Nachzerfallswärme 101

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Wärmestrahlung. Symbolbild. Brennstäbe werden so nicht hergestellt.

Immer noch ist die Lage in Japan unklar. Die Gefahrensituation pendelt zwischen »urgs«, »Mist!« und »OMG!«.
In den Kommentaren zu unsere vorherigen Artikeln zu Fukushima kamen einige Fragen und Hinweise auf. Ein paar davon haben wir in die Artikel in Nachträgen eingebaut, für manche wird es einen neuen, zusammenfassenden Beitrag geben.

Eine Frage kam wiederholt auf, so dass wir ihr diesen eigenen, kleinen Artikel widmen. Mehr oder weniger lautete sie: »Wenn die Kernkraftwerke abgeschaltet sind, warum gibt’s dann trotzdem noch den Stress?«

Das Stichwort, auf das diese Frage abzielt, ist die Nachzerfallswärme.

Ein aktiver Kernreaktor nutzt die Wärme aus der Spaltung des Brennstoffs. Beim Spalten von Uran-235 entstehen dabei meist zwei von 200 bekannten Spaltprodukten, deren Massen sich grob zu der von Uran addieren — wobei ein Kern leichter, einer schwerer ist1.

Isotopentabelle aus der Wikipedia. Unter allen Nukliden sind nur die wenigen schwarzen stabil.

Kerne, die dabei entstehen, müssen nicht stabil sein, sondern können Isotope sein, die erst über Zerfallsketten zu stabilen Elementen werden. Tatsächlich sind die meisten der Kerne in den Spaltungsprozessen instabil, weil ein starker Neutronenüberschuss im Kern herrscht.
Wenn nun ein beliebiger Spaltprodukt-Kern das Labyrinth seiner Zerfallskette beschreitet, findet jede Abbiegung zu einem neuen, instabilen Kern unter Emission von ?- oder auch ?-Strahlung statt. So könnte z.B. aus U-235 ein Te-135-Kern werden, der über die Zerfallskette Te-135 ? I-135 ? Xe-135 ? Cs-135 ? Ba-135 zerfällt. Erst Barium ist ein stabiles Element, was nicht weiter zerfällt. Weitere mögliche Zerfallsketten finden sich in dieser Tabelle.

Für jeden gespaltenen Uran-235-Kern entstehen also neue Kerne, die nicht stabil sind und beim Zerfall über ?- und ?-Strahlung Wärme entwickeln. Es gibt eine Tendenz, dass Elemente weiter hinten in der Zerfallskette langlebiger sind. Am Beispiel oben: Tellur hat eine Halbwertszeit2 von 19 Sekunden, Iod von 6,5 Stunden, Xenon von 10 Stunden und Caesium zerfällt schließlich erst innerhalb von 2 Millionen Jahren zur Hälfte in Barium. Das ist nur eine beispielhaft herausgepickte Zerfallskette – andere Elemente zerfallen munter anders.

Diese nachträglichen Zerfälle benötigen im Gegensatz zum Uran keine herumschwirrenden Neutronen mehr, um sich umzuwandeln. Ihr Zerfall findet spontan statt — daher benutzt man auch die Wahrscheinlichkeitsaussage der Halbwertszeit. Heißt also: der Kernreaktor muss nicht mehr laufen, die Kerne können auch noch nach dessen Abschaltung zerstrahlen. Unter Freisetzung von Energie.
Und eben das ist die Nachzerfallswärme.

In einer geschlossenen Darstellung kann die Wärmeleistung durch Nachzerfälle in Abhängigkeit der Zeit nach der Abschaltung folgendermaßen parametrisiert werden:
\(
P_N(t) = 6{,}22 \cdot 10^{-2} \cdot P_{th} \cdot \left( t^{-0{,}2} – (t_0 + t)^{-0{,}2}\right),
\)
wobei \(P_{th}\) die thermische Leistung3 des Reaktors bezeichnet, der \(t_0 \) Sekunden Laufzeit hinter sich hat4.

Nachzerfallswärme von Fukushima I-1 in Abhängigkeit der Zeit nach dem Abschalten. Grafik generiert via Wolfram|Alpha.

Die Reaktorblöcke in Fukushima haben thermische Leistungen von ca. 1380 MW (Fukushima I-1) bzw. 2300 MW (Fukushima I-2 bis I-4). Es ergibt sich für Fukushima I-1 ein Verlauf der Nachzerfallswärme, wie rechts dargestellt5. Ihr könnt damit selbst bei Wolfram|Alpha herumexperimentieren6.

Der Abfall führt dazu, dass in diesem Reaktorblock auch heute, nach vier Tagen, noch ca. 4 MW thermische Leistung entstehen. Das sind ca. 2000 Wasserkocher. Die Wikipedia liefert eine Tabelle für prozentual produzierte Nachzerfallswärme sowie Absolutwerte für ein stärkeres Kraftwerk mit 4000 MW thermischer Leistung (Pro-Tipp: Werte durch drei dividieren.). Wichtig ist, dass zu einem gegebenen Zeitpunkt bereits einiges an Wärmemenge aufgestaut ist. 4 MW sind 4 Millionen Joule pro Sekunde. Eine Integralbetrachtung liefert hier die Summe der erzeugten Wärmemenge.

4 MW sind einiges und das muss erst einmal abtransportiert werden. Und hier liegen momentan in Japan die Probleme, denn (Nach-)Kühlkreisläufe laufen nicht, Gebäude und Maschinen sind beschädigt, es herrscht hohe Strahlung.
Kann die Nachzerfallswärme nicht abtransportiert werden, wird das Wasser (wenn es denn noch da ist…) immer heißer und es kann zu … unguten Folgen kommen.

Das trifft übrigens nicht nur auf die Reaktorblöcke zu, die vor dem Erdbeben in Betrieb waren, auch die abgeschalteten Reaktorblöcke müssen weiter gekühlt werden. Denn dort, wie in allen anderen Kernkraftwerken lagern abgebrannte Brennelemente in einem Abklingbecken im Reaktorgebäude. Die Dinger strahlen nämlich noch so stark, dass sie da erst noch ca 1 Jahr lang gekühlt werden müssen, bevor sie ohne Wasserkreislauf auskommen.
Aber auch noch die CASTOR-Behälter, die für die spätere Aufbewahrung gewählt werden, haben passive Kühlvorrichtungen, um Überhitzungen im Inneren zu vermeiden.

Der Ofen in Fukushima ist also noch lange nicht aus und bedarf zumindest in den nächsten Jahren eines gewissen Aufwands, die Temperatur unter Kontrolle zu halten.

  1. Genauer: Die Häufigkeitsverteilung der Massenzahlen der Uran-235-Spaltprodukte hat ausgewaschene Spitzen bei ca. 90 und 140. []
  2. Die Zeit, bis noch die Hälfte der ursprünglichen Stoffmenge vorhanden ist. []
  3. Thermische Leistung ist die Wärme, die im Reaktor produziert wird. Quasi die Gesamtleistung. Da man Wärme aber nicht verlustfrei in andere Energieformen überführen kann, liegt die elektrische Leistung darunter, häufig bei einem Drittel der thermischen Leistung. []
  4. Die Formel ist von Way und Wigner formuliert, schon über 60 Jahre alt, wirkt konfus und findet sich neben der Wikipedia auch in unserem Vorlesungsskript wieder. []
  5. Hier habe ich angenommen, dass die Brennelemente erst zwei Jahre im Reaktor sind. Allerdings ist die Formel relativ robust auf diesen Wert. Wenn ihr Genaueres habt: Ab in die Kommentare. Meine Recherche ergab nichts. []
  6. Danke, Pascal für den Hinweis! []
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98 Antworten auf Nachzerfallswärme 101

  1. André sagt:
    #1

    Wer übrigens, wie ich, nicht verstanden hat, warum die 101 im Titel steht: die Nummer 101 bezeichnet häufig Einführungskurse an US-Unis.

  2. Michi sagt:
    #2

    Jetzt müsste man ja eigentlich auch ausrechnen können, wieviele Liter 15°C warmes Meerwasser jede Sekunde eingebracht werden müssen, um das verdampfende Wasser zu ersetzen. Habe leider keine Zeit gerade, vielleicht hat ja jemand Lust.

  3. Sebastian sagt:
    #3

    Hm, was mir nicht klar ist: Wenn die Stäbe ins Abklingbecken wandern – warum entsteht dann kein “kleiner Reaktor”: Letztlich ist doch das Wasser als Moderator dort auch vorhanden? Liegt das nur daran, dass in den Stäben nicht mehr genug spaltbares Material vorhanden ist?

    Und: Startet so ein Atomreaktor eigentlich von alleine oder braucht es dazu eine Art “Anlasser”? Sprich: Reicht es aus, einfach nur zwei Brennstäbe nebeneinander zu stellen und die Kettenreaktion geht los? Oder braucht es dafür noch externe “Startenergie” in irgendeiner Form?

  4. ham sagt:
    #4

    @michi: 6 bis 6,5 t/h Wasser bei Einlauf T=15GC und T=100 GC verdampft für 4 MW Kühlleistung (grobe Schätzung, nicht genau gerechnet, keine Verluste und T-Abhängigkeiten, reines Wasser usw.).

  5. LenaJ sagt:
    #5

    André, vielen Dank für den Artikel über die Restwärme.
    Das wird jetzt klarer mit was man da rechene muß
    Wow, nach 4 Tagen immernoch 4 MW – das ist wirklich viel. Und wenn einige Jahre die Kühlung aufrecht erhalten werden muss, in einem dann völlig zerstörten und verstrahlten Gelände…

  6. Tr sagt:
    #6

    @Sebastian: Ja, du brauchst Uran/Plutonium, mit Spaltprodukten alleine geht das nicht. Ins Abklingbecken wandern (geregeltermaßen) die “ausgebrannten” Stäbe, die nicht mehr die Leistung aufrechterhalten können. In dem Nachbarartikel wurde es angesprochen – es wird eine externe Neutronenquelle benötigt um die Reaktion in Gang zu setzen.

    @ham: und wahrscheinlich noch mehr, wenn man Wasser nicht verdampfen sondern durchlaufen lässt..

  7. Tr sagt:
    #7

    Danke für den Einblick!
    ich muss sagen, wow, immer noch 3MW nach 3 Monaten… das ist die neu entstehende Wärme, die abgeführt werden muss.
    (Spekulation: man könnte ja die wärme über Alu/Eisenleitungen nach außen führen, das würde den radioaktiven Austritt verkleinern.)

  8. André sagt:
    #8

    @Sebastian: Außerdem sind im Abklingbecken die Absorberstäbe voll eingefahren. Und ohne es jetzt nachgeschaut zu haben nehme ich an, dass auch das Wasser mit Borsäure versetzt ist.

    @Tr: Bei Wartungsarbeiten sind nicht nur die ausgebrannten, sondern alle Stäbe in den Abklingbecken.

    @LenaJ: Danke für das Lob, ich reiche es dann mal an Andi weiter, der den Artikel im Wesentlichen geschrieben hat ;)

  9. ham sagt:
    #9

    @Tr: deshalb die Angabe Verdampfung! Damit meine ich vollständige Verdampfung auf bei 100 GC.

  10. Susi sagt:
    #10

    Gut gemacht. Das dürfte jetzt einige Unklarheiten im anderen Artikel beseitigen.

  11. Christoph sagt:
    #11

    Vielen Dank für diesen und die vorherigen Artikeln zu dem Thema.
    Ich habe aber eine Frage zu dem Satz:

    “Wenn nun ein beliebiger Spaltprodukt-Kern das Labyrinth seiner Zerfallskette beschreitet, findet jede Abbiegung zu einem neuen, instabilen Kern unter Emission von β- oder γ-Strahlung statt.”

    Wäre hier nicht Alpha- oder Betastrahlung korrekt? Gammastrahlung spielt doch in der Zerfallskette eigentlich keine Rolle, da der Aufbau des Atoms dadurch nicht geändert wird, oder sehe ich (=Nicht-Physiker ;) ) das falsch?

  12. André sagt:
    #12

    Nee, siehst du richtig, die Kette wird durch alpha- und beta-Strahlung weitergeführt. Die Gamma-Strahlung stammt häufig aus der Abregung eines angeregten Kerns.

    Dass da alpha-Strahlung nicht steht liegt daran, dass sie nur einen kleinen Anteil zur Erhitzung beiträgt. Primär tragen beta- und gamma-Strahlung die Energie weg.

  13. Andi sagt:
    #13

    @Christoph: Du hast recht, Gamma-Strahlung bildet keinen neuen Kern, wie man es im gemeinen Sinne meint. Angeregte Kerne, die unter Gamma-Emission zu ihrem Grundzustand springen, haben häufig eigene Namen. Der Satz ist tatsächlich verkürzt, aber ich finde, er ist noch ausreichend korrekt um ihn so stehen zu lassen ;) . (Ich wollte nicht mit zu vielen physikalischen Details verwirren.)
    Für die Nachwärme aus der Zerfallsreihe ist die Gamma-Strahlung wichtig, denn auch die macht Energie (=Wärme).

  14. Tr sagt:
    #14

    @Andi: wie ist die Leistung verteilt? wahrscheinlich pro Kraftwerk? (oder Brennstab?)

  15. Thilo Baum sagt:
    #15

    Super Artikel, vielen Dank dafür!

    Ihr schreibt:

    “Die Dinger strahlen nämlich noch so stark, dass sie da erst noch ca 1 Jahr lang gekühlt werden müssen, bevor sie ohne Wasserkreislauf auskommen.”

    Dann könntet ihr ja jetzt mal kurz darlegen, inwieweit die “sofortige Stilllegung” von Neckarwestheim rhetorischer Mummenschanz ist. Wenn ich euch richtig verstehe, wird auch Neckarwestheim schon alleine deswegen noch laufen, weil die dort den Rest abbrennen müssen. Sehe ich das richtig?

    Wenn ihr ausrechnet, wann Neckarwestheim nach eurem Wissen *tatsächlich* aus ist, wäre das erste Sahne. Das hat nämlich Nachrichtenwert. ;-)

    Und eine weitere Frage wirft sich auf: Wohin kommen die derzeit aktiven Brenstäben aus Neckarwestheim? In ein anderes AKW oder gleich so, halb verbraucht, auf den nächsten Castor?

    Herzliche Grüße / Thilo

  16. André sagt:
    #16

    @Thilo: Jain — direkte Abschaltung geht schon. In dem Sinne, dass die Kettenreaktion gestoppt wird und kein Strom mehr produziert wird. Das heißt aber nicht, dass man die Tür zu machen und sich zu Hause vor die Glotze hängen kann. Die Brennstäbe werden im Abklingbecken gelagert und später in CASTOR-Behälter. Wenn der Transport nicht zu teuer ist, wird man die noch guten Brennstäbe vielleicht zu einem anderen AKW schaffen, aber das ist problematisch, weil die Brennstäbe jetzt strahlen (neue tun das nur sehr wenig, dadurch ist die Handhabung hier einfacher).

    Eine persönliche Schätzung, bis ein AKW wirklich stillgelegt ist und da so gut wie keine Aktivitäten mehr stattfinden liegt bei 20 Jahren. Aber bitte mit Vorsicht genießen! Dazu gibt es auch irgendwo Studien, die das etwas fundierter abschätzen. Nur hab ich gerade keine Zeit/Lust danach zu suchen ;)

  17. chefin sagt:
    #17

    Nicht weit von mir und daher für uns sozusagen greifbar in der Regionalpresse

    http://de.wikipedia.org/wiki/Kernkraftwerk_Obrigheim

    Abgeschaltet 2005, ab 2007 begann der Rückbau. Das war dann wohl der Zeitpunkt ab dem die Brennstäbe soweit abgekühlt waren, das sie kein umlaufendes Wasser mehr benötigten. Bis 2020 ist der vollständige Abbau geplant.

    Das heist bei vorschriftsmässigem Ablauf sind ca 2 Jahre Nachkühlzeit nötig. Dann kann man wohl so langsam dran gehen, das Zeugs abzureisen. Ein Druckwasserreaktor hat durch den Sekundärkreislauf weniger Probleme mit kontaminierten Bauteilen (Turbine, Pumpen, etc).

  18. Tr sagt:
    #18

    Ich komme mit einiger Hilfe (Danke André!) auf folgende Abschätzung:
    die müssen für jeden anfallenden MW Wärmeleistung etwa 1.3 tonnen Wasser pro Stunde verdampfen.

    Das heißt, dass in der ersten Woche 6-4t Wasser pro Stunde gepumpft werden müssen. (bei der Normalleistung in Größenordnung 1000MW mussten rund 1300t/h gepumpt werden) – eine GROBE Schätzung.

  19. Nikolas sagt:
    #19

    Hat eher mit dem Thema Kernschmelze als mit der Nachzerfallswärme zu tun, aber beschäftigt mich schon seit einigen Tagen. In den FAQs des Atomforums zu den Ereignissen in Japan heißt es:

    “Die Schmelze sammelt sich am Boden des Reaktordruckbehälters, heizt sich dort weiter auf und kann schließlich nach weiteren Stunden die Bodenkalotte durchschmelzen, nach Verdampfen des Restwassers ebenso den Containmentbehälter”
    (http://www.atomforum.de/kernenergie/documentpool/faqs-ereignisse-japan.pdf)

    Dazu frage ich mich, warum der Boden denn so geformt ist (gemäß diversen Zeichnungen, die man jetzt überall sieht, konkav), dass sich die Schmelze dort sammelt und einen großen unkontrollierbaren Klumpen bildet. Warum nicht unregelmäßig, so dass die Schmelze dort in verschiedene Richtungen verläuft? Vielleicht am besten ähnlich einer umgedrehten Eier-Packung mit vielen dünnen Spitzen, die jeweils einen geschmolzenen Brennstab aufnehmen und gut von außen gekühlt werden können. Würde das die Probleme mit einer Kernschmelze nicht verringern?

    Die Frage ist wahrscheinlich naiv, aber vielleicht habt ihr ja trotzdem eine gute Antwort darauf.

  20. André sagt:
    #20

    @Tr: Für den Normalbetrieb kann ich noch ein paar Zahlenwerte liefern: 14,3 t/s Wasserdurchsatz, macht ca. 50.000 t/h. Eine Primärkreis-Pumpe schafft sowas in der Gegend von 18.000 t/h. Alles Zahlenwerte aus meinem Vorlesungsskript.

    @Nikolas: Die Antwort darauf ist, dass der Druckbehälter (der Name verräts) unter Druck steht. ca. 80 bar beim SWR, da kannste leider nicht einfach irgendeine Form wählen.

  21. Tr sagt:
    #21

    @Nikolas:
    Die Idee gefällt mir sehr gut, würde jetzt einiges erleichtern.
    Ich denke, dass wegen der hohen Drücke, die im Normalzustand im Behälter herrschen, etwas anderes als “Gasflasche”-Form einfach technisch nicht realisiertbar ist.

  22. Thilo Baum sagt:
    #22

    Als vollständiger Nichtfachmann finde ich die Idee mit den Eierkartons gut. Wenn man einen Einlegeboden baut, über dem der Druck derselbe ist wie darunter, sollte das doch klappen? Vielleicht setzen wir uns einfach mal zusammen und bauen so ein Ding.

  23. tzz sagt:
    #23

    wie intrepretieren eigentlich die hiesigen Physiker die Lage?

    Auf der einen Seite sollen “nur” etwa 1,4 bis 2,3 Meter der Brennelemente in den Reaktoren trocken liegen (also deutlich weniger als zuvor), auf der anderen Seite versucht man’s jetzt mit sinnlos, bestenfalls verzweifelt anmutenden Methoden wie Helikoptern und Wasserwerfern.

    Klingt ziemlich widersprüchlich. Was treibt Tepco da eigentlich? Sind diese äußeren Kühlmaßnahmen mehr oder weniger Aktionismus, oder tatsächlich ein letzter Rettungsversuch für den beschädigten Block3 ?

  24. André sagt:
    #24

    @Thilo: Ich habe gestern mal anhand ein paar Daten aus der Vorlesung ausgerechnet, dass etwa 370t Brennmaterial im Reaktor sein müssten. Selbst auf ein paar Meter verteilt ist das immer noch ein ganz schöner Brocken.

  25. Thilo Baum sagt:
    #25

    370 Tonnen Brennmaterial im Reaktor? Okay. Eine wesentliche Information, die man nirgendwo in der Presse liest. Die Medienberichterstattung ist insgesamt gut, aber eine ganze Menge Hauptinfos fehlen.

    Ich finde es klasse, dass ihr das in eurem Blog nacharbeitet, ihr habt damit in meinen Augen mehr Prominenz verdient. Warum geht ihr mit den vielen Daten nicht mit einer Pressemeldung an die Medien?

  26. Thilo Baum sagt:
    #26

    370 Tonnen, das sind ungefähr sechs Leopard-Panzer vom Typ 2. Stellen wir uns einfach sechs Panzer aus Uran 235 vor, böse strahlend bei wie vielen Grad Celsius noch mal? Und diesen Brandherd will man jetzt mit Wasser aus dem Helikopter eindämmen.

  27. Tim sagt:
    #27

    Mal eine ganz schnelle Frage, die im Moment nichts mit Japan zu tun hat, mir aber gerade im Kopf rumgeistert.

    Wenn in Tschernobyl noch 96% des im Betrieb befindlichen radioaktiven Materials in Block 4 vorhanden sein sollen, dann hätten sie doch auch 2 Jahre lang den “Reaktor”, bzw. das was davon noch übrig war, mit Wasser kühlen müssen, mit sehr sehr viel Wasser? Ferner hätten bei der Abwärme wahrscheinlich keine Liquidatoren auf dem Dach herum laufen können…?
    Kommt mir nur gerade in den Kopf….

  28. André sagt:
    #28

    Zunächst mal: vielen Dank für das Lob, das freut uns natürlich.

    Warum wir damit nicht an die Presse gehen? Es gibt sicherlich Leute, die das eher können. Wir haben zwar eine gewisse Vorbildung durchs Studium und vermutlich mehr Kenntnisse, als die meisten anderen. Aber für eine richtige Expertenmeinung reichts dann leider doch nicht. Noch nicht ;)

  29. Thilo Baum sagt:
    #29

    Warum nicht? Die meisten Experten im TV reden doch nur über Nebenaspekte. Ein guter Experte bringt in meinen Augen vor allem die wesentlichen Dinge auf den Punkt. Im TV stimmen oft nicht mal die Infografiken, weil auf denen die falschen Sachen explodieren. Eure Konkurrenz ist also nicht zu befürchten. :-)

  30. Susi sagt:
    #30

    Möglich, aber das sind anerkannte Experten mit einer grösseren Zahl Veröffentlichungen an der Backe. Ich weiß nicht, ob hier jemand mithalten kann.
    Ich jedenfalls nicht; nicht auf diesem Gebiet.

    Aber ne hübsche Idee. Und wenn ich ehrlich bin muss ich zugeben, dass ich am liebsten auch schon den einen oder anderen durch den Fernseher gezogen hätte. Geht bloß nicht; Glück für die Experten.

  31. shd sagt:
    #31

    @Tim: Woher hast du die 96%? Soweit ich weis gibt es da großen Streit, wieviel Prozent des Brennmaterials noch im Reaktor waren und wieviel Prozent durch die Explosion herausgeschleudert wurden. Anyway: In Tschernobyl wurde gekühlt, dazu wurde ein Tunnel von unten an den Reaktor gegraben. Daher kommen auch die Bilder die den geschmolzenen, zu diesem Zeitpunkt aber wieder erstarrten Kern zeigen. Das Dach auf dem die Liquidatoren gearbeitet haben war Tschernobyl Block 3. Dieser sollte (und wurde) wieder in Betrieb genommen werden. Dazu mussten aber die durch die Explosion verteilten Teile von Block 4 entfernt werden..

  32. Tim sagt:
    #32

    @shd: Sollte das zu sehr “OT” sein einfach löschen. In mehreren “Reportagen” wurde darüber gestritten ob es direkt nach dem Unglück 96% noch dort waren oder in der Atmosphäre bzw. der umliegenden Landschaft. Das offizielle Statement war wohl, dass “nur” 4% des dort im Betrieb befindlichen radioaktiven Materials in die Umwelt gelangt ist, durch die Explosion. Damit werden immernoch die schweineteuren Unterfangen, die die EU an die Ukraine zahlt, finanziert, um den Unfallort bis in die Zukunft sicher und safe zu halten. Abgesehen von dem Millarden(?!) teuren Sarkophag, der auch maßgeblich von der EU mitfinanziert werden soll/sollte. Mir kam vorhin nur angesichts der irren Wassermassen zur Nachkühlung die Frage in den Sinn, wo diese in Tschernobyl zu “sehen” waren. Ich habe gestern erstmals in der Quarks&Co. Doku tiefere Einblicke in die wirklichen Geschehnisse nach dem Unfall bekommen, als in allen Dokus zuvor… (Tunnelbau, Entfernen der umliegenden Trümmerteile, Bau des Sarkophags etc.)

    Ich will hier keine politische Diskussion lostreten, sondern freue mich viel mehr, dass hier so viele unterwegs sind, die einfach mal Zahlen auf den Tisch legen und an die ganze Sache mal wissenschaftlich rangehen.
    Das ganze stümperhafte Gelaber im TV “hilft” mir weniger als einfach mal einige Sachen auf Plausibilität nachzurechnen.

    Was ich an der ganzen Sache nur überhaupt nicht verstehe ist die Tatsache, dass man in so einer technisierten Gesellschaft, so wenig Hilfe von aussen annimmt. Mir ist sehrwohl klar, dass es dort um politische Fragen geht, wie z.B.: Wollen wir dem russischen Expertenteam oder anderen Nationen Einblicke in unsere Reaktortechnik, Notfallabläufe, Behördenstrukturen etc. geben? Nur kann ich angesichts der Ausmaße dieser Katastrophe nicht verstehen, wieso nicht alles erdenkliche daran gesetzt wird, die Radioaktivität einzudämmen und die Schäden auf ein Mindestmaß zu beschränken. Da kann es noch so große politische Barrieren geben, was bringt einem der verheimlichte technologische Fortschritt, wenn das Land verstrahlt ist? Hat die Welt nicht aus Tschernobyl, Three Mile Island und anderen schrecklichen Katastrophen gelernt?

    Im Endeffekt heißt da für mich:

    - Hilfe der Amerikaner annehmen: Wieso sollte man sich nicht mit Robotern der Unglücksstelle nähern? Diese könnten vllt. auch gezielt die Löscharbeiten übernehmen?

    - ständige Überwachung der Unfallstelle mit Drohnen: Nur wenn man sich ein “klareres” Bild aus der Luft machen kann, kann man meiner Meinung nach die Lage überblicken. Damit wird ein Brand nicht erst 2 Std. später bemerkt.

    -Wieso wird nicht endlich der Betreiber von seinen vielen Aufgaben z.T. entbunden? Der Staat hätte schon längst Messungen an zig Stellen um den Reaktor herum durchführen müssen. Durch die Medien wird die ganze Zeit kolportiert, dass für die ganzen Vorgänge dort der Betreiber die Oberhand hat und alle Entscheidungen fällt. D.h. er entscheidet, wann welche Mittel zum Einsatz kommen, welche Ereignisse/Messwerte den Behörden(?), der Öffentlichkeit mitgeteilt werden etc.

    Dass sicherlich Informationen zurück gehalten werden um die Öffentlichkeit nicht noch mehr zu gefährden ist mir klar. Positive Messergebnisse jedoch, wären das erste was man an die Öffentlichkeit weiter geben würde… Das ganze Bild passt nicht zusammen.

    So weg vom Geschwafel, hin zu den Fakten/Fragen:

    a) Wie ich nachlesen konnte, gibt es bis jetzt erst wenige Kraftwerke mit Core Catcher. Ein Hersteller oder DER(?) Hersteller für diese Dinger ist übrigens Simpelkamp(dort kann man darüber auch was lesen).
    Die Reaktoren in Fukushima haben, soweit ich weiß, keinen. D.h. die Schmelze würde sich bei ausbleibender Kühlung immer weiter durch den Boden fressen. Wovon könnte sie aufgehalten werden? Grundwasser?

    b) Wieso baut man ein AKW direkt an Pazifik? Vllt. war 1970 die Gefahr durch solche Tsunamis noch nicht akut(?), aber aber ein Risiko stellte es doch damals schon dar?

    c) Wieso kann ein AKW sich nach einer Notabschaltung nicht selbst mit Strom versorgen? Wollte man dies nicht oder ist es technisch nach einer Notabschaltung so schnell nicht möglich?

    d) Was passiert wenn ein (dieses) AKW physikalisch vom Stromnetz getrennt wird? Wohin geht die Energie, die noch im Reaktor freigesetzt wird? Ich konnte auf den Fotos in Fukushima keine Kühltürme sehen. Wird die Energie dann mechanisch in Wärme oder Arbeit umgewandelt, wird sie durch einen Wärmetauscher geschickt und durch die Verdampfung von Meerwasser in einem Sekundärkreislauf in die Umgebung “entlassen”? Mehr Möglichkeiten diese Energie umzuwandeln fallen mir im Moment nicht ein…

    Viele viele Fragen, wenn jemand sich bis hierher durchschlagen konnte, hat er vllt. Antworten für mich? =) Bei so einer Katastrophe frage ich mich, was alles so verdammt schief laufen musste, damit das passieren konnte (nebst Erdbeben und Tsunami).

    Viele Grüße und vielen Dank nochmal an die angehenden Physiker ;) Die Naturwissenschaften können mir im Moment mehr Antworten geben, als das dumme Gelabere im der Röhre!

  33. Susi sagt:
    #33

    Zu a) Was genau passiert weiss keiner. Aus nachvollziehbaren Gründen vermeidet man entsprechende Experimente. Es gibt zwar Schmelzexperimente, aber nicht in dem Umfang einer echten Kernschmelze.
    Zu b) Mit dem Meerwasser kann man den Sekundärkühlkreis betreiben. Nach der Turbine kommt der Dampf in einen Wärmetauscher und gibt die Restwärme an das Wasser im Sekundärkreislauf ab. Das geht dann leicht erwärmt ins Meer zurück.
    zu c) Ein Kernkraftwerk wieder hochfahren dauert etwas. Ausserdem muss man erst alles druchchecken.
    zu d) Es läuft der ganz normale Kühlkreislauf ab, nur ohne Turbine/Generator zur Stromerzeugung.
    Kühltürme hatte das Kraftwerk auch mal. Ist auf vorher/nachher-Fotos zu erkennen. Die sehen aber etwas anders aus als man sie bei uns findet.

  34. Tim sagt:
    #34

    Ahh vielen Dank Susi.
    zu b) Ist Salzwasser nicht viel zu korrosiv um damit eine längere Kühlung während Wartungsphasen, oder die letzte Kühlungsstufe zur Kondensation zu betreiben? In Deutschland gibt es ja anscheinend Richtwerte, um wieviel GC das Wasser sich zwischen Einlauf und Auslass ins Meer erwärmen darf. Kann man diese im Normalbetrieb denn gewährleisten oder sind dazu eben auch die Kühltürme nötig?

    zu c) Naja man könnte ja für so eine Notfallsituation eine Rohrstrecke einrichten, die direkt in eine kleine Notturbine geht, einfach um noch mehr Möglichkeiten zu haben an Strom zu kommen?

    zu d) Ich meine eher wo geht die Wärme hin? Kühltürme? Meerwassererwärmung?

    Danke ;)

  35. shd sagt:
    #35

    @Tim:

    Zur Hilfe von Außen: Ob das wirklich so sinnvoll ist da nun großartig Hilfe von außen hinzuschicken wage ich zu bezweifeln. (Ausnahmen bestätigen die Regeln wie die oben angesprochenen Drohen). In Japan wird es genug Experten geben, die dort mittlerweile auch alle versammelt sind. Inzwischen wird man die Lage auch für wichtig genug halten um dort alles dran zu setzen schlimmeres zu verhinden. Noch mehr Experten dort zu versammeln kann auch kontraproduktiv sein. Die Kraftwerksbetreiber sind in der Verantwortung und müssen auch die entsprechenden Entscheidungen treffen. Von Außen sagen sich viele Dinge doch recht leicht, vorallem wenn man nicht die Last der Verantwortung für die Zukunft vieler Menschen über Jahrzehnte trägt.

    Zum Rest:
    a) Was bei einer Kernschmelze genau passiert weiß niemand so recht. Es fehlen da die Erfahrungswerte. Die beiden größeren Unfälle lassen sich mit Japan nicht so recht vergleichen, entweder war die Leistung anders (Harrisburg) oder die Umstände bzw der Reaktor anders (Tschernobyl). Zwischen dem Druckbehälter und dem Fundament des Reaktors gibt es noch eine dicke Betonplatte (Teil des Containments). Wenn die auch hinüber ist – dann bleiben nur Mutmaßungen. Kommt denk ich auf die Geologischen Bedingungen dort an. Das sich das Zeug kilometerweise in die Erde frisst halt ich für unwahrscheinlich, das der Boden und das Grundwasser versucht wird dagegen schon. Aber – und das muss auch mal gesagt werden – immer noch besser kontrollierbar als wenn der ganze Reaktorkern mit einer Explosion in die Atmosphäre verteilt wird.

    b) Gute Frage.

    c) Geht denke ich nur kurz nach der Schnellabschaltung. Die Thermische Leistung nimmt ja exponentiell ab (1% nach einer Stunde), damit lässt sich keine Turbine mehr betreiben.

    d) Diese Arbeit sollte eben das Kühlsystem verrichten. Kühltürme gab es in Fukushima garnicht, der Sekundäre Kühlkreislauf ging ins Meer.

  36. Susi sagt:
    #36

    Man braucht auf jeden Fall die Kühltürme. Auch das Wasser im Sekundärkreislauf wird gut warm. Dort kondensiert der Dampf wieder bzw. das eintretende Wasser kühlt nochmal etwas ab. Dann gehts ab ins Meer. Und das wird wärmer, logisch. Aber ob das auf Dauer so viel ist glaub ich nicht. Der Pazifik ist ja doch ziemlich gross. Für Flüsse und Seen ist das schon eher problematisch wenn die Temperatur zu hoch ist.
    Einen anderen Grund, als die Kühlung (nicht des Kerns!; das passiert mit gereinigtem Wasser)kann ich mir nicht vorstellen.
    Ausserdem: Wo sollen die In Japan ihre Kraftwerke sonst noch hinbauen? Viel Platz ist ja eher nicht.;-)

  37. shd sagt:
    #37

    Nachtrag wegen Kühlung und Pazifik:

    Ah Danke @Susi, das mit den Kühltürmen wusste ich nicht. Die Kraftwerke werden wohl deshalb am Meer gebaut, weil man dort leicht an neues Kühlwasser kommt (ein Teil verdampft ja). Auserdem ist es im Notfall ganz praktisch an viel Wasser zu kommen, wie man jetzt sieht.

    Was ich nicht verstehe (ich dachte darauf bezieht sich b)): Warum nicht alle KKW an der Westküste gebaut werden? Dort dürfte die Wahrscheinlichkeit von Tsunamis doch viel kleiner sein oder?

  38. Susi sagt:
    #38

    Das ist im Prinzip richtig. Allerdings entstehen Tsunamis nur dort, wo die Platten sich übereinanderschieben. Von dem zur Verfügung stehenden Wasser = Größe des Meeres hängt das eher nicht ab.(Ich stell mir gerade einen Tsunami im Bodensee vor *Hihi*)
    Und an der Westküste stehen auch viele Kernkraftwerke wie verschiedene Übersichtskarten zeigen (bin zu faul jetzt die Links zu suchen). Man baut die Teile wohl eher da wo Platz istund der Untergrund tauglich ist (Fels!).

  39. shd sagt:
    #39

    Danke für die Erklärung, so ähnlich hab ich mir das auch zusammengereimt. Kann mir auch vorstellen das man das Risiko, das alle KKW auf einmal ausfallen möglichst minimieren möchte.

  40. Susi sagt:
    #40

    Oder alle gleichzeitig so ne Schweinerei veranstalten.

  41. Peter sagt:
    #41

    Erstmal Lob an Andi für die gute Zusammenfassung der Thematik Nachzerfallswärme.

    Was mich derzeitig beschäftigt, ist, wieviel Tonnen abgebrannter Brennelemente in Fukushima lagern könnten.

    In früheren Kommentaren wurde ausgeführt, diese werden in Wiederaufbearbeitungsanlagen verbracht und verarbeitet.

    Genaue Zahlen sind schwer zu ermitteln; die offiziellen Stellen halten sich bedeckt und die Befürworter/Gegner stellen Ergebