragen, bei dem das Wasser an den Brennelementen vorbeigepumpt wird und direkt dort verdampft — siehe Abbildung rechts. Der Wasserdampf wird zu einer Turbine geleitet, und anschließend mit einem externen Kühlkreislauf zum Kondensieren gebracht. Beim DWR ist ein Kreislauf zwischengeschaltet, so dass das Wasser aus dem Reaktor wegen höherem Druck nicht verdampft und somit keine Turbine antreibt. Erst der zweite Kreislauf wird zum Verdampfen gebracht und erzeugt die Energie.

Schema eines DWRs. Hier bereits erkennbar: Der zusätzliche Wasserkreislauf. Bild aus der Wikipedia.

Das Wasser hat neben der erfrischenden und kühlenden Wirkung auf den Kern auch noch eine andere nette Eigenschaft: es kann Neutronen gut abbremsen und stellt somit gleichzeitig den Moderator des Reaktors dar. Wie intensiv das Wasser moderieren soll wird zum einen über den Aufbau bestimmt (Abstand der Brennstäbe zueinander) und zum anderen über Zusätze wie Borsäure. Bor ist ein Neutronengift und nimmt sehr gerne Neutronen aus der Umgebung auf *schlürp*. Man kann es sich wie die Katzenhaarrolle für die Kleidung vorstellen: die Haare bleiben dran kleben und man fühlt sich wieder gut.

Und jetzt kommt das Superfeature, das Steve Jobs erst im siebten Update einführen würde: Wird der Reaktor im Regelbetrieb zu heiß, weil wasauchimmer, entstehen mehr Bläschen mit Wasserdampf, die natürlich eine geringere Dichte als flüssiges Wasser haben. Geringere Dichte bedeutet aber auch weniger Moleküle, die die Neutronen moderieren können und somit zuviele schnelle Neutronen. Die Folge ist, dass die Kettenreaktion nicht mehr so gut läuft, die Reaktivität sinkt und der Brennstroff abkült.

Wieder in Kürze: Druck- und Siedewasserreaktoren laufen mit Wasser. Das kühlt und moderiert gleichzeitig und vor allem reguliert (in Maßen) automatisch die Intensität der Kernreaktionen. Voll supi. Eigentlich.

Notfalleinrichtungen bei Störungen

Aber natürlich ist nicht alles immer easy-peasy, ein Kraftwerk muss auch das ein oder andere Ereignis überstehen, ohne Gefahren für die Umwelt darzustellen. Dass sich die Intensität der Kernreaktionen in gewissem Maße selber regelt ist dabei schonmal ein guter Anfang. Hilft aber im Zweifelsfall nichts, denn es ist genug Brennmaterial vorhanden, um auch mit wenig Moderator noch genug rumzustänkern.

Stabfahrvorrichtung des Baseler Forschungsreaktors. Bild von flickr.

Kommt es zu einer Notabschaltung, werden auf verschiedene Weisen massiv Neutronengifte in den Reaktorkern gebracht. Borsäure wird dem Kühlwasser in großen Mengen beigefügt und Regelstäbe werden in den Kern eingebracht. Hä? Regelstäbe? Regelstäbe bestehen aus Neutronengiften wie Bor oder Cadmium und befinden sich in Führungen zwischen den Brennstäben und normalerweise außerhalb des Reaktorkerns oder sind zur Regelung der Reaktivität nur teilweise eingefahren.
Bei Druckwasserreaktoren werden sie üblichweise oberhalb des Kerns mit elektronischen Klammern gehalten, die beim Ausfallen des Stroms die Regelstäbe sofort herunterfallen lassen. Bei Siedewasserreaktor klappt das Konstruktionsbedingt nicht so gut (der Dampf, der nach oben weggeht), so dass die Stäbe hier von unten elektrisch eingefahren werden.

Ist der Reaktor abgeschaltet heißt das aber erstmal nur, dass die Kettenreaktion unterbrochen wurde. Da die Zerfallsprodukte in den Brennstäben aber auch ohne Kettenreaktion noch radioaktive Strahlung und somit Wärme absondern, kann man nicht einfach ein Täßchen Kaffee trinken gehen. Die Kühlung muss weiter sichergestellt werden, sonst wirds dem Reaktor was warm.
Weil das Wasser mit Pumpen in den Kern befördert wird, braucht man dafür Strom. Für die Primärkreis-Pumpen pro Stück alleine etwa 7 MW3! Sollte der ausfallen, weil (wie jetzt gerade in Japan) nicht nur das eigene Kernkraftwerk sondern auch alle Kraftwerke in der Umgebung abgeschaltet wurden, muss der Strom woanders herkommen.
Die erste Stufe sind Notstromaggregate. So wie ein Krankenhaus sich im Zweifelsfall auch selber mit dem Nötigsten an Strom versorgen kann, sollen die Geräte den Kühlkreislauf sicherstellen. In Fukushima sind diese erst korrekterweise angesprungen, mit Eintreffen des Tsunamis aber abgesoffen4.
Dann tritt Stufe zwei der Notstromversorgung in Kraft: Batterien. Aber wie euer iPhone auch irgendwann wieder an die Steckdose will, so wollen auch die Batterien der Pumpen irgendwann nicht mehr. Und dann wirds heikel.

Zusammengefasst: Reaktoren haben durchaus ausgeklügelte Notfalleinrichtungen, insbesondere für die Schnellabschaltung. Auf lange Sicht wird aber Strom benötigt.

Aussetzen des Kühlkreislaufs und die Kernschmelze

Setzt der Kühlkreislauf aus, wirds warm. Soweit recht einfach.
Die Kettenreaktion ist gestoppt, es kommt also nicht knüppel-dicke mit der Wärme. Trotzdem sind in den ersten Tagen noch bis zu 5% der Norm-Leistung vorhanden5 und die Temperatur steigt kontinuierlich und bringt immer mehr Wasser zum Verdampfen. Dadurch steigt der Druck im Reaktorkern, der kontrolliert abgelassen werden kann, um ein Platzen zu vermeiden. Das Problem dabei: da steht keiner und dreht an einem Rädchen, das geht über elektrisch gesteuerte Ventile. Und die brauchen ebenso Strom. Aber nehmen wir mal an, wir haben noch ein bisschen Rest in der Leitung und können nachregulieren. Um ein Austreten in die Umwelt zu vermeiden, ist der Reaktorkern und beim DWR der erste Kühlkreislauf in einem überdruckresistenten Sicherheitsgebäude eingeschlossen (das sog. Containment, siehe die Abbildung des DWR weiter oben). Aber auch so ein Sicherheitsgebäude hat seine Grenzen, so dass auch hier irgendwann kontrolliert abgelassen werden muss.

Wird hoffentlich nicht benötigt werden: Ein Sicherheitsraum. Bild von holycalamity auf flickr.

Das ist schon ziemlich blöd, aber die Stoffe, die dort in die Umwelt kommen, sind nur relativ kurz radioaktiv schädlich (maßgeblich Stickstoff-16). Viel schlimmer ist der Kram, der noch im Reaktor ist. Und der hört mit seiner Nachzerfallswärme ja nicht auf, nur weil wir Druck ablassen.
Durch das verdampfende Wasser sinkt der Wasserstand, der zum Teil mit Ausgleichsbehältern wiederhergestellt werden kann. Mehrere redundante Systeme sollen dafür sorgen. Aber auch die sind irgendwann leer. Und benötigen ebenfalls Strom.

Kann man also innerhalb der ersten Stunden nach Kühlungsausfall diese nicht wieder in Gang setzen, ist es möglich, dass der Brennstoff so heiß wird, dass erst die Tragestrukturen aus Zirkaloy und schließlich auch der Brennstoff selber schmelzen6: die Kernschmelze. Spätestens jetzt darf man laut »FUCK!« rufen.
Sie ist nämlich aus zwei Gründen gefährlich: Erstens kann sie sich regelrecht durch Druckbehälter und Sicherheitsgebäude fressen und schließlich Boden und Grundwasser kontaminieren. Nicht gut.
Noch weniger gut ist zweitens: hat man es vor der Kernschmelze nicht geschafft, den Druck im Druckbehälter ausreichend zu senken, kann es durch die Abschwächung der Konstruktion zu einer Explosion kommen. Häufig entsteht vom Restkühlwasser Wasserstoff, dass durch eine Knallgasexplosion dem ganzen noch ein gutes Stück mehr Wumms gibt. Spätestens hier ist man beim Super-GAU angelangt: Radioaktives Material wird bei der gewaltigen Explosion in die Umwelt und insbesondere hoch in die Atmosphäre abgegeben. Man hat also nicht nur die nähere Umgebung verseucht sondern mit ein bisschen Pech beim Wind ganze Gegenden.

Das gilt es natürlich möglichst zu vermeiden. Glücklicherweise muss es selbst bei einer Kernschmelze nicht dazu kommen. Der Druckbehälter ist ziemlich stabil und ist selbst beim Unglück in Tschernobyl nicht vollständig geschmolzen. Schafft man also irgendwie eine äußere Kühlung her7, kann es ausreichen, die Schmelze im Behälter zu halten.
Leider (oder zum Glück!) sind Erfahungswerte auf dem Gebiet spärlich und Vorhersagen in solch extremen Bereichen schwierig. Daher kann man nicht darauf bauen, dass die Schmelze nicht austritt.

Dummerweise sind gerade ältere Kernkraftwerke nicht unbedingt super auf ein ‘Durchbrennen’ der Kernschmelze vorbereitet. Bei neueren Konzepten wie der Weiterentwicklung des Druckwasserreaktors, dem Europäischen Druckwasserreaktor (EPR), gibt es eine Auffangwanne, die eine eventuelle Kernschmelze zurückhalten soll. Daneben gibt es dann noch weitere, verfeinerte Sicherheitskonzepte, die ein Austreten von radioaktiven Stoffen vermeiden sollen.

Helfen tut einem das bei der aktuellen Situation in Japan natürlich nichts. Dort kam es nach dem Ausfall der Kühlsysteme zu drei Wasserstoffexplosionen, die die Reaktorgebäude beschädigt haben. Aber trotzdem mittlerweile vier Tage vergangen sind, ist eine genaue Beurteilung der Lage immer noch schwierig.
Mehr dazu z.B. bei Jörgs Linksammlung oder natürlich bei uns (auch die Kommentare lesen!).

  1. Daher ist es auch so schädlich für uns: Ein Strahlungsquant trägt genug Energie, um die DNA in unseren Zellen zu verändern so dass unser Körper durcheinander kommt und irgendwann die weiße Fahne hißt. []
  2. Alternativ gibt es den letztens schon erwähnten Brutreaktor, den in Hamm-Uentrop gebauten aber nie benutzten Hochtemeraturreaktor oder ein RBMK-Reaktor, wie er häufig in Russland gebaut wurde. []
  3. Es gibt aber auch noch Notfallkreisläufe für die Nachzerfallswärme, die mit weniger auskommen. []
  4. Vermutlich, im Ergebnis waren sie jedenfalls aus. Und zufällig stand gerade ein Tsunami vor der Tür. []
  5. Konkrete Abschätzungen zur Nachzerfallswärme haben wir in einem extra Artikel behandelt. []
  6. Zirkaloy hat einen Schmelzpunkt etwa bei 2000°C, Uronoxid (UO2) bei 2870°C []
  7. in Fukushima benutzt man hierzu Meerwasser von außen []
Kurzlink
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123 Antworten auf Dampf im Kessel: Druck- und Siedewasserreaktoren

  1. André sagt:
    #101

    @Axel: In den Kommentaren zum anderen Artikel ist das erklärt worden. In der Kurzfassung: Durch die große Hitze kann Wasser in seine Bestandteile zerlegt werden. Das wird durch das Zirkonium, dass die Brenstäbe umgibt, chemisch begünstigt.

  2. Andi sagt:
    #102

    André hat den Artikel aktualisiert. Ein paar Informationen über Nachzerfallswärme und deren Handling.

  3. Hans Jonatan sagt:
    #103

    Es gibt für mich einige Diskrepanzen in den Meldungen, die ich nicht zuordnen kann.
    1. Wenn die Rede davon ist, dass das schon laufenden Notstromaggregat durch den Tsunami „abgesoffen ist“. Es gibt keine Berichte darüber, wie hoch der Tsunami das Gelände und die Gebäude des KKW geflutet hat und welche Schäden er angerichtet hat. Wenn Wasser in einen sicher verschlossenen Raum des Notstromdieselmotors eindringen kann, dann müssten eigentlich die Kontrollräume des KKW usw. auch geflutet gewesen sein. Keine Rede davon. Andererseits sehen die Verkehrsflächen im Gelände, gezeigt mit bereitgestellten Feuerwehren, völlig sauber und intakt aus, im Gegensatz zu den hinreichend gezeigten Gebieten, über die tatsächlich der Tsunami gegangen ist.
    Ich verweise auf die NZZ online „Überhitzung im AKW Fukushima „ mit einer Luftaufnahme, bei der ich mir nicht vorstellen kann, dass hier ein Tsunami gewütet hat. (dramatische Lage in Fukushima … html)
    2. Normalerweise hängen die abgebrannten Brennstäbe im Abklingbecken in einer Wassertiefe von ca 5 – 10 m Tiefe. Wenn sie auf einmal frei liegen sollen, müsste doch einmal erklärt werden, wo das Wasser darüber geblieben ist. Es heißt :“ das Abklingbecken von Block 4 trocken gefallen. Vermutet wird, dass – wenn überhaupt – nur noch wenig Wasser in dem Becken ist.“
    Selbst wenn dessen Kühlung ausgefallen ist, kann ich nicht nachvollziehen, dass das Wasser in der Größenordnung von 100 m3 verdampft sein soll. Kommt eigentlich nur ein Leck durch das Beben infrage. Aber von Schäden durch das Beben war meines Wissens überhaupt noch nicht die Rede.
    3. Es wurde verschiedentlich nach der Dauer der entstehenden Nachzerfallswärme gefragt, nicht aber eine direkte Antwort gegeben. Ich verweise auf den Artikel
    brkreislauf.pdf . In der Abb. 8.5: Abklingen von Wärmeleistung und Aktivität bei bestrahltem Kernbrennstoff
    sieht man, dass die Restwärme geschätzt nach etwa 1 Monat um eine Größenordnung sinkt. (Die Grafik ist ungenau, natürlich gibt es etliche Parameter, die hier eingehen).
    An anderer Stelle fand ich:“ nach einem Jahr noch ca 0,5MW bei einem 800MW(elektr) Reaktor, log-Kurve“

    4.“ Im Abklingbecken hat offenbar die Kernspaltung wieder eingesetzt. Das erklärte der international tätige Atomgutachter“ Zitat aus BZ aktuell.
    Was ist das für ein Reaktorexperte und was sind doch die Reaktorkonstrukteure für Stümper, wenn sie die ausgebrannten Brennstäbe im Abklingbecken so anordnen, dass wieder eine überkritische Zone entsteht, in der die Kettenreaktion abläuft. Zumal wenn sie frei liegen, also der Moderator verschwindet. Na das würde ja für hunderte von AKWs dann auch zutreffen. Sollten doch allen Regierungen hier die Ohren klingeln.

    Jonny

  4. Tom sagt:
    #104

    Leider gibt es viel zu wenig Informationen, was sich im Detail abgespielt hat, von daher alles nur Spekulation.

    Zu 1.
    Es gab gleich am Tag danach Bilder “Vorher” und “Nachher” vom AKW Areal und da war vieles im Bereich des Hafens des AKW zerstört, Rohre zerfetzt etc.
    Ich kann mir gut vorstellen, dass neben eindringendem Wasser ins Notstromdieselhaus auch der enorme Druck des Wassers in die Kühlwassersystemen einiges zerstört haben.
    Zur Höhe des Wassers wurde ebenfalls am Tag 1 etwas gesagt. Das AKW wäre gegen einen Tsunami mit einer Welle von 6,5 m Höhe gewappnet gewesen. Das Wasser hatte eine Höhe von 7-7,5 m. Das reicht schon mal für ne rechte Überschwemmung und ebenfalls für einen satten Kurzschluß im Hochspannungsnetz der ein- und ausgehenden Stromversorgung.

    Zu 2.
    Es war die Rede davon, dass im Abklingbecken, bedingt durch das Erdbeben, Risse entstanden sind. Das würde den Wasserverlust erklären.

    Es kann auch gar nicht anders sein, als dass das Speisewassersystem entweder zerstört wurde (Verbindungen und Rohre) und auch für dieses System die Notstromversorgung nicht zur Verfügung stand. Denn Frischwasser stand und steht allem Anschein ja auch nicht zur Verfügung (vom Meerwasser mal abgesehen).

  5. André sagt:
    #105

    @Jonny: 2.: Vermutlich ist es nicht komplett verdampft, da die Blöcke 5 und 6 ähnlich bestückt waren und noch Wasser haben. Ein Leck halte ich auch wahrscheinlich. Auf etwas längere Sicht (Bereich von Wochen) ist aber auch das komplette Verdampfen möglich.

    3.: Zur Restwärme haben wir auch einen extra Artikel geschrieben. Das mit der Größenordnung pro Monat kommt ganz grob hin denke ich.

    4.: Ohne Neutronenabsorber und bei entsprechenden Temperaturen können die Kettenreaktionen wieder starten, das stimmt. Wenn also z.B. nur Wasser mit Borsäure die Reaktion verhindert hat, dann könnte es ausreichen, wenn das alles Verdunstet. Allerdings hat man dann keinen Moderator mehr, der die Kettenreaktion begünstigt.
    Insgesamt will ich mich da nicht zu einer konkreten Aussage hinreißen lassen, weil ich die genaue Konstruktion im Abklingbecken nicht kenne.

  6. chefin sagt:
    #106

    zu der Höhe der Tsunamiflut findet man auf folgendem Bild gute Information

    http://www.digitalglobe.com/downloads/featured_images/japan_earthquaketsu_fukushima_daiichirec_march17_2011_dg.jpg

    Rechts oben führt eine Strasse zu einem höher gelegenen Gebäude. Man erkennt auch die Damm-ähnliche Konstruktion zum Meer hin, das ursprüngliche gelände wurde wohl eingeebnet. An diesem Damm liegt eine Strasse, die zum Reaktorgebüde hibn plötzlich von grauem Asphalt auf braune Erde wechselt. Man erkennt recht gut das es hier Schwemmschlamm ist durch Wasser hingetragen. Leider kenne ich die genaue höhentopologie des Geländes nicht um daraus die Fluthöhe abzuschätzen.

    Aber man kann sich folgende Bilder mal vor Augen halten: Am Tag nach dem Tsunami wurden Bilder von Überflutungen gezigt, unter anderem ein Filmclip eines Fischtravlers der unter der Brücke zerquetscht wurde. Dann beim schwenken erkennt man wo die Kamera stand und das weitere Menschen auf einem Balkon eines mehrstöckigen Hauses stehen. Alleine die Tatsache das diese Bilder uns erreicht haben, zeigt mir das dieses Haus nicht zerstört wurde. Den am Ende des Clips ist die Strasse vor dem Haus und das Erdgeschoss bereits von den Wassermassen erreicht. Es wäre dann zu diesem zeitpunkt oder 1-2 Minuten später zerstört worden oder es hält stand. Sowas entscheidet sich innerhalb von 1-2 Minuten. Beim zerstören hätten die Menschen auf dem Balkon wenig Überlebenschancen gehabt und schongarnicht ihr Aufnahmegerät gerettet beim fliehen um das Upzuloaden (ohne Handynetz, weil das mit ausgefallen ist wegen dem wasser). Und wenn es so passiert wäre, wäre es so ein sensationelles Glück, das es erwähnt worden wäre.

    Dieses Haus hat also den Wassermassen stand gehalten, um wieviel stabiler ist ein Reaktorgebäude?

    Wasser selbst kann das Haus nicht eindrücken, die Hausschäden die wir auf Aufnahmen gesehen haben stammen wenn sich Wasser mit Erde und Feststoffen (Autos, Trümmerteile) als kompakte Masse gegen ein festes Hinderniss stemmen und jetzt von Hinten der Wasserdruck auf diesen “Stempel” drückt. Das konnte beim AKW nicht passieren, da es direkt am Meer liegt und NUR Wasser auf die reaktoren zufliest. Erde und andere Feststoffe sind da wohl kaum gewesen. Und das gegen ein Gebäude das ausgelegt ist stabil zu bleiben selbst wenn es voll mit Wasser ist.

    Leider hatte man das für die Dieseltanks nicht so gut geplant. Und Treibstoff muss man nicht in dicken Hochdruckrohren transportieren, es reichen relativ einfache gummi-gewebe Schläuche (schau dir mal Tanklaster an beim befüllen der Tankstellen Tanks). Diese sind dann beim Tsunami abgerissen, die Tanks aus den Fundamenten gebrochen und die im Gebäude liegenden Diesel konnten nicht mehr anlaufen. Jetzt an diese Schadstelle in einer wasserstoff gefährdeten Anlage wieder Tanklaster anzuschliessen ohne ordentliche Kupplungen, während um die Menschen herum die Anlage explodiert…ich glaube das wollte keiner machen. Zumal man die Notdiesel auch wiederum nur per Strom (den man nicht hatte) starten könnte. Deswegen sind die bis jetzt noch nicht am laufen. Sie liegen auch zu nahe am Reaktorkern und an den Abklingbecken um dort vor Ort am Bedienpult vieleicht etwas zu erreichen.

    Das war wohl eines der Sünden, das die Anlage nicht Tsunamiresistent gebaut wurde und auch nie entsprechend nachgerüstet.

  7. Martin sagt:
    #107

    Das mit dem fehlendem Strom ist ja wohl mehr als unglaubwürdig. Mit Strom soll es alles wieder gehen?

    Ich habe es gleich nicht verstanden, warum man in 8h (da liefen ja angeblich die Batterien) keine Stromversorgung aufbauen kann. So eine NEA kriegt man doch ohne Probleme mit einem Hubschrauber transportiert…

  8. Tom sagt:
    #108

    Zum Anlassen der Notstromdiesel, die werden in aller Regel per Druckluft gestartet und die wenige Energie, die für die Steuerung notwendig ist, kommt normalerweise aus lokalen Batterien. Für mich kann daher nur die Spritversorgung ein Problem darstellen oder die Kühlung für die Diesel selbst.

    Ich glaube auch nicht, dass der Tsunami am AKW die Gebäude groß beschädigt hat, wenn man sich aber einen Einlassschacht und einen Auslasschacht (auf dem Bild gut erkennbar) anschaut und sich vorstellt, dass durch das Wasserbecken das ganze wie ein Druckkolben wirkt, wenn da eine Welle darauf trifft, so kann ich mir gut vorstellen, dass der enorme Gegendruck hier Turbinenräder der Pumpen zerlegt hat. Das würde für mich auch erklären, warum man hier so enorme Probleme mit der Inbetriebnahme einer vernünftigen Kühlung hat.

  9. chefin sagt:
    #109

    110KV Notstromer? Ich muss da echt lange suchen bis ich nur ein Prospekt dazu finde. Und den passenden Hubschrauber finde ich auch nicht auf die Schnelle.

    Sind ja nichtnur 1 oder 2 Tonnen, da kommt schon ein bischen was zusammen.

    Da ist das Problem mit dem Spritverbrauch sogar noch am leichtesten lösbar.

    Zu Deutsch: ja es sieht leicht aus, aber dort sind keinen CEE-Steckdosen um mal eben einen Dieselgenerator anzuschliessen. Ich muss da leider auch die 110kv einspeisen, die dann intern auf die jeweils benötigten Spannungen runter geregelt werden, weil ich an die Pumpen direkt nicht so ohne weiteres rankomme.

    Lt einem anderen Bericht sind es wohl FU-Geregelte Synchronmotoren. Die machen ohne FU nicht mal einen rucker selbst wenn ich volle Spannung anlege. Es nutzt also nichts, ein einzelnes Teil herbei zu schaffen, wenn das im zusammenspiel mit der Technik nicht passt. Und Kraftwerkstechnik ist nichts haushaltübliches.

    Und dazu kommt, das bisher kein Labor eine Kernschmelze simulieren konnte, um Erfahrungswerte zu sammeln. Unter den gegebenen Umständen haben die Verantwortlichen alles getan was möglich war. Die Fehler für diese Katastrophe wurden vor 30 Jahren schon gemacht und bis heute nicht korrigiert.

  10. Martin sagt:
    #110

    Einen Zweitakter mit Ottomotor meinte ich auch nicht…

    http://www.kirsch-energie.de/de/produkte/netzersatzanlagen/im-raum/offen/mtu.html

  11. Eng sagt:
    #111

    Wo ist jetzt eigentlich der Hauptblog zum Thema? Hier, oder der andere, oder gibt es noch welche?

  12. Tom sagt:
    #112

    Der im anderen Blog angegebene Link mit dem Ablauf der Ereignisse:

    http://www.world-nuclear-news.org/RS_Insight_to_Fukushima_engineering_challenges_1803112.html

    unterstützen meine Theorie mit den zerstörten Pumpen für die Kühlung durch den hohen Druck des Meerwassers. Mit dazu kam dann wohl der ein-und andere Ausfall von Steuerungen durch eindringendes Wasser, u.a. dem Trinkwassersystem.
    Somit nahm das Drama seinen Lauf und man konnte nicht einfach wieder ein paar Sicherungen einsetzen, den Diesel starten und das AKW ist wieder mit Strom versorgt. Hier war und ist an der notwendigen Peripherie weit mehr zerstört als man angenommen hat. Das dürfte auch der Grund sein, warum man hier nicht mit NEA gearbeitet hat, denn das Übel war nicht alleine die fehlende Energie.

  13. Rolf sagt:
    #113

    es heisst wohl sinkt, nicht singt

  14. John sagt:
    #114

    Mein Lob und Dank für diesen interessanten Blog.

    Ich habe im Internet gelesen, dass im “Wetwell” ungefähr 4 Millionen Liter Wasser gehalten werden. Ist bekannt, welche Temperatur dieses Wasser im Normalbetrieb hat ?

  15. André sagt:
    #115

    @Rolf: Ups, danke!

    @John: Ehrlich gesagt ist mir die Funktion des wetwells nicht so 100%ig klar. Ich habe in der Wikipedia gelesen, dass da überschüssiger Dampf hingeleitet wird, damit er dort kondensieren kann. Ich hätte aus meinen bisherigen Kenntnissen eher darauf geschätzt, dass das ein großer Wasser-Vorratstank ist.
    Jedenfalls: im Normalbetrieb wird das Wasser im Tank etwa Raumtemperatur haben.

  16. Martin Dörhage sagt:
    #116

    Stephan hat am 14. März um 14:37 geschrieben, dass wohl Sand und Geröll die Ansaugstutzen des Kühlsystems verstopft haben könnte. Weiß jemand, ob das der Fall war und wenn ja, welche Auswirkungen das hatte?

  17. Brunni sagt:
    #117

    Und wie weit bohrt sich der geschmolzene Kern in das Erdinnere? Welches Loch haben wir da zu befürchten? In einem TV-Beitrag sprach ein Experte davon, dass erst die im Erdmittelpunkt vorherrschende Erdwärme ausreicht, um den Kern aufzulösen. Welche eine Horrorvorstellung!

  18. André sagt:
    #118

    @Brunni: Naja, vom Prinzip her stimmt das irgendwie. Allerdings muss der Kern nicht aufgelöst werden. Durch das Material drumherum wird er ordentlich gekühlt und nicht sehr weit eindringen. Ich kenn mich da auch nicht genau aus, schätze aber, dass es ein paar Meter bis vielleicht maximal 100 Meter sind.
    Aber wie gesagt: richtig Ahnung, wie weit das runter geht hab ich auch nicht.

  19. chefin sagt:
    #119

    Wie man es auch betrachtet, es wäre fast als angenehm anzusehen, wenn der Kern sich in den Boden schmelzen würde. Einige Meter Erdboden schirmen die Strahlung hervoragend ab und verhindern gleichzeitig das Partikel in die Athmosphäre gelangen.

    Wenn es technisch den Hauch dieser Möglichkeit gäbe, glaub mir, die Techniker würden es sofort nutzen.

    Aber es wird nicht machbar sein. Der Kern schmilzt, er wird dazu Temperaturen von über 3000grad haben müssen (Uranoxid schmilzt erst bei 2800grad). Sobald eine bestimmte Menge Material geschmolzen ist, wird der glühende See seine Fläche vergrößeren und die Energie muss immer mehr Oberfläche erhitzen um weiteres Material zu schmnelzen. Den diese Kernschmelze ist nicht intelligent und würde sich einen engen Schmelzkanal bauen sondern folgt der natürlichen Schwerkraft und bildet einen See der sich ausbreitet menn möglich.

    Auf diese Weise wird die Energie der Kernreaktion über die pure Materialmenge die pro Zeiteinheit gescmolzen werden muss immer weiter reduziert. Da ja immer mehr Material gescholzen werden muss um voran zu kommen. Das wäre kein problem, wenn wir das ganze nahezu perfekt isolieren. Aber wir haben ja Kühlung über Wärmeleitfähigkeit der Erde, über Luft die an der 3000grad heisen Schmelze wie ein Heisluftballon aufsteigt. Sobald also diese Kühlung über Ableitung der Wärme den Betrag entspricht den die Schmelze erzeugt schmilzt nichts mehr, der flüssige Schmelzsee wird vermutlich dann anfangen zu erstarren, da die Verdünnung des urans mit aufgeschmolzenem die Reaktion verlangsamt oder ganz unterbindet und die Restwärme nimmt ja auch permanent ab.

    Wenn man jetzt die Schmelzenergie für einige Meter Beton und Stahl unterhalb des Reaktors mit der Restenergie einer Reaktorfüllung vergleicht, kommt man schnell zu dem Schluss das es sich gerade mal durch das Gebäudefundament schmelzen kann und dann am Erdreich bereits zu wenig Energie zum schmelzen hat. Natürlich gerechnet vom Abschaltzeitpunkt, wo eine Restwärme von ca 10% der Nennleistung anliegt. Aber zu diesem Zeitpunkt gabs ja noch einige Zeit Wasser und auch später wurde permanent Wasser eingebracht.

    Die Energie wird also nicht ausreichen, das Bodenfundament wegzuschmelzen, bevor das Uran keine Energie mehr hat. Und dadurch liegt die ganze Suppe frei, ist flüssig und was heises Fett macht wenn man Wasser drauf kippt, kennt wohl jeder. So ungefähr könnte es ausgehen, wenn Wasser auf flüssigen Kern kommt. Und dann jagt es den ganzen verseuchten Rotz in die Atmosphäre. Davor müssen wir Angst haben. Und nicht davor, das er sich in den Boden schmilzt. Wenns helfen würde, würde ich morgens, mittags und abends drum beten, das sowas passiert und der Kelch an uns vorbei geht. Nein…es ist völlig ungefährlich, wenn das strahlende Zeugs sich 10m in den Erdboden frisst und dabei über sich einen Grabstein aus glasierdem Material erzeugt. Es wäre eine der sichersten Endlagerungen die man sich denken kann.

  20. #120

    Würde mich interessieren wie es nun in Japan wirklich aussieht. Die Kernschmelze gab es – was ist nun der Stand und wieviel Radioaktivität ist nun wirklich ausgetreten.

  21. Peer sagt:
    #121

    Umso mehr man sich mit dem Thema beschäftigt, umso beängstigender ist diese Technik

  22. Annilein. sagt:
    #122

    Guten Tag! Kann mir vielleicht einer sagen wie die radioaktiven Stoffe die Rohrleitungen und die Turbine kontaminieren,ich brauche dies für eine Physik Referat welches ich leider morgen schon halten muss:/ vielen Dank im Vorraus schonmal:)

  23. André sagt:
    #123

    @Annilein.: Auch wenn es vermutlich zu spät ist (und wir ja auch keine Instant-Hausaufgabenhilfe-Plattform sind), aber vielleicht interessiert es auch andere Leute.

    Radioaktive Stoffe strahlen, sie sind eben radioaktiv. Die Strahlung selber hat die Eigenheit, dass sie Stoffe (bzw. Atome) anregen kann, also Energie in ihnen deponieren kann. Durch diese Anregung werden dann die Atome radioaktiv, die normalerweise gar nicht radioaktiv sind und strahlen selber wieder.