Die Probleme beim Kernkraftwerk Fukushima I

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Die Explosion im Kraftwerk Fukushima I, die ein Teil des Reaktorgebäudes zerstört hat. (Bild: Tagesschau.de)

Wir haben eine Neuauflage geschrieben:
Eine Zusammenfassung der Probleme bei Fukushima I

Der folgende Text ist also veraltet. Bitte beim Lesen berücksichtigen.

Nachtrag: Am Fuße des Artikels gibt’s ein paar Nachträge!

Die Kacke ist am Dampfen. Ziemlich übel sogar. Nach dem Erdbeben vor der Ostküste Japans kam es zu Problemen im Kernkraftwerk Fukushima I. Ein paar persönliche, vorläufige Einschätzungen zur Lage1, nachdem ich zusammen mit Andi schon die technischen Hintergründe bei Druck- und Siedewasserreaktoren abgedeckt habe:

Der Anfang

Nach dem Erdbeben sind 11 der 17 Kernkraftwerke in Japan — korrekterweise — automatisch abgeschaltet worden. Dabei wurden Steuerstäbe mit Neutronenabsorbern in die Kerne gefahren, so dass die Kettenreaktion gestoppt ist. Die Gefahr ist dadurch aber noch nicht gebannt, wegen der sogenannten Nachzerfallswärme muss weiter gekühlt werden.
Der Kühlkreislauf wird durch Pumpen aufrecht erhalten, die mit Strom versorgt werden müssen. Bei Fukushima I sind die Notstromaggregate mit dem eintreffenden Tsunami abgesoffen und Batterien sind eingesprungen.

Soweit alles eigentlich noch kein Problem. Die tauchten erst auf, als die vorhandenen Notstromaggregate nicht wieder ansprangen und später gelieferte Ersatzgeräte kein passendes Anschlusskabel hatten. Infolge dessen liefen die Batterien leer und der Kühlkreislauf wurde schließlich unterbrochen.
Auch die Ventile, die den Druck im Reaktorkern und Sicherheitsgebäude regeln, benötigen Strom, so dass ich vermute, dass hier auch nur noch abgewartet werden kann.

Die Kernschmelze

Steigt der Druck im Reaktor zu stark an, kann es zu Explosionen kommen. Eine davon hat man heute morgen sehen können, die betraf aber vermutlich nur das äußere Gebäude aufgrund eines Pumpsystems. Der Druckbehälter um den Reaktorkern, ein kräftiges Stahlgehäuse, ist vermutlich noch intakt, wenngleich es auch hier widersprüchliche Meldungen gibt.

Durch die ausgesetzte Kühlung heizt sich der Kern weiter auf und irgendwann schmelzen Tragestrukturen und Brennstoff — die Kernschmelze tritt ein. Nach ARD-Informationen ist dies bereits eingetroffen, die Regierung dementiert das aber. Gleichwohl räumt sie ein, dass die Schmelze wahrscheinlich ist.

Die nächsten Stunden sind entscheidend. Hat die Explosion große Mengen radioaktives Material freigesetzt? So wie es momentan aussieht nicht, auch der Druckbehälter, der den radioaktiven Kern enthält, scheint bislang stabil zu sein.
Was passiert, wenn es zur Kernschmelze kommt? Im günstigsten Fall bleibt sie im Druckbehälter. Das ist allerdings nicht sichergestellt. Wenn die Kühlkette langfristig unterbrochen bleibt, kann sie sich nach unten durchbrennen und Boden und Grundwasser verseuchen. Das ist zwar äußerst scheiße, aber lokal relativ begrenzt und somit relativ gut handhabbar.
Der schlimmere Fall ist eine weitere Explosion, die durch Überdruck oder sich entzündeten Wasserstoff hervorgerufen werden könnte. Diese Explosion kann dann nämlich große Mengen radioaktives Material in die Atmosphäre hinaus streuen, dass dann mit dem Wind fortgetragen wird und irgendwo großflächig verteilt als radioaktiver Fallout wieder runterkommt.

So wie Tschernobyl?

Die Ursachen sind sicherlich andere, auch der Ablauf der Katastrophe ist nur schwer vergleichbar. So kam es in Tschernobyl infolge von Ignorieren von Sicherheitsvorschriften und Bedienfehlern zu einer direkten Kernschmelze, ohne dass die Kettenreaktion gestoppt werden konnte. Der entstandene Klumpen hat also fröhlich weiter massiv Hitze produziert und die resultierende Explosion war enorm.

In Fukushima ist eine Kernschmelze zwar auch wahrscheinlich, allerdings nur durch Nachzerfallswärme. Dabei hat man mehr Vorlaufzeit und kann besser mit Notfallmaßnahmen reagieren: Gerade plant man, Meerwasser mit Bor zur Kühlung des Reaktors zu verwenden. Dass es zu einer Explosion mit Freisetzung von radioaktiven Material in die Atmosphäre kommt ist keine unbedingte Folge des Unfalls. Brennt sich die Kernschmelze nur nach unten durch, ist das Ausmaß längst nicht so katastrophal wie in Tschernobyl.
Sollte es doch zur Explosion kommen, ist die geografische Lage günstiger. Das Kraftwerk liegt am Pazifik und hat nach aktueller Windrichtung kaum betroffene Landfläche2, sodass der Fallout nur wenig besiedelte Gebiete treffen würde.

Ich vermute also, dass die Schadwirkung in Japan nicht Tschernobyl erreichen wird. Ausgeschlossen ist es aber nicht – und toll schon gar nicht. Weil die direkte Umgebung so oder so Folgen davontragen wird. Tragisches Detail am Rande: Fukushima I sollte in einem Monat nach 40 Jahren Betriebsdauer abgeschaltet werden.

Weitere Informationen

– Technische Hintergründe, wie so ein Kraftwerk wie in Fukushima überhaupt funktioniert und was da so im Detail bei einem Unfall passiert, haben wir in einem anderen Artikel zusammengefasst: Dampf im Kessel: Druck- und Siedewasserreaktoren.
– Jörg sammelt bei sich im Blog interessante und qualitativ gute Links, die einem helfen, sich ein eigenes Bild abseits von Panikmache zu erstellen.
– Die Live-Berichterstattung von Al-Jazeera ist wieder sehr gut, auch der japanische Sender NHK World liefert zügig Informationen.

Nachtrag (Sonntag, 13. März)
24 Stunden sind ins Land gegangen, seitdem dieser Artikel geschrieben wurde. Viel ist passiert. Aber eines ist gleich geblieben: die verwirrende Nachrichtenlage aus Japan heraus. Aktuelle Informationen entnehmt ihr am besten den Tickern, die überall im Netz zu finden sind. Spiegel Online, Al Jazeera — oder in den Spezialsendungen im TV. Ein besonderer Hinweis weiterhin auf Jörgs Sammelposting, wo er immernoch gute Links zusammenführt.

Wir wollen hier ein paar Fragen besprechen, die in den Kommentaren auftauchten und auch ein kurzes Update zur Lage geben.

  • Notstromaggregate und Energieversorgung: Warum fliegt das Militär nicht einfach mit ein paar Hubschraubern Notstromaggregate ein, schließt sie zur Wiederherstellung der Energieversorgung der Kühlkreisläufe an und verhindert so eine (weitere) Kernschmelze? Wir haben keine Ahnung! Wir können nur Mutmaßen: So einfach wie es klingt, ist das nicht. Man braucht viele Aggregate. Man setzt eine funktionierende Strominfrastruktur vor Ort (nach der Explosion!) voraus. Funktionieren die Kühlpumpen überhaupt noch?3 Wie nah kann man sich an den Reaktor heranwagen? Alles Fragen, für die wir hier keine Erklärungen haben.
  • Meerwasser zur Kühlung: Die japanische Regierung setzt momentan Meerwasser zur Kühlung des Reaktordruckbehälters ein. Das korrodiert die Kühlungsrohre, ist aber für den Moment egal. Ob die Kraftwerke allerdings später wieder aufgebaut werden, ist daher fraglich. Insgesamt scheint diese Aktion nicht im Notfallplan vorgesehen, sondern improvisiert zu sein.
  • Kernschmelze oder Nichtkernschmelze: Auch hier ändert die Regierung häufig ihre Aussage. Gerade ist der aktuelle Stand, dass man vermutet, es habe keine Kernschmelze gegeben. Wichtig: Sollte es trotzdem zu einer Kernschmelze gekommen sein, muss nicht unbedingt der gesamte Kern geschmolzen sein (auch eine Teilschmelze ist möglich) — darüber hinaus muss die Schmelze nicht zwangsweise aus dem stählernen Druckbehälter ausgetreten sein. Letzterer scheint noch intakt, bei der Explosion von Samstag ist vermutlich nur das umgebende Betongebäude zerstört worden.
    Eine hervorragende Animation dazu findet sich auf der Webseite der New York Times.
  • Radioaktivität in der Umgebung: Man liest davon, dass Caesium-137 und Iod-131 in der Nähe der Reaktoren gemessen wurde. Eine wahrscheinliche Erklärung des Ursprungs dieser Spaltprodukte ist der Druckablass am Samstag um eine Explosion des Reaktorkerns zu vermeiden. Dabei wird Dampf abgelassen, der beim Siedewasserreaktor im direkten Kontakt mit den Brennstäben stand und so eine geringe Kontamination aufweist. Die Strahlenbelastung ist höher als die natürliche, aber noch nicht besorgniserregend für die Umgebung. Insbesondere ist sie wesentlich geringer, als wenn der Kern selber in die Gegend verteilt worden wäre.
  • Zweiter Reaktorblock: Mittlerweile ist neben dem Reaktorblock 1 in Fukushima auch Reaktorblock 3 in einer kritischen Situation. Hier deutet sich momentan eine Wiederholung des gestrige Verlaufs beim Schwesterblock an.

Wir hoffen, dass die Maßnahmen der Japaner Erfolg haben und sich die Lage bald zum Positiven aufklärt.

Nachtrag (2), Sonntag, 13. März, 22:32 Uhr: Susi hat unten in einem Kommentar gut erklärt, woher der Wasserstoff für die Knallgasexplosion am Samstag morgen kam.

Nachtrag (3), Montag, 14. März, 13:22 Uhr: In den Kommentaren wurde bereits mehrfach die Frage gestellt, wie lange denn so ein abgeschalteter Reaktorkern noch gekühlt werden muss.
Zwar ist die Kettenreaktion gestoppt, aber andere Kernreaktionen finden weiter statt und produzieren Wärme. Ein genauer Zahlenwert ist dabei nicht gut zu machen, weil zu viele Faktoren reinspielen, die wir momentan einfach nicht kennen. Aktiv gekühlt (also z.B. mit Wasser) werden muss der Kern sicherlich die nächsten ein-zwei Jahre, danach muss weiterhin mit passiver Kühlung gearbeitet werden.
Als Vergleich: wenn ein Brennstab in einem AKW ausgebrannt, also zu schwach zur effektiven Stromproduktion ist, muss er noch 2-3 Jahre in einem Wasserbecken im AKW gelagert und gekühlt werden, obwohl die Kettenreaktion der Kernspaltung in diesem Moment gestoppt ist. Anschließend wird der Brennstoff in CASTOR-Behälter geschafft, die mit Kühllamellen für eine passive Kühlung sorgen. Auch darin ist’s dann noch 400-500°C heiß.

Nachtrag (4), Dienstag, 15. März, 14:26 Uhr: Heute Abend um 21 Uhr wird es im WDR eine Quarks-&-Co.-Sendung zu den Vorgängen in Fukushima geben. Ranga Yogeshwar ist normalerweise dafür bekannt, seriöse und gute Beiträge zu geben, daher ganz klare Empfehlung von unserer Seite aus.

Nachtrag (5), Mittwoch, 16. März, 15:00 Uhr: Wir haben einen Beitrag zum Thema Nachzerfallswärme geschrieben.

  1. Zu meinem Hintergrund: ich habe im Rahmen des Studiums das Nebenfach Reaktortechnik belegt. []
  2. Hier war vorher dieses Bild verlinkt, das aber anscheinend nicht so verlässlich ist. Danke David. []
  3. Die Explosion soll durch das Kühlsystem ausgelöst worden sein, nicht ausgeschlossen, dass es einfach am Arsch ist. []
Kurzlink
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461 Antworten auf Die Probleme beim Kernkraftwerk Fukushima I

  1. Chikokuma sagt:
    #201

    Zu http://www.physikblog.eu/2011/03/12/die-probleme-beim-kernkraftwerk-fukushima-i/#comment-17744

    Legende:

    24時間 = 24 Stunden
    1週間 = 1 Woche
    1ヶ月間 = 1 Monat
    空門放射線量率 = Energiedosisrate (Luft) in nGy/h
    過去の最大値 = Max. Wert in Vergangenheit
    感雨 = Regen (Niederschlag) festgestellt (deshalb höhere Meßwerte)

    Die Diagramme hören alle am 12.3. auf.

  2. Peter sagt:
    #202

    Mist.

    Ob das nun so schlimm wie Tschernobyl wird, ist doch mittlerweile völlig egal.

    Wichtig ist doch, die radioaktiven Emissionen halbwegs lokal begrenzt zu halten. Das heisst Kühlen und Deckel draufsetzen.

    Ich denke mal, dass auch hier eine Versiegelung mit Beton zum Einsatz kommt

  3. LenaJ sagt:
    #203

    Ich denke für den anfänglichen Zeitraum ist an Verfüllung oder Abdeckung der beschädigten und offen liegenden Reaktoren mit Materialien kaum zu denken, denn die Strahlenbelastung ist so hoch dass sich niemand in der näheren Umgebung aufhalten kann.
    Zunächst sollte man sich auf die Evakuierung eines möglichst großen Areals um das Kraftwerk herum kümmern. Angesichts der viel höheren Bevölkerungsdichte Japans (im Vergleich zur Region um Tschernobyl) und der zudem durch das Erdbeben und Tsunami geschädigten Infrastruktur ist dies eine große Herausforderung.
    Selbst die Region Tokio müßte eigentlich sofort evakuiert werden, aber hier leben ca. 30 Mio. Menschen, eine geordnete Evakuierung scheint kaum möglich – wäre aber dringend und schleunigst nötig solange das Wetter (sprich: der Wind) noch auf’s offene Meer heraus weht. Vielleicht gelingt dies den Japanern mit Ihrer Mentalität ohne Massenpanik ( – an dieser Stelle nocheinmal meine Hochachtung der Ruhe und Besonnenheit mit der sie diese Kathastrophe meistern! und meine ganz besondere Verneigung vor den freiwilligen Mitarbeitern die jetzt noch im AKW bleiben und vielleicht vielen ihrer Landsleute das Leben retten. Das sind nämlich Helden. (wie natürlich auch die hunderte Helden in Tschernobyl, die das “Ding” damals verschlossen)

    Ich hoffe und bete für die Menschen dort, dass sie wenigstens nach dem Erdbeben und dem Tsunami nicht noch eine dritte Apokalypse durchmachen müssen.

  4. LenaJ sagt:
    #204

    Eben hatte ich noch eine Idee:
    Würde es nicht Sinn machen, so viele Löschflugzeuge wie möglich dorthin zu entsenden, die dann aus relativ großer Höhe möglichst viel Wasser auf die freiliegenden Reaktorblöcke herabzuregnen?
    Das würde doch die Menge der durch die Luft/den Wind verbreiteten Teilchen mindern und mehr auf das engere Gebiet des AKW’s begrenzen.
    Wäre das möglich und würde es helfen??

  5. Knox sagt:
    #205

    @LenaJ : Helfen würde es vermutlich, wenn auch nur minimal. Allerdings ist auch für die Flieger das Gebiet zu gefährlich. Die würden schließlich auch durch den Staub fliegen. Und wenn aus zu großer Höhe abgeworfen wird, dann kommt wahrscheinlich nichts mehr von dem Wasser unten an.
    Deinen Wünschen für die Menschen dort möchte ich mich bei der Gelegenheit anschließen, so wie jeder andere vermutlich auch…

  6. Linus sagt:
    #206

    @Dirk: Bei Tschernobyl waren das Spaltmaterial ja völlig freigelegt, dazu gab es einen Graphitbrand (ganz üble Sache). Daher gab es für das Sand-Abwerfen vermutlich zwei Gründe:
    1.) Löschen. Das geht bei so hohen Temperaturen und bei Graphit denke ich mit Sand deutlich besser als mit Wasser. Wenn es denn mit Wasser überhaupt geht. Sonst verdampft / verpufft das wieder nur, oder es bildet sich bei den Temperaturen und der Strahlung wieder Wasserstoff (starke Radioaktivität kann Wasser zerspalten, da muss man auch in Abklingbecken drauf achten).
    2.) Strahlenschutz. Die Besatzung der Hubschrauber war DIREKTER intensiver Gammastrahlung ausgesetzt. Die musste man abschirmen, gab den Sarkophag noch nicht. Dazu denke ich mir, dass man auch das Spaltmaterial nicht gern unter freiem Himmel haben wollte — jeder Windstoß trägt mehr davon weg. Sowieso haben die Hitze und die Flammen das alles nach oben aufgewirbelt…

    @LenaJ: Wenn man genügende Mengen Wasser zielgenau abwerfen könnte, wäre das wahrscheinlich besser als gar nichts. Vorausgesetzt, das Wasser, das daneben geht, zerstört nichts von der Kontroll-Elektronik, die noch übrig geblieben ist. Ich befürchte aber, genau beim “Treffen” liegt das Problem. Ich stell mir das so vor: Du hast nen Topf auf dem Herd, der kocht über. Und du versuchst jetzt vom Fenster aus mit Wasserpistolen oder Eimern, dieses Überkochen zu verhindern. Selbst ein Volltreffer reicht nicht für lange Zeit. Na, da muss schon nen Kühlkreislauf her…

    Naja, erstmal wirds ja evtl. mit Borsäure versucht, damits im Abklingbecken nicht noch kritisch wird. Das wäre dann sonst nen Reaktor ohne Stahlmantel, gar nicht schön.

  7. Linus sagt:
    #207

    Ah, Y. Edano erklärts gerade bei NHK ( http://www.ustream.tv/channel/nhk-world-tv ): Sie überlegen es sich, ob sie Wasser oder Wasser mit Borsäure von Hubschraubern abwerfen wollen, und werden Bescheid sagen, wenn sie’s machen. Aber es gibt wohl auch Risiken dabei, wenn zu viel Wasser auf einmal kommt (?). Und Borsäure hat wohl auch Risiken. Spiegel online sagt dazu:
    “Die Säure könne jedoch auch gefährlich sein. So habe sie nach mehrmaliger Verwendung bei einem Zwischenfall in einem Atomkraftwerk im US-Staat Ohio Stahlteile zerfressen, sagte Meshkati.”

    Auf die Frage, ob es in einem der Abklingbecken (vor allen wohl in Reaktor 4, aber auch in anderen) nochmal zur Kettenreaktion kommen könnte (“reaching criticality”), sagte Edano: “In dieser Welt ist alles möglich”, aber sie glauben es gerade erstmal nicht, wenn ich das richtig verstanden habe. Daher wollen sie es wohl erst mit Wasser weiterversuchen anstatt mit Borsäure.

  8. Peter sagt:
    #208

    @TR
    @Andi

    Nachtrag zur Sendung:

    Für mich eine geschickt aufgemachte Beruhigungspille. Schöne Bilder überwiegen.

    Die Nachwirkungen von Tschernobyl wurden recht anschaulich beschrieben und gleich wieder abgemildert. Bezeichnend dafür war die Grafik im letzten Drittel der Sendung. Ein riesiger Peak während der Atomwaffentests der 50er Jahre, weit hinten ein schmaler kleiner für Tschernobyl und in Japan wirds ja nicht so schlimm…

    Was mir so sauer aufstösst sind dabei Ausagen wie : “Sich in der Gegend um Tschernobyl aufzuhalten ist an sich gar nicht so gefährlich. Die Nahrung ist das Problem.”

    Und dann noch folgender Klops:

    “Aber Uran reagiert nicht immer gleich. Fängt das Uran ein Neutron ein, dann entstehen sogenannte Transurane. Zum Beispiel Plutonium.”

    Anhand dieser fundierten Aussagen knüpfe ich auch meine Wertung zu dieser Sendung.

  9. Peter sagt:
    #209

    Weiss eigentlich jemand wohin die Japaner ihre abgebrannten Brennelemente der letzten 20 Jahre verbracht haben? Gibts da eine Endlagerstätte oder lagern die alle noch in den Kernkraftwerken?

  10. Susi sagt:
    #210

    @Peter: Ganz am Anfang wurde mal erwähnt, dass die Brennstäbe in Japan in Aufbereitungsanlagen gebracht und dort weiterbehandelt werden.
    Aber dazu müssen sie erst noch ne Weile vorher in den Abklingbecken runterkühlen.

  11. blub sagt:
    #211

    Ich hab mal eine Frage:

    Woher kommt eigentlich der Wasserstoff aus dem Abklingbecken von Reaktor 4? Wenn ich das richtig verstanden habe, dann enstetht der Wasserstoff im Kern durch eine Reaktion von Zirkonium mit Wasserdamp bei 1500°C. Aber das ist im Reaktor, wo viel Druck und Hitze konzentriert werden kann. Das Abklingbecken ist aber nicht in einem Druckbehälter. Entsprechend kann sich doch gar kein 1500° heißer Wasserdampf entwickeln. Und wenn die Brennstäbe trockengelegt sind und sich auf 1500° aufheizen und entzünden, dann entsteht kein Wasserstoff weil das Zirkonium an der Luft verbrennt. Woher kommt also der Wasserstoff?

    Gruß,
    Blub

  12. Susi sagt:
    #212

    Ich habe als Angabe für die Knallgasentwicklung 900°C gefunden, also deutlich weniger. Die haben auch nicht gekühlte Brennstäbe leicht. Zumal die ja gerade aus dem Reaktor entfernt worden sind.

    Durch die Wärme, die sich entwickelt hat und die fehlende Wasserumwälzung fing das Wasser im Becken an zu kochen und schon haben wir auch Wasserdampf. Dann kann die Reaktion beginnen. Und als chemische Reaktion ist sie ja auch temperaturabhängig. Also je heisser es wird, desto schneller läuft die Wasserstoffproduktion ab.

  13. André sagt:
    #213

    @Susi: ich habe gerade mal in meinen Vorlesungsunterlagen gesucht und Zahlen für einen typischen DWR-Brennstab gefunden: am Rand sind die Dinger im Normalfall ~350-400°C heiß, Zentrum ist 1100-2300°C. Kann also gut ohne Kühlung auf 900°C hochgehen.

  14. LenaJ sagt:
    #214

    Ich verstehe nicht wieso die Brennstäbe im Abklingbecken noch so viel Energie als Zerfallswärme produzieren können. Wie (und WIESO?) um alles in der Welt entnimmt man sie denn in diesem Zustand aus dem Reaktor und verbringt sie in einen Ort ohne Sicherheitshülle wenn sie noch dermaßen gefählich sind und Restwärme produzieren? Man müsste doch viel länger warten bis der Zerfallsprozess abgeklungen ist!
    Ist das in Deutschland auch so? Das wäre dann wieder ‘mal eine weitere Sicherheitslücke, die man uns hierzulande verschweigt oder an die unsere Atomfreunde auch noch garnicht gedacht haben… (oder es ist wieder so ein Fall wo die Betreiber sagen: “Ach, das kann doch bei uns garnicht passieren…”

  15. LenaJ sagt:
    #215

    Also ich möchte jetzt gerne einmal von einem Kerntechniker wissen was im Abklingbecken passiert wenn das Wasser plötzlich weg ist, ob da ein Riß im Becken ist oder vielleicht auch Meerwasser eingetreten oder sonstwas.
    Kann das wirklich wieder ein “kritischer Reaktor” werden?

  16. Rätsel sagt:
    #216

    Hi,
    Eine Sache beschäftigt mich absolute Laiin,kann man Brennstäbe sprengen,was passiert dann..Atombomben ähnlich ,wahrscheinlich,sonst würde es ja versucht diese so unter Kontrolle bringen.
    Verdammt,dass es nichts gibt diese mal anzuhalten,schnell, müsste mal erfunden werden oder.?.dann mal los.Finde Euren Blog nämlich gut..
    Grüsse

  17. Susi sagt:
    #217

    @André: Dann passt das ja.

    @LenaJ: Man muss die Elemente zu Wartungszwecken ja entfernen und irgendwie aufbewahren.
    Und abgebrannte Elemente können nicht im Reaktor bleiben, weil sie ja keinen Strom mehr produzieren. Also müssen sie raus.
    In unseren Kraftwerken sind die Becken aber wohl nicht im 4. Stock wie dort.

  18. LenaJ sagt:
    #218

    Hmm – was spielt es für eine Rolle ob die im 4.Stock sind? Bei uns sind sie vielleicht im 2. Stock oder sonstwo.
    Logisch müßte es sein dass zu keinem Zeitpunkt Brennmaterial außerhalb des Reaktordruckbehälters sein darf wenn es noch kritisch werden könnte oder noch soviel Zerfallswärme produziert das es aktiv gekühlt werden muss.

  19. André sagt:
    #219

    @Rätsel: Auch wenn die Frage sehr krude forumuliert ist: Sprengen ist definitiv keine Lösung, kommt dem Effekt einer Explosion des Reaktorkerns und somit einer massiven Freisetzung von radioaktivem Material gleich.

    @Susi, @LenaJ: Ich müsste nochmal nachgucken, aber ich meine mich zu erinnern, dass diese Abklingbecken häufig innerhalb des Containments sind. Also das, was nach den Explosionen in Fukushima noch intakt war und mittlerweile mit Meerwasser geflutet ist.
    Wenn das, wie in Fukushima, nicht der Fall ist, ist das sicherlich ein Sicherheitsrisiko, ohne Frage.

  20. blub sagt:
    #220

    @Rätsel: Nein, eine Atombombenexplosion kommt, wenn man eine überkritische Masse an Uran/Plutonium so nah zusammen bringt, dass die Kettenreaktion zur Expülosion führt. Das ist einfach ausgedrückt, aber im Grunde viel schwieriger. Die Brennstäbe haben nicht genug spaltbares Uran um eine Koneznration zu erhalten, die eine Atombombenexplosion verursachen kann.

    Das Problem mit “sprengen” ist aber, dass man genau das nicht haben möchte, wie André schon gesagt hat. Denn wenn man den Reaktor sprengt wird dadurch die Nachzerfallswärme nicht verringert, nur das Material wird überall hin verstreut. Man will im Grunde das genaue gegenteil erreichen: dass alles zusammen bleibt und am bessten irgendwie eingeschlossen werden kann.

    Den natürlichen atomaren Zerfall kann man nicht aufhalten. Da kann man auch keine Maschine erfinden. Das einzige was ich mir vorstellen könnte (vorsicht, reine spekulation), wäre die Zerfallsprozesse zu beschleunigen, durch beschuss mit Neutronen. Aber das erfordert vermutlich mehr Energie als man mit Atomkraftwerken je produzieren könnte.

  21. Andi sagt:
    #221

    @blub: Dein letzter Vorschlag spielt fast schon in die Richtung »Transmutation«, die André vor ein paar Wochen hier behandelt hatte: http://www.physikblog.eu/2011/02/28/das-potential-im-atommuell-nutzen/

  22. LenaJ sagt:
    #222

    Beitrag von André gelöscht, enthielt keine technischen oder physikalischen Details sondern war allgemein zu Atomenergie. Solche Diskussionen wollen wir an dieser Stelle nicht.

  23. Lorenz (Chemiker) sagt:
    #223

    Wenn ich mich als Chemiker in einen Physikerblog einschleichen darf…

    Was mich irritiert hat, ist die Situation bei der Kernschmelze. Wenn die Uran-Brennstäbe in den Zr-Hüllen schmelzen (Uran Schmelzpunkt etwa 1100°C), die Zr-Hüllen (reines Zr: etwa 1850°C) offenbar korrodiert sind (was die Wasserstoff-Explosion verursachte), sicher irgendwann lecken und sich dann unten im Reaktor ansammeln, dann sehen sie die Bor-Regelstäbe (Bor: etwa 2050°C) nicht mehr, welche immer noch ungeschmolzen oben hängen würden!! Es könnte also tatsächlich in der unten zusammengelaufenen Schmelze zu einer ungeregelten Situation kommen und damit zu einem Wiederstart der Kettenreaktion: viel Spaltmaterial ohne Neutronenfänger auf sehr kleinem Volumen! Klar ist durch den nun abwesenden Moderator (Wasser) die Spalt-Reaktion erschwert, aber sicher nicht gestoppt. So wäre also die Situation wirklich ausser Kontrolle, eine Verpuffung realistisch oder zumindest wird die frische Produktion von radioaktivem Material für eine Weile nicht gestoppt.

    Hat jemand genauere Argumente?

    Mein Gedanke: Zum Glück ist da Borsäure im Notkühl-Wasser drin. Wohl reisst siedendes Wasser auch einen Teil der Borsäure mit nach draussen, aber nicht alles. Nach dem Verdampfen des Wassers wird sie in B2O3 umgewandelt und schmilzt unterhalb 500°C, bildet eine Flüssigkeit, welche dann die Schmelze aufnimmt. Die Metalle werden sicher nicht direkt aufgelöst, wohl aber die oxidierten Salze. Sollte aber die Temperatur weiter steigen, zersetzt sich auch B2O3 irgendwann oberhalb 2000°C…

    Chemisches zur oxidationsbeschleunigenden Wirkung von Borsäure, die bei höheren Temperaturen von mehreren hundert Grad durchaus eindrücklich ist:
    Korrosionsprobleme sind im gegenwärtigen Zustand wohl nicht relevant, weil das bei einer so dicken Eisenschicht wie einem Reaktorgebäude immer noch lange braucht. Das physikalische Problem -schmelzen- ist sehr viel schneller und damit wichtiger. Von ausserhalb des Reaktors her Borsäure-Wasser anzuwenden, ergibt nur dann einen Sinn, wenn das Reaktor-Leck und das Überbleibsel der Reaktorstäbe direkt getroffen würde. Aber dann wäre wirklich alles weit offen!
    (kann was zur Korrosion schreiben falls nötig)

  24. Stathis sagt:
    #224

    Zunächst mal ein dickes Lob für den guten Artikel und die zahlreichen Antworten, die auch Amateuren die Problematik nahebringen.
    Ich möchte folgende zwei Fragen stellen:
    Wäre es möglich oder denkbar, dass die automatische Abschaltung der Reaktoren durch die Steuerstäbe nicht stattgefunden hat, weil der Mechanismus nicht ausgelöst hat oder diese daneben gesetzt wurden, schlechte Zentrierung u.s.w.
    Wie glaubhaft ist die offizielle Berichterstattung hierzu?
    Danke

  25. Susi sagt:
    #225

    Ich weiß nicht, ob die Regelstäbe oben noch hängen, denn die sind ja bei der Notabschaltung eingeschossen worden, also in den jeweiligen Brennelementen versenkt. Also hats keine thermischen Neutronen mehr, die da rumfliegen. Und in der Schmelze ist das Uran und die diversen Spaltprodukte ja wohl vermischt, also ist auch die Konzentration an spaltbarem Material geringer. Ich glaube nicht, dass unter den Bedingungen die Spaltreaktion wieder starten kann.
    Vielleicht weiß jemand da was Genaues?
    Interessant dürften auch die chemischen Reaktionen sein, die durch das Meerwasser passieren. Da ist ja einiges an Salzen drin.

  26. André sagt:
    #226

    @Lorenz: Vorsicht, da wird kein reines Uran sondern Uranoxid (UO2) verwendet, das hat einen Schmelzpunkt bei etwa 2800°C.
    Zum wiedereinsetzen der Kettenreaktion kann es auch nicht so ohne weiteres kommen. Zwar ist mengenmäßig genug spaltbares U-235 (also mehr als die kritische Masse) vorhanden, aber das aufgrund der geringen Anreicherung (~3% U-235 im Brennmaterial) ist so verteilt, dass es nicht ausreicht.

    @Stathis: Steuerstäbe sind eingefahren worden, Kettenreaktion ist also gestoppt. Die Wärme, die momentan da ist, ist rein aus Nachzerfallswärme.

  27. grill charly sagt:
    #227

    ich hab fast alles gelesen, meine frage: ich hab alle fotos und videos im netz angeschaut, habe aber nirgends spuren von wasser/tsunamischäden im kraftwerk endecken können.
    war deie welle wirklich im kraftwerk?
    stehen die notstromaggregate im keller?

  28. Eng sagt:
    #228

    Vielen Dank bisher an alle für die sachlichen Erläuterungen bei Fragen zum Thema Kernkraft. Habe mir jetzt viele Berichte, Fotos, Zeichnungen usw. über Fukushima angeschaut – aber um ehrlich zu sein habe ich immer noch nicht annäherungsweise verstanden wie und warum das so abgelaufen ist und noch abläuft. Zwar habe ich selber schon viele Industrieanlagen (allerdings ohne Kernkraft) gebaut und war auch bei vielen Gebäudeeinstürzen und “Produktionsproblemen” im Krisenmanagement beteiligt. Da waren in wenigen Stunden die wichtigsten Maschinen vor Ort, und in 48 Stunden fast alles an Maschinen was wir brauchten, egal woher, egal wie. Aber in diesem Fall …
    Es passt nicht wirklich zusammen was Tepco da an Infomationen rausgibt. Aber natürlich habe ich auch erhebliche Defizite bei den Themen: Zerstörungen durch Tsunami und Arbeiten unter Strahleneinfluss. Und vielleicht hatte Tepco am Anfang noch die Hoffnung die Reaktoren retten zu können und danach die Erstmaßnahmen ausgelegt.
    Meine Gedanken sind jedenfalls bei den Techniker-Kollegen vor Ort. Es ist generell schwer unter immer größer werdenden Zeitdruck irgendwann noch rational zu handeln, und in diesem Fall kommt die Strahlung noch dazu. Glückauf, Männer und Frauen vor Ort.

  29. LenaJ sagt:
    #229

    Ich habe jetzt schon länger im Internet gesucht. Es scheint niemanden zu geben der genau weiß was bei der Kernschmelze genau passiert, selbst Physiker und Kerntechniker wissen es nicht genau. -einfach unfaßbar-
    Die Rede ist nur von “es könnte dies oder es könnte das passieren…”

  30. André sagt:
    #230

    Ich bitte darum, hier sachlich zu bleiben und Emotionen so weit wie möglich rauszuhalten!

    @LenaJ: So unfassbar ist das nämlich gar nicht. Der Punkt ist, dass niemand eine Kernschmelze ausprobieren will. Und Erfahrungswerte sind sehr gering. Man kann sich auf theoretische Vorhersagen stützen, aber in wie weit die mit der Realität übereinstimmen kann man im Vorfeld halt nur abschätzen. Daher “könnte das oder das werden”.
    In Fukushima kommt hinzu, dass da einfach gerade keiner gucken gehen kann, was passiert. Man macht das über Messgeräte, die eventuell teilweise in Mitleidenschaft gezogen wurden (Tsunami, Wasserstoff-Explosion, Hitze).

    @grill charly: Laut den Berichten war die Welle im Kraftwerksbereich, ja. Zumindest in entscheidenden Teilen für die Notstromversorgung. Wenn du dir die Vorher-Nachher-Bilder anguckst, sieht man auch, dass das Gelände um die Reaktorblöcke nicht gerade intakt aussieht.

  31. Michi sagt:
    #231

    Interessante Satellitenfotos von heute (die ersten drei Fotos unter “Gallery”):

    http://www.digitalglobe.com/index.php/27/Sample+Imagery+Gallery

    Block 4 sieht deutlich schlimmer aus als in den Modellen im Fernsehen, quasi völlig zerstört äußerlich. Auch Block 2 hat ein Loch in der Außenwand, von dem bisher nicht die Rede war. Sehr viel Dampf/Rauch kommt aus Block 3, aber auch aus Block 2 und 4. Aus Block 1 scheint nichts auszutreten.

    Block 5 und 6 sind äußerlich unversehrt; die Notstromaggregate an Block 6 funktionieren wohl auch und kühlen sowohl die Abklingbecken in Block 5 als auch in Block 6.

  32. Susi sagt:
    #232

    @grill charly: Die Welle war wohl nicht IM Kraftwerk. Dagegen ist es sicherlich geschützt. Kommt in der Gegend ja öfter vor so ein Tsunami.
    Aber die Stromleitungen hats gekappt; nämlich die vom allgemeinen Netz. Der Reaktor produzierte auch keinen Strom mehr und Ende. Drei andere Kraftwerke in der Nähe sind auch vom Netz, also ist von da auch kein Strom zu erwarten. Wie auch ohne Leitungen.
    Dabei können durchaus auch Zuleitungen von den Notstromdieseln oder sogar Treibstofftanks betroffen sein, die ja anders ausgelegt werden als ein Kernreaktor.

  33. LenaJ sagt:
    #233

    Ja, ich bitte um Entschuldigung, aber Emotionen herauszuhalten fällt mir immer schwerer, denn langsam baut sich ehrlich gesagt auch Wut auf über die Unbedarftheit der Spezialisten die diese Werke bauen in der klaren Gewißheit dass man einen GAU mit Kernschmelze in keinster Weise im Griff hat – die Auswirkungen dagegen absolut fatal sind.

  34. Qantum sagt:
    #234

    hi zusammen,

    Kann man einschätzen über welchen Zeitraum die Kühlversuche an Reaktordruckbehältern der Siedewasserreaktoren fortgesetzt werden müssen, bis sich die Gefahrenlage insgesamt langsam abschwächt. Gehts da um Tage oder um Wochen ?

    Das die Brennstäbe noch sehr sehr lange in Abklingbecken gekühlt werden müssen ist klar.

  35. Andi sagt:
    #235

    @Quantum: Darf ich dich da kurz vertrösten? Wir arbeiten da gerade an einem Artikel dran. Kommt in den nächsten Stunden.

  36. Eng sagt:
    #236

    Das Loch in Wand 2 dürfte ziemlich sicher von Menschenhand absichtlich entstanden sein, weil es gleichmäßig ist. Entweder wurden an dieser Stelle die vorgehängenten Trapezblechverkleidung entfernt, oder es könnte sogar ein sogenanntes Montagetor sein das geöffnet wurde. Absolut üblich bei solchen Gebäuden, um größere Teile mit einem Kran oder sonstige Hebezeuge ins Gebäude zu bekommen.
    Wenn ich diese Bilder sehe lassen sich einige der jetzigen Probleme vor Ort erklären. Oberhalb des Reaktors (Unterhalb ist das Gebäude aus Beton, oberhalb aus Stahlkonstruktion) kann in 1, 2 und 4 keiner mehr gefahrlos arbeiten.
    Kennt jemand die örtliche Lage der Reaktor-Überdruckventile?
    Und wo soll in 4 das Abklingbecken sein?

  37. Paule sagt:
    #237

    Hallo Ihr Physiker,
    Jetzt heisst es, dass die Brennstäbe zu 70% defekt sind. Was bedeutet das für eine potentielle Kernschmelze ? Ist das ein gutes oder schlechtes Zeichen ?
    Für mich als Laie klingt defekte Brennstäbe nach “nicht mehr fähig eine Reaktion einzugehen”, aber ich täusche mich wohl.

  38. André sagt:
    #238

    @Paule: Eher ein schlechtes Zeichen. Nachwärme produziert der defekte Brennstab immer noch, er hat nur nicht mehr unbedingt überall Ummantelung oder noch schlimmer keine Stabform mehr.

  39. Folke Stender sagt:
    #239

    Ich muss zu meiner Frage sagen, dass in Sachen Atomenergie ein Laie bin, allerdings sehr interessiert und durch die Veröffentlichungen und Berichte der letzten Tage etwas belesen. Die ganze Berichterstattung geht immer davon aus, dass die Katastrophe durch das Erdbeben ausgelöst wurde. Ich zweifle, da es Aussagen gibt, dass dieses ganze Desaster erst durch die Notabschaltung entstanden ist. Es gibt Aussagen, dass sämtliche in Betrieb befindlichen Meiler nach dem Erdbeben (kurz vor der automatischen Abschaltung) noch ohne größere Störungen waren. Erst durch die Abschaltung sei dann der katastrophale Ablauf eingetreten.

    Ablauf, so wie ich ihn verstehe:
    1.) Durch Abschaltung Verlust der Stromversorgung.
    2.) Folge: Notbetrieb durch Akkumulatoren.
    3.) Der Tsunami trifft ein und spült die beiden völlig blödsinnig im Hochwassergebiet des Hafens stehenden Treibstofftanks weg.
    4.) Folge: Die Dieselgeneratoren springen nicht mehr an, eine externe Strom und Kraftstoffversorgng scheitert.
    5.) Die Kapazität der Akkumulatoren ist erschöpft.
    6.) Folge: Ausfall aller Kühlsysteme und Pumpen.
    7.) Die Kapazitäten durch externe Kühlsysteme reicht nicht aus,
    8.) Folge: Überhitzung in allen Bereichen und das Szenario beginnt.

    Vielleicht liege ich total daneben, aber gesetzt den Fall, dass nach den Erdstößen noch alles relativ normal lief. Hätte man eine Notabschaltung dann nicht besser abbrechen sollen… geht so etwas überhaupt oder ist eine Unterbrechung der Notabschaltung eines Kernkraftwerks überhaupt nicht möglich ???

  40. André sagt:
    #240

    @Folke: Der Ablauf sieht soweit korrekt aus. Allerdings passiert die Notabschaltung bei einem Erdbeben automatisch, da hat keiner einen Knopf gedrückt. Und sie geht auch so schnell, dass du da nicht noch eingreifen kannst.
    Die Umstände sind unglücklich, aber ohne die Notabschaltung hätte es noch viel schlimmer werden können. Stell dir vor, der Reaktor läuft weiter auf 100%, die Leitungen für die Pumpen sind aber beschädigt und die Kühlung funktioniert nicht mehr. Dann bist du sehr sehr viel schneller in nicht mehr handhabbaren Bereichen.

  41. Andi sagt:
    #241

    Hier der angekündigte Artikel über die Nachzerfallswärme: http://www.physikblog.eu/2011/03/16/nachzerfallswaerme-101/

  42. Folke Stender sagt:
    #242

    Danke André… OK, ich kann mir vorstellen, dass eine Havarie von Pumsystemen oder geborstenen Leitungen bei Vollast mehr auslösen kann und nicht mehr handhabbar ist. Ich dachte nur es würde vorher trotzdem noch Systemmeldungen geben, ob etwas defekt ist oder nicht und die Möglichkeit eines Eingreifens besteht.

  43. shd sagt:
    #243

    @Folke: Ich habe auch zuerst daran gedacht, ob es nicht sinnvoller gewesen wäre, die Reaktoren einfach laufen zu lassen. Das Problem dabei ist, das selbst wenn die Kühlung usw. steht und das ganze Kraftwerk intakt ist die erzeugte (elektrische) Energie wegtransportiert werden muss. Ich gehe mal davon aus der Erdbeben oder Tsunami die Überlandleitungen zerstört haben. Ein Generator bzw die Turbine kann aber nicht “einfach so” weiterlaufen. (Siehe auch http://de.wikipedia.org/wiki/Lastabwurf_%28Kraftwerk%29 )

    Auserdem weis man im Falle eines Erdbebens ja nicht ob die ganze Anlage noch intakt ist, deswegen ist die Schnellabschaltung sicher sehr sinnvoll gewesen.

  44. hilti sagt:
    #244

    @Folke

    Ablauf, so wie ich ihn verstehe:
    1.) Durch Abschaltung Verlust der Stromversorgung.
    2.) Folge: Notbetrieb durch Akkumulatoren.
    3.) Der Tsunami trifft ein und spült die beiden völlig blödsinnig im Hochwassergebiet des Hafens stehenden Treibstofftanks weg.
    4.) Folge: Die Dieselgeneratoren springen nicht mehr an, eine externe Strom und Kraftstoffversorgng scheitert.
    5.) Die Kapazität der Akkumulatoren ist erschöpft.
    6.) Folge: Ausfall aller Kühlsysteme und Pumpen.
    7.) Die Kapazitäten durch externe Kühlsysteme reicht nicht aus,
    8.) Folge: Überhitzung in allen Bereichen und das Szenario beginnt.

    Nicht ganz. Meiner Meinung nach so:
    1.) Erdbeben
    2.) dadurch ausgelöste Notabschaltung und Unterbrechung der externen Stromversorgung (ob durch umgekippte Masten, gerissene Leitungen oder ausgefallene Umspannwerke ist mir nicht bekannt)
    3.) Notstromaggregate springen an
    4.) Tsunami trifft ein und verursacht Ausfall der Diesel
    Es ist meines Wissens bislang unklar warum genau die Diesel ausgefallen sind. Von der Zerstörung der Treibstofftanks hab ich noch niergends was gelesen.
    5.) Leittechnik wir über Batterien betrieben. Kühlpum(en) per Dampfturbine
    6.) Anschluss externer Notstromaggregate scheitert
    7.) weiter wie bei Dir

  45. Qantum sagt:
    #245

    Danke Andi

    ich hab mir das http://www.physikblog.eu/2011/03/16/nachzerfallswaerme-101/ mal angeschaut. Wenn ich das richtig sehe dann wird die Gefahr zwar exponentiell weniger, doch durch die starken Beschädigungen wird die Nachzerfallswärme auch durch die unzureichende Kühlung sehr schlecht abgebaut. Mit anderen Worten das kann sich noch Tagen hinziehen. In dem Zusammenhang hab ich mich auch gefragt:

    1. Wie ist wohl der Materialverschleiß der Druckbehälter wenn sie von Innen überhitzen weil die Brennstäbe zum Teil freiliegen und gleichzeitig von Außen mit salzigem Meerwasser abgekühlt wird ?

    2. Wenn tatsächlich auch die Kammer um den Druckbehälter mit Meerwasser gefüllt wird, ist das Gebäude für solche statischen Belastungen von X Tonen Wasser auf Dauer überhaupt ausgelegt ?

  46. hilti sagt:
    #246

    @shd
    Wenn danach googeln willst. Der Fachbegriff ist “Fangen im Eigenbedarf”. Bei normalen Kraftwerken wird dann Dampf übers Dachabgelassen und versucht die Turbinen auszuregeln. Es ist in den Netzanschlussverträgen der größeren Kohleblöcke meist vorgeschrieben, dass die Kraftwerke dazu in der Lage sein sollen.

    Dadurch kann bei größeren Stromausfällen das Netz schneller wieder aufgebaut werden. Denn wenn alle Kraftwerke ausgeschaltet wären wäre das ein großes Problem, weil die ein intaktes Netz zum Wiederanfahren brauchen. “Schwarzstartfähigkeit” ist selten und teuer. Das lassen sich die Kraftwerksbetreiber von den Netzbetreibern extra bezahlen.

  47. André sagt:
    #247

    @Quantum: Das sind gute Fragen, Antworten darauf aber nicht so einfach. Z.B. wie heiß es genau ist, wird eine maßgebliche Rolle für die Haltbarkeit des Druckbehälters spielen. Das ist aber etwas ungewiss. Und die Kammer um den Druckbehälter ist auf etwa 10 bar ausgelegt (mein Vorlesungsskript) und wird damit schon einem gewissen Druck stand halten. Wie das nach der Explosion und dem stetigen Druck aussieht, weiß ich aber auch nicht.

    @hilti: Oh, danke. Das wusste ich auch noch nicht mit dem »Fangen im Eigenbedarf«.

  48. grill charly sagt:
    #248

    also nochmal, wenn auch etwas unphysikalisch, zu den dieselaggregaten, ich hab auch nichts gehört/gelesen von treibstofftanks. diesel ließe sich wohl auch leicht herbeischaffen und auch anschließen. zunamispuren im kraftwerk sehe ich auch keine. ich hab den verdacht. dass die betreiber bei der notstromversorgung etwas sicherheitsrelevantes verschweigen. schlamperei, einsparungen….?

    Kommentar von André: Mutmaßungen führen zu nichts. Insbesondere über die Informationslage an sich.

  49. Techniker sagt:
    #249

    Weiß jemand wie gekühlt wird ?

    wird der Druckbehälter nur noch von außen gekühlt ?
    Wenn der Druckbehälter von innen gekühlt wird, gegen welchen
    Druck muss die Pumpe(n) entgegen drücken, um überhaupt noch Kühlmittel
    einzubringen ? könnte mir vorstellen, dass bei 200-300bar und ca. 25m³/h schon extreme HD-Pumpen notwendig sind, die man nicht mal so schnell im Baumarkt
    bekommt.

  50. grill charly sagt:
    #250

    http://www.ustream.tv/channel/nhk-world-tv

    hab jetzt einen bericht auf diesem japanischen sender gesehen, angeblich doch treibstofftanks weggeschwemmt und wasserschaden an den aggregaten.

  51. Quantum sagt:
    #251

    Hi zusammen,

    hab gerade eine aktuelle und gute Übersicht zu den Problemen im Kernkraftwerk Fukushima I gefunden. ist ca 25 min alt. Schaut euch das mal an. http://english.kyodonews.jp/news/2011/03/78672.html

  52. hans sagt:
    #252

    Ich möchte, bevor ich ev. noch zum aktiven Reaktor frage einmal wissen, wie sich die Probleme mit der Kühlung des Abklingbeckens erklären lassen.
    Ok, der Kühlkrreislauf ist unterbrochen.
    Daraus schließe ich, dass das Wasser im Abklingbecken zu kochen beginnt.
    Da nicht rechtzeitig reagiert wurde, stand ein Teil der Brennstäbe frei und es kam zur Knallgasexplosion.
    So weit kann ichs nachvollziehen.
    Nur wo verdammt liegt nun das Problem?
    Es kann ja net schwer sein über Wasserwerfer, Hubschrauber… das Kühlbecken immer mit Bohrsäure und Wasser zu füllen, so dass die Brennstäbe immer mit Wasser umgeben sind. Der Temperaturuntetrschied der Kühlung dürfte max. bei 100 Grad liegen.
    Wer klärt mich auf? Kann heißes Wasser aufgrund der Agregatsänderung keine Energie aufnehmen?
    Wenn das Wasser oben ab und unten reingepumpt wird muss es doch möglich sein eine Art Kühlkreislauf zu bilden, der das wasser am Verdamppfen hindert?
    Welche Gefahr besteht beim versagen der Kühlung? Kann es auch bei den abgebrannten Brennelementen noch zur Kernschmelze und einsetzen der Kettenreaktion kommen?

  53. Techniker sagt:
    #253

    korrektur

    habe mich eben bei wiki etwas schlauer gemacht.
    Siedewasserreaktor Betriebsdruck :70..90 bar entspricht ca. 300°C Dampftemp. Wenn die Stäbe freiliegen(Behälter ohne Wasser) und neues Wasser reinkommt bei P0 4MW knallt das nicht gleich?

    Wieviel Salz entsteht eigentlich, wenn 1m³ Pazifikmeerwasser verdampft,(irgendwann ist der Behälter voll Salz) und Kühlwirkung=0

  54. Quantum sagt:
    #254

    @ hans

    zu der frage des Kühlkreislaufs. Ich bin nicht ganz sicher aber ich meine es ist bis jetzt nicht gelungen einen Kühlkreislauf aufzubauen. Es scheint so als ob gewartet wird bis das Wasser zum Teil verdampft und dann wird nachgefüllt. Korrigiert mich wenn ich falsch liege

  55. Lorenz (Chemiker) sagt:
    #255

    an André
    Stimmt! UO2 ist das richtige Argument! Hab ich vergessen. Aber die Betreiber rechnen mit einer spontanen Wiederaufnahme der Kettenreaktion, sonst würde keine Borsäure zugegeben werden.
    (entschuldigt den langen Beitrag zur Oxidation)

    Chemische Oxidation ua beim Eisen-Behälter, Rohren und den Zirkon-Brennstab-Hüllen

    Bei einer Oxidation geht es darum, dass von einem Atom eines oder mehr Elektronen auf ein anderes übertragen werden. Es braucht einen Elektronenlieferant (“kann Elektronen abgeben”=Reduktionsmittel zB Zirkon, Eisen) und einen Elektronenempfänger (“will Elektronen”=Oxidationsmittel zB Sauerstoff, Fluor, Chlor, aber auch H+ von Wasser!). Dafür gibt es Tabellen mit den Redoxpotentialen. Soweit sind da die Rollen klar. Was bei dieser Theorie aber wenig berücksichtigt wird, ist das WIE, denn da gibt es Effekte, welche die Reaktion dramatisch beschleunigen… oder verlangsamen.
    Eisen (oder Zirkon) gibt die Elektronen nicht einfach direkt an die Luft oder Oxidationsmittel ab, wenn sich mal eine dünne Oxidationschicht gebildet hat. Denn dann müssen die Elektronen den Weg zum Oxidationsmittel finden und die Anionen und die Kationen müssen möglichst nahe sein, denn sonst kommt es zu einer sehr ungünstigen Ladungstrennung.
    Also sind dabei vor allem drei Punkte wichtig: Zutritt zum Reduktionsmittel (oder Oxidationsmittel), Leitfähigkeit der Elektronen und Diffusion der Ionen. Alle Punkte haben einen grossen Effekt.
    Aluminium oder Titan sind erstaunlich unempfindlich gegenüber Oxidation weil sie eine nichtleitende, dichte Oxidationsschicht bilden. Aber zB Alu “rostet” wenn destabilisierende Ionen dazugegeben werden, welche die Oxidschicht schwächen zB Quecksilbersalze (erstaunlicherweise Tonmineralien!). Das kann dann unterschiedlich schnell die komplette Oxidation von einem Alu-Körper auslösen.
    Bei Eisen ist einerseits die Oxidschicht durchaus (schwach) leitend und andererseits die bildet die Oxidschicht keine wirklich dichte Schicht, weil sie sich ausdehnt und abplatzt. Fazit: Die dichtende Eigenschaft ist geringer.

    Nun im Hinblick auf den Reaktor
    1) Nach der Entstehung der ersten Oxidschicht passiert muss der Sauerstoff an der Luft seine Elektronen von dieser geladenen Schicht beziehen. Der ungeladene Sauerstoff ist eigentlich nicht in der Lage, sich direkt an ein Eisen-Ion zu hängen und ein Elektron aufzunehmen, da es gegenüber Wasser oder anderen Ionen (Oxid -II) wegen der fehlenden Coulomb-Kraft zu stark benachteiligt ist. In Anwesenheit von Chlorid (-I) aber kann ein Sauerstoff ein Elektron vom Chlorid übernehmen und dieses wiederum holt sich das Elektron vom Eisen. Das ist die Hauptwirkung von Salzwasser auf das Rostverhalten von Eisen. Wenn mal Salzwasser drin ist, dann muss sehr lange gespühlt werden.
    Dieser Elektronen-Übertragungsmechanismus funktioniert bei leitenden Ionen wie etwa beim Acetat-Ion (Essigsäure-Anion), aber schlecht bei solchen mit sehr geringer Leitfähigkeit, dh Anionen mit nicht durchgehenden Elektronen-Orbitalen. Dazu gehören Phosphate, was deswegen zur Passivierung von Eisen verwendet wird.
    2) Borsäure und seine Anionen (Borate) bilden eine schlecht stabilisierte Schutz-Schicht von geringer Kristallgitterenergie. Borate sind darum generell eher niedrigschmelzend. Wenn heisses Eisen dann mit Boraten in Kontakt kommt, kann Borat das Oxid ersetzen und damit die Oxidation deutlich beschleunigen. Da Borsäure und Borate generell “niedrig-schmelzend” sind, können sogar Steine und Mineralien in einer solchen Schmelze aufgelöst werden, was Geologen für eine Elementenbestimmung benutzen können. Aber auch Flussmittel zum Löten basieren darauf indem sie die Metalloberfläche immer leicht zugänglich erhalten (sie werden leicht modifiziert eingesetzt).
    3) Bei flüssigen Metallen ist eine stabile Schutzschicht mechanisch nicht möglich, weswegen diese normalerweise durchoxidieren, wenn es nicht Edelmetalle sind. Aber der Übergang von fest auf flüssig bedeutet nur der Endzustand von zunehmender Anzahl Fehlstellen, welche sich in einem Festkörper bereits unterhalb des Schmelzpunktes bilden und zB Sintern ermöglichen. Damit werden auch dichte Oxidschichten gegen den Schmelzpunkt des Metalles undicht. Dies trifft bei Zirkon zu und ermöglicht die Oxidation deutlich unterhalb des Schmelzpunktes.

    In Anwesenheit von Meersalzen und lösenden Boraten dürften diese Effekt kombiniert auftreten und bereits bei tieferen Temperaturen stattfinden. Das kommt halt auf die Konzentration an. Dann wirkt als Oxidationsmittel H+. Könnte also durchaus sein, dass ohne Borsäure keine Wasserstoffexplosion aufgetreten wäre oder aber bei deutlich höheren Temperaturen, also später.

  56. Susi sagt:
    #256

    @ hans: Das Problem ist, dass da keiner mehr richtig ran kann. Die freigesetzte Strahlung ist bereits so hoch, dass nur noch begrenzt jemand auf das Gelände darf. Man hat ja versucht Wasser mit Hubschraubern abzuwerfen; wie mans bei Waldbränden macht. Und aktuell sollen tatsächlich Feuerlöschrohre verwendet werden um die Becken zu füllen.Ob man daraus einen stabilen Kreislauf aufbauen kann weiss ich nicht.
    Bei den abgebrannten Elementen setzt die Kettenreaktion nicht wieder ein.

  57. hans sagt:
    #257

    @Quantum:
    Ich habe mal eine Betriebsführung im AKW gemacht. Kann mich nicht erinnern, dass ich dort an Wasserbewegungen eine starke Ströhmung im Abklingbecken ausgemacht habe.
    Also wo ist das Problem? Ist der benötigte Wasserumsatz so groß?
    Die Temperatur kann 100°C auch nicht überschreiten.
    Ich stehe vor einem Rätsel.

  58. Quantum sagt:
    #258

    @ hans

    ganz klar ist es mir leider auch nicht. ich schätze was Susi gesagt hat ist vermutlich ein Grund. Die Strahlung ist inzwischen so hoch das es unmöglich ist eine konstante Versorgung herzustellen.

  59. Lorenz (Chemiker) sagt:
    #259

    @Techniker
    der Reaktor dürfte sich nicht mit Salz füllen, weil das verdampftende Wasser Blasen (Siedeverzüge) wirft und diese Salz mithinaustransportieren.

    Meerwasser hat etwa 3-4g/100ml oder 35kg/m3. Wasser nimmt als Wasser viel Energie auf. Sehr viel ist es bei den Aggregatszustandsänderungen fest-flüssig und flüssig-gas. Gas selber kühlt nur wenig.

    (der Mensch 0.9g/100ml)

  60. hans sagt:
    #260

    Hmm Susi, aber wie entsteht das Problem erst? Haben die in ihrer Panik das Abklingbecken vergessen? Solang dass Ding noch gefüllt war, kann dochdie Strahlung nicht das Hinderniss sein. Die Messwerte am Atomkraftwerk sind/waren auch nach der Explosion nicht so hoch, dass niemand raus konnte. Es würde doch schon genügen mit einer Harpune ein paar Schläuche da hinein zu schießen. Da wirds doch millionen Lösungsansätze geben ohne das Gebäude zu betreten, wo das Dach nun weg ist.

  61. ham sagt:
    #261

    @hans: Um zu Pumpen braucht man wenigstens Strom, Pumpen und Leitungen! Schon mal eine verhältnismäßig kleine Wasserstoffexplosion erlebt (Luftballon 20 cm bis 1 m Durchmesser)? Da kann vieles wegfliegen. Ohne DICHTE Rohrleitungen keine Möglichkeit einen Kühlkreislauf wirkungsvoll aufzubauen. Das Verdampfen von Wasser kühlt deutlich effektiver (Verdampfungsenthalie) als nur das Aufwärmen von Wasser, aber man muss eine ganze Menge Wasser kontinuielich nachführen.
    In Deutschland darf ein Feuerwehrmann in seinem Leben beruflich nur 250 mSv aufnehmehen, nach der einmaligen oder summierten Aufnahme von 250 mSv darf er nie wieder innerhalb seiner beruflichen Tätigkeit Strahlung aufnehmen! Wenn also 400 mSv/h vor Ort herrschen, dürfte man nur die entsprechend geringere Zeit und dann NIE wieder beruflich Strahlung ausgesetzt sein. Das sind jetzt die Probleme vor Ort. Alle paar Minuten ändern sich da die Dosen bzw Aktivitäten. Damit kann man da kaum noch jemanden arbeiten lassen! Die Angaben für Feuerwehrleute in dieser Höhe gelten nur für direkete Rettung von Menschenleben (Sachrettung 100 mS Lebensdosis). Für normale berufliche Tätigkeiten gilt in Deutschland eine Jahresdosis von 20 mSv/a bei einer Lebensgesamtdosis von 400 mSv im ganzen Leben! Die rechtlich maximal zulässige Jahresdosis erhält man also bei 400 mSv/h in ? Minuten. Da liegen die Probleme. Jetzt überhaupt vor Ort noch zu handeln.

  62. ham sagt:
    #262

    Nachtrag: Die Aufnahme von 250 mSv in kurzer Zeit (Stunden) ist die Grenze für kurzfristige akute Strahlenschäden.

  63. Michi sagt:
    #263

    Vorhin wurde auf NHK erklärt, wie vorgegangen wird. Erst einmal waren die Arbeiter sehr überrascht, dass im Gebäude (leider vergessen, welcher Block) 1500 mSv/h gemessen wurden (erwartet waren 50 mSv/h). Der bis vor kurzem gültige Grenzwert von 100 mSv (pro Jahr? Leben?) für Rettungskräfte wäre also in 4 Minuten erreicht. Dieser wurde soeben auf 250 mSv hochgesetzt, was dann 10 Minuten Arbeitszeit im Reaktor bedeutet. Die Arbeiter gehen immer zu zweit in das Reaktorgebäude und führen dann die Arbeit für eine Minute aus, bevor sie das Gebäude wieder verlassen.

    Es ist möglich, dass die Schutzkleidung verhindert, dass ein großer Teil der Strahlung den Körper erreicht. Damit kenne ich mich aber nicht aus.

    Weiß jemand, ob auch Roboter eingesetzt werden? Wäre ja eigentlich sinnvoll, und Japan wäre doch das Land, welches solche Roboter haben sollte.

  64. Andi sagt:
    #264

    @Michi: Ich weiß nur, dass bei Tschernobyl (vor 25 Jahren!) der Einsatz von Robotern aufgrund der hohen Strahlung nicht möglich war. Da spinnt die Elektronik.

  65. Tr sagt:
    #265

    @Lorenz (Chemiker): das kenne ich aber anderes. Verwechselst du das jetzt nicht mit Diszillation? z.B. kann Alkohol mit Wasser mitentweichen, aber für Salze gilt das nicht. (IMHO, bin kein ausgewiesener Chemiker)
    Was wiederum nicht unbedingt heißt, dass der Reaktor sich mit Salz füllt – zu wenig davon

  66. Susi sagt:
    #266

    @Michi: Für heikle Abeiten am Kern nimmt man ziemlich sicher Manipulatoren. Aber Roboter aller Art brauchen Strom. Und so bescheuert das klingt in einem Kraftwerk: es gibt keinen Strom den man dafür nehmen könnte. Ausserdem weiss ich nicht, wie Elektronik auf diese Strahlung reagiert.
    Haben wir hier Eletrofuzzis, die das wissen?

  67. André sagt:
    #267

    @Susi: Naja, Roboter kann man ganz gut mit Batterien versorgen ;)

    @Andi, Susi: richtig, Strahlung schädigt die Elektronik. Aber ich weiß nicht, ab welchem Bereich. Wenn der Druckbehälter intakt ist, kann das noch funktionieren. Bei Tschernobyl war ja alles kreuz und quer verstreut.

  68. Danny sagt:
    #268

    Hat eigentlich jemand Infos wieviel Plutonium sich
    im Reaktor 3 befindet ? In den anderen Reaktoren wurde
    ja wohl “nur” Uran als Brennstoff verwendet.
    Wenn ich richtig gegoogelt hab sollten da was um knapp 10%
    vom Spaltmaterial Plutonium(IV)-oxid sein.
    .. macht ja bei ca.60to denn doch einiges
    Wie hoch ist die Wahrscheinlichkeit das sich die Schmelze entmischt
    bzw. legiert ? Nach den Zirkalloy Hüllrohren sollte ja Plutoniumoxid
    und danach Uranoxid schmelzen . … Plutonium(IV)-oxid bei 2400 oC
    Was würde dann noch ein Erreichen einer Überkritischen Masse verhindern?
    PU-239 immerhin bei ab 10Kg
    Kann man ausschließen das es sich im Moment “nur” um Wärme durch ein
    Abklingen der Brennstäbe handelt ?
    Würde es nicht Sinn machen einer Kernschmelze Absorber beizumengen ?
    In Tschernobyl hat man da doch Blei zu dem Zwecke abgeworfen…?!
    Wie kann man sich so eine Kernschmelze vorstellen ?
    Unten im Containment ein Klumpen von bis zu 60to Brennmaterial.
    Im Inneren bis 2000 oC heiß und drüber Kühlwasser ?
    Müßte das Wasser da nicht schon längst verdampft sein ?
    Sorry für die vielen Fragen .
    ..super Forum übrigens …

  69. Tr sagt:
    #269

    Es ist mir bewusst, dass man sich gegen beta-Strahlung mit einer Aluplatte schon abschirmen kann. Exestiren praktikable Vollkörper-Schutzanzüge (nicht wie in Krankenhäusern), die von Technikern vor Ort benutzt werden? Ich kann mir nicht vorstellen, dass die Arbeiter lange durchhalten können, wenn die nicht ein Schutzraum aufsuchen oder andere Schutzmaßnahmen ergreifen.

  70. André sagt:
    #270

    @Danny: Wir sind ein Blog, kein Forum ;) Zu deinen Fragen: ui, echt ne Menge. Zu dem Plutonium hab ich auch schonmal was gehört, aber kann ich auch nichts konkretes zu sagen. Allerdings sind solche Reaktoren ziemlich penibel auf technische Spezifikationen eingestellt, z.B. auch die Leistungsdichte, die der Brennstoff erzeugen kann. Das wirst du mit dem Plutonium ändern. Also wenn, dann wird der Reaktor von vorn herein darauf ausgelegt sein.

    Zur Kernschmelze: Jap, Klumpen. Heiß. Wasser drauf kannste (glaub ich) vergessen. Wenn aber noch kälterer Stahl drumherum ist, kann man den kühlen — und der kühlt widerum die Schmelze.

    Und man kann ziemlich sicher sagen, dass das “nur” Nachzerfallswärme ist (siehe neuer Artikel von Andi). Die reicht aus. Kettenreaktion wird nicht so ohne weiteres von neu starten.

  71. hans sagt:
    #271

    Hmm, es will mir einfach nicht in den Kopf. Die Kräfte und Temperaturen im inneren eines Reakturs sind für mich ungbegreiflich, weshalb ich erstmal garnicht versuche es einzuordnen.
    Aber die Größen die in einem Abklingbecken wirken hielt ich, da ich mal über einem stand immer für Greifbar.
    Hat jemand konkretes wissen? Wieviel Kühlwasser wird dafür im Normalbetrieb benötigt? Wann beginnt es bei gestopptem Kühlkreislauf zu kochen?

  72. Eng sagt:
    #272

    Auf spon wird angegeben: 400 mSv Strahlendosis pro Stunde am 15.03., auf dem GRS Datenblatt ist für den 15.03. ein Höchstwert von 12.000 µSv pro Stunde angegeben. Auch nach der Umrechnung passt das nicht wirklich zusammen, oder?

  73. ham sagt:
    #273

    @Tr:
    Durchschnittlicher Salzgehalt Meerwasser: 3,5 %
    Kühlwasserbedarf pro Reaktor bei vollständiger Verdampfungskühlung: ca. 6,5 t/h
    macht pro Stunde 227,5 kg/h Salz. Und kristallines Meersalz ist denke ich nicht der beste Wärmeleiter.

  74. Michi sagt:
    #274

    @Eng: Kommt eben auf die Dauer der Messungen an. Vielleicht wurden die 400 mSv/h nur für wenige Sekunden gemessen, während die 12 mSv/h eben der höchste Gesamtwert über eine Stunde war. Allgemein vertraue ich den Medien aber noch nicht ganz, dass sie diese Daten richtig weitergeben, da sogar oft der Zusatz “pro Stunde” fehlt.

  75. ham sagt:
    #275

    @Michi: Das ist genau das Problem, habe heute nachmittag auf http://www.ustream.tv/channel/nhk-world-tv Übersicht gesehen, aber da war von mili nicht mikro die Rede und 80 ?? wurden als halb so schlimm dargestellt. Die Einheiten werden nicht vollständig oder falsch übersetzt und der japanischen Schriftzeichen bin ich leider nicht mächtig. Hat irgendwer mal eine vollständig für und lesbare Darstellung bezüglich der gemessenen Strahlungen gefunden?

  76. chefin sagt:
    #276

    vieleicht mal als Hausnummer

    Eine Feuerwehrpumpe in einem normalen Feuerwehrauto ohne das auf besondere Gegebenheiten Rücksicht genommen werden muss bringt ca 1000 l/min bei ca 6 Bar. Feuerwehren in Großstädte haben mehr Druck, da sie auch in 50m oder 100m Höhe noch Druck haben müssen. Wir reden also von guten 60qm/h was mit einem “Baumarktteil” gepumpt werden kann. Diese Feuerwehrautos haben so um die 300PS und ca 30 l/std Dieselverbrauch.

    Da Japan nicht unbedingt unter Entwicklungsland fällt, dürfte sowas in jedem Dorf rumstehen (wie bei uns). Es kann also definitiv nicht an der Wassermenge liegen, das sie die Kühlung nicht hinbekommen.

    Was können wir noch ausschliessen: Wassermangel

    Strahlung?…nun soweit ich weis wurden erst 2 Tage nach dem durchgehen der Reaktor erhöhte Strahlungswerte gemessen. Also kann man wohl für die Anfangszeit davon ausgehen, das die Arbeiter relativ nahe an den Kern rangekommen sind um Kühlwasser reinzuspritzen. Erst jetzt wird es so langsam kritisch bis unmöglich.

    Was bleibt als Möglichkeiten über?
    – Zerstörung
    – elektrische Sperren die nicht geöffnet werden können ohne Strom
    – völlig neue Dinge die wir uns bisher nicht vorstellen können, da bisher noch nie eine kernschmelze im Labor untersucht wurde (irgendwie logisch, klingt so als würde ich versuchen eine Atomexplosion im Zentrum zu untersuchen)

    Der letzte Punkt ist mir persönlich zu spekulativ und nach 20 Jahren Erfahrung mit Atombombenversuchen, sowie 30 Jahre AKW-Bau und nahezu ein Dutzend Kernschmelzen extrem unwahrscheinlich.

    Bleiben 2 Punkte über, die wohl auch zusammen hängen. Ich kann mir nicht vorstellen, das man bei noch funktionierenden Wasserleitungen nicht in der Lage war, den Kern zu kühlen. Es hätte eine einzige popelige Feuerwehrpumpe an einem Feuerwehrauto gereicht, dessen 300l Dieseltank ich sicherlich rechtzeitig nachfüllen kann oder ein Ersatzfahrzeug beischaffen. Im schlimmsten Fall wäre ein Dieseltransport via Hubschrauber möglich gewesen. Ich denke das jeder das Risiko eingehen wird, einen 2000l Heizöltank am Hubschrauber zu verlieren und den Boden mit Öl zu verseuchen, wenn es drum geht eine Kernschmelze zu verhindern. Das die Notdiesel tot waren ist eine Sache, aber die Pumpenleistung ist hinzubekommen. Da müssen die Zerstörungen durch Tsunami und Erdbeben größer gewesen sein, als erwartet und die mehrfach redundanten Systeme in den Totalausfall getrieben haben.

    Man darf nämlich eines nicht ausser Acht lassen: es gibt kein Rohr ins Containment das ich einfach mal so anzapfen kann um da Wwasser zirkulieren zu lassen. Den das Wasser was da rauskommt ist hoch kontaminiert und darf nicht einfach irgendwo hinlaufen. Es muss als geschlossener Kreislauf über Wärmetauscher seine Wärme an das Meerwasser abgeben. Sobald aber durch Pumpenausfall der innere Kreis erstmal zu Dampf geworden ist, nützt auch kein Wiederanlauf der Pumpen. Die transportieren keine Gase. Es ist schon bei einem voll ansonsten intakten Reaktor schwer diesen Zustand durch Kondensation wieder in den Griff zu bekommen. In Japan war aber alles dagegen, kein Netzstrom, keine Notstromdiesel, kein garnichts, Strassen verstopft, alle Transportmittel die noch intakt waren irgendwo im Einsatz und schwer erreichbar…usw.

    Diese Fehler können überall passieren, ich denke das dies der Grund ist, wenn Leute von nicht beherschbar reden. Da ist weniger die genaue Kenntniss über die physikalischen und chemischen Vorgänge ausschlaggebend, sondern die Unabwägbarkeiten des Lebens…oder auch Murphys Gesetz genannt.

  77. Eng sagt:
    #277

    Hier gibt es einige interessante Informationen zur Größe, Lage und Auslastung der Abklingbecken.
    http://www.spiegel.de/wissenschaft/technik/0,1518,751086,00.html
    Lage: direkt nebem dem Reaktor, oberste Betonbühne (also genau dort wo jetzt der Stahlbau “zerbröselt” ist, und wahrscheinlich sind Gebäudeteile reingefallen), Größe ca. 1000 m³, und auch in den Abklingbecken 1-3 waren alte Brennstäbe gelagert (damit sind die Wasserstoffexplosionen geklärt).

  78. Techniker sagt:
    #278

    Reaktor 5 & 6

    Wie hoch ist unter normalen Bedingungen die Kühlwasseremperatur im Reaktor. Wie lange sind die Blöcke 5 & 6 schon vom Netz (bzw. wie
    hoch ist die Nachzerfallswärme/(Leistung))

    Laufen die Betriebskühlpumpen eigentlich mit Niederspannung (<1kV) ?
    (Einsatz externer Notstromagg. wäre möglich oder sind das alles
    Mittelspannungsmotoren 6..10kV)

  79. Lorenz sagt:
    #279

    @Tr
    was Du meinst ist azeotrope Destillation. Und Du hast durchaus recht, Salz verdampft nicht.

    Hier aber könnte es so aussehen, wie wenn Du einen gigantischen Tauchsieder in Wasser hältst: massig Blasen steigen auf. Die Blasen bewirken ein heftiges mechanisches Rühren. Das ist kein schonendes, langsames Verdampfen. Gut möglich, dass das Wasser sogar nicht mehr direkt mit den Stäben in Kontakt kommt sondern nur noch mit einem dünnen Gaspolster. Dann wird das Salz ebenfalls nicht ansetzen. Bevor der Reaktor mit Salz gefüllt wäre, steigt die Viskosität wegen dem pulver-förmigen Salz an und Salz dürfte mit den Blasen nach draussen mitgerissen werden. Sollte der Effekt nicht wirken, dann wird sich der Reaktor trotzdem nicht füllen lassen, denn mit zunehmendem Salzfüllungsgrad wird die Menge Wasser, die zugeführt werden kann kleiner. Wenn der Reaktor quasi trockengelegt ist, dann schmilzt NaCl bei etwa 800°C auf und wirkt dann, wenn auch nicht so effizient wie Wasser. Und es hat auch noch Borsäure.

    Aber Du hast schon recht: es sind Plausibilitäten…

  80. Susi sagt:
    #280

    @Techniker: Block 5 und 6 waren/sind schon mit neuen Brennstäben bestückt. Vermutlich sollten sie bald wieder hochgefahren werden. Vom Netz waren sie glaub ich seit letztem Herbst.

  81. Techniker sagt:
    #281

    @ chefin

    Bin zwar nicht der Kraftwerksexperte, aber bei einer
    bei einer Kühlung vom Druckbehälter von außen gebe ich Dir Recht, dass
    ein Pumpendruck von 6bar evt. ausreicht. Wenn aber kein Wasser im Reaktor ist, dann ist überwiegend Luft zwischen Druckbehälter und den Brennstäben. Und damit hat man einen denkbar schlechten Wärmeübergang.

    Sollte der Druckbehälter von innen gekühlt werden, dann langt ein Pumpendruck von 6bar bei weitem nicht aus um den Gegendruck vom Reaktordruckbehälter zu überwinden, der weit darüberliegen dürfte.
    Vielleicht weiß ja hier jemand welche Temperaturen/Drücke im Druckbehälter anstehen? ( SWR 70..90bar Betriebsdruck entspricht ca.
    280°C..320°C) wie ist das aber bei einem ausgeschaltetem Reaktor?

  82. ham sagt:
    #282

    @Techniker: NICHT Luft, sondern wohl wahrscheinlich eine Mischung aus Wasserstoff und Wasserdampf und verschiedenen gasförmigen Spaltprodukten (Edelgase hauptsächlich, aber weiters bestimmt auch noch), sofern es keinelei Lecks gibt.

  83. Techniker sagt:
    #283

    @Susi

    Augenscheinlich scheint die Nachzerfallswärme/(Leistung)bei Block 5/6
    nach 6 Mon. Abschaltung der restlichen 2/3 alter Brennstäbe nicht mehr so groß zu sein. (Müssen die 1/3 neuen Stäbe auch gekühlt werden ?)
    Aber wenn die Tempertur dort auch schon auf den doppelten normalen Wert (wie liegt der normale Wert) gestiegen ist ergeben sich für mich 2 mögliche Probleme

    1.) Kühlkreislauf mechanich defekt.
    2.) Pumpen alles Mittelspannungsmotoren (6..10kV)
    Notstromagg. sollten logistisch keine Schwierigkeiten bereiten
    (Transporthubschrauber) aber halt nur Niederspannung (<1kV)

  84. Michi sagt:
    #284

    @Techniker: Halt! In Block 6 funktioniert das Notstromaggregat. Dieser wird dazu benutzt, um Kühlwasser in die Abklingbecken von Block 5 und 6 zu pumpen (es funktioniert also fast wie geplant).

  85. Techniker sagt:
    #285

    @ham
    ok ein Gas, wobei die Wärmeleitfähigkeit sehr viel schlechter ist als Wasser.

  86. Techniker sagt:
    #286

    @Michi

    Wieso steigt dann aber die Temp, im Druckbehälter auf den doppelte
    Temperatur als normal an. Oder wird nur noch das Abklingbecken gekühlt und nicht der Druckbehälter ?

  87. ham sagt:
    #287

    @ techniker: Zustimmung aber kein Sauerstoff. Außer die gesamten Anschlüsse des Containments sind total defekt.

  88. Susi sagt:
    #288

    @Techniker: laut Statusbericht steigt da nicht die Temperatur im Reaktor, sondern in den Abklingbecken. Macht ja auch Sinn, weil eine Pumpe zwei Becken beliefert.
    Kann man hier nachsehen. DSatum ist von heute, wird also offensichtlich regelmässig aktualisiert.
    http://bravenewclimate.files.wordpress.com/2011/03/tepco_status_4.jpg

    Aktuellerer Link dazu:
    http://bravenewclimate.files.wordpress.com/2011/03/tepco_status_6.jpg

  89. Techniker sagt:
    #289

    @ all

    kennt jemand eine Quelle mit Druckdaten in den Blöcken 1-4
    Und den normalen Druck im Druckbehälter bei abgeschalteten
    Reaktor bei normalem Wasserfüllstand.

  90. Linus sagt:
    #290

    @chefin: Danke für den Vergleich zu Feuerwehr-Pumpleistungen. Ich finde leider gerade keine Zahlen mehr dazu, was die Pumpen in den Reaktoren normalerweise im Betrieb so liefern müssen. Ich meine mich erinnern zu können, dass die Primärpumpe durchaus 10MW an Leistung hat, also ein richtig dickes Ding ist (wobei ich mich mit Pumpen nich auskenne).

    http://en.wikipedia.org/wiki/Boiling_water_reactor_safety_systems listet ein paar Zahlen zu Notkühlsystemen:
    * HPCI 19.000 l/min (High Pressure Coolant Injection System)
    * RCIC 2.000 l/min (Reactor Core Isolation Cooling System)
    * LPCS 48.000 l/min (Low Pressure Core Spray System)
    * LPCI 150.000 l/min (Low Pressure Coolant Injection System)

    Laut Artikel relevant wäre das RCIC für die Nachzerfallswärme, das auch per Batterie betrieben werden kann. Vielleicht ist das ja beschädigt, oder man braucht wegen der Kernschmelze mittlerweile mehr?

    Ansonsten hab ich mir nochmal Gedanken gemacht, warum das Abklingbecken plötzlich so gefährlich werden kann. Das Krasse: Die Wasserschicht dient auch dem Strahlenschutz. Man möchte die Stäbe immer mindestens 2,5m mit Wasserbedeckt haben. Denn das ist so effektiv wie 25cm Bleib, also ne ganze Menge! Stichwort http://de.wikipedia.org/wiki/Halbwertsdicke . Eigentlich ne ganz clevere Idee: Wasser is billiger, flexibler, einfach handhabbarer als Blei, und dursichtig. Und es kühlt. Allerdings: Leider auch flüchtig, doof wenns wegkommt. Siehe auch http://de.wikipedia.org/wiki/Schwimmbadreaktor . Das würden den hohen Anstieg der Strahlenbelastung erklären.

    Was mir auch Sorgen bereitet: Die Abstandshalter zwischen den alten Brennelementen könnten durch das Erdbeben evtl. beschädigt / losgerissen sein (k.A.), und dann kämen die sich näher als gut ist. Frage wäre auch, wie schlimm es ist, dass da keine Steuerstäbe zwischen sind. Man plant das mit der Borsäure ja nicht umsonst.

    Präsentation von TEPCO über das Abklingbecken, mit Daten & Bildern, http://www.nirs.org/reactorwatch/accidents/6-1_powerpoint.pdf
    Entnommen aus http://www.spiegel.de/wissenschaft/technik/0,1518,751086,00.html

    Linus

  91. chefin sagt:
    #291

    @Techniker
    Meines Wissens ist es nicht vorgesehen, das ein zweiter Kreislauf innerhalb des Containments existiert, der nicht in direktem Kontakt zum Kühlwassser im Containment steht.

    Das funktioniert im Prinzip wie die Öl/Gasheizung in der Wohnung. Ein in sich geschlossenere Wasserkreislauf nimmt an der heisen Stelle (dem Brenner) Wärme auf, transportiert sie an die Wärmetauscher(Heizkörper) und gibt sie dort an ein anderes Medium (Luft) ab. Wenn nun in der Heizanlage nur noch gasförmige Elemente sind funktioniert der Wärmetransport nicht mehr, aber ich habe nur die Möglichkeit den brenner zu kühlen, wenn ich das System öffne und frisches Wasser reinpumpe. Der Druck liegt bei um die 220bar, mehr Druck erreicht Wasserdampf nicht, egal wie weit ich noch aufheize. Es ist dann jedoch vom Verhalten her eher Gas (nicht mehr Pumpbar mit Flüssigkeitspumpen), von der Dichte her jedoch Wasser und damit gehen die Pumpen auf Block, weil sie versuchen würden Wasser in Wasser zu pumpen und wir wissen das man Flüssigkeiten nicht komprimieren kann (oder kaum).

    Sobald dieser Zustand des Wassers erreicht ist ist nur durch ablassen des Dampfes und ersetzen durch Frischwasser die Möglichkeit, Kühlung zu erreichen. Dampf ablassen, der hoch kontaminiert ist…ich weis nicht so recht.

    Dies gilt allerdings nur für die Druckwassertypen. Die Siedewassertypen haben nur einen Kreislauf, da wird das Turbinengehäuse ebenfalls kontaminiert. Im Prinzip ist dieser Kreislauf auch geschlossen, aber hat mehr Möglichkeiten Kondensationsflächen zu kühlen, um dort den Wasserdampf wieder zu verflüssigen und damit den Kreislauf wieder in Gang zu bekommen. Jetzt fangen allerdings Aspekte wie die Schwerkraft an zu wirken, der heise Dampf ist dann oben, das Kondensat dann hoffentlich in Rohren die tiefer liegen und damit könnten die Pumpen es wieder ins Containment Pumpen und dabei neues Gas rausdrücken zum weiter kühlen. Kann man sich vorstellen, wie die Bohrmaschinenpumpe aus dem Baumarkt. Solange da Luft drin ist, geht garnichts. Einmal mit Wasser gefüllt, SAUGT die plötzlich locker 5m nach oben. Darf nur keine Luft mehr reinkommen.

    Man kann also nicht so ohne weiteres irgendwo Wasser reinpumpen ins Containment ohne dabei gewaltige Kontamination zu erzeugen. Und solange keiner versprechen kann, das man mit Dampf ablassen wieder flüssiges Wasser als Kühlung reinbekommt, wird da keiner ablassen. Die Möglichkeit besteht jedoch…wie man an den Berichten zum Druck ablassen gelesen hat…auch fürs Containment. Man würde es vermutlich riskieren, wenn die Anlage ansonsten soweit intakt und funktionsbereit wäre. Aber mit Notstrom, geflickten Leitungen, Feuerwehrpumpen und sonstigen Improvisationen…das hat sich dann keiner getraut. Den diese Giftwolke wäre in kurzer Zeit über große bewohnte Gebiete gezogen nahezu ohne Möglichkeit zum Schutz oder Evakuierung. Momentan wird wohl versucht die Menschen aus der Gefahrenzone zu bringen und damit die unvermeidbare Kontamination zumindest nicht auf zuviele Menschen wirken zu lassen.

  92. Susi sagt:
    #292

    Hab hier eine weniger schöne neue Meldung aufgetan. Murphy’s Law lässt grüssen.

    http://www.newscientist.com/blogs/shortsharpscience/2011/03/nuclear-crisis-radioactive-fue.html

    Wenn das stimmt ist die Ka… wirklich am dampfen. Zur Info: In diesem Becken sind nicht nur ausgebrannte Elemente, sondern auch welche, die noch in Gebrauch waren.

  93. Lorenz sagt:
    #293

    Jupp! Genau das meine ich: Borsäure braucht man nur, wenn man befürchtet, dass die Kettenreaktion wieder startet. Ansonsten könnte man auch Cola nehmen.

  94. ham sagt:
    #294

    @Techniker: Die letzten mir bekannten Daten aus einer Quelle, der ich wenigstens zum Teil vertraue: http://www.bmu.de/atomenergie_sicherheit/doc/47114.php

  95. Peter sagt:
    #295

    @susi:meine Einschätzung zu abgebrannten Brennelementen finden sich im Nachzerfallswärme-Artikel.

    EDIT Andi: Doppelposting entfernt, Link zum ersten Posting eingefügt.

  96. Peter sagt:
    #296

    @susi

    Die Regelstäbe fallen bei den Reaktoren in Fukushima nicht von oben mittels Schwerkraft rein.
    Bei diesen Typen werden die Regelstäbe von unten elektrisch betrieben, bei Ausfall des elektrischen Antriebs mit dem fail-safe hydraulisch “hineingeschossen”.

    Das nur am Rande.

  97. Folke Stender sagt:
    #297

    Hallo Hilti, dein Ablauf ist natürlich richtig, zuerst kam das Erdbeben. Soviel ich weis, schaltet die Technik bei einem Stromausfall sofort auf Akkubetrieb die dann wiederum mittels Dieselgeneratoren geladen werden, “wenn” sie im Normalfall anspringen. Es findet also ein Pufferung statt, damit die Dinger immer voll sind und vor allem keine Stromschwankungen entstehen. Ähnlich wie beim Auto. Das die Treibstofftanks weggespült wurden, habe ich aus einem Filmbericht des jap. Fernsehens erfahren. Sehen kann man diese veggespülten Tanks auf folgenden Lufaufnahmen. Es handelt sich um die beiden kleinen Tanks, vom Wasser aus gesehen auf der rechten Seite, unterhalb der Turbinengebäude, direkt am Wasser. Auf dem Bild es 1. Links sind sie noch da, auf dem Bild des 2. Links sieht man nur noch ihre Fundamente:

    http://www.mainpost.de/storage/pic/dpa/infoline/thema/3465802_1_jpeg-147CD8004B6136FC-20110312-img_29209030_original.large-4-3-800-176-172-940-746.jpg

    http://www.digitalglobe.com/downloads/featured_images/japan_earthquaketsu_fukushima_daiichiov_march14_2011_dg.jpg

  98. Folke Stender sagt:
    #298

    Es sind auch schon ganz schön große Notstrom Generatoranlagen, bestehend aus mehreren 12 Zylinder Schiffsdieselmotoren. Wenn deren Tanks weggespült wurden und sämtliche Versorgungsleitungen evtl. gebrochen und durch Meerwasser abgesoffen sind, dann kann man so etwas auf die Schnelle nicht wieder in Gang setzen oder einen Schlauch anschließen und evtl. durch herbeigeschafftes Heizöl betreiben. In dieser Richtung geht erstmal garnichts mehr. Unter den Umständen die dort vorherrschen, ist auch eine Reparatur wohl nicht mehr möglich, zumal dafür auch spezielle Fachleute der Motorenhersteller vor Ort gebraucht werden. Siehe Bild einer (ähnlichen) Notstromanlage eines AKW.

    http://www.cad-ks.de/images/Notstromdiesel%20AKW.jpg

  99. Susi sagt:
    #299

    @Peter: Dacht ich mir, das mit den Regelstäben.

  100. Susi sagt:
    #300

    Oh mann. noch zu früh zum klar denken.

    Nochmal @Peter: Ich habe irgendwo gelesen, wieviel die in ihren Abklingbecken liegen haben, weiß aber nicht mehr wo. Ich weiß nur noch, dass die Firma deshalb als vorbildlich (hust) eingestuft wurde, weil es relativ wenig war.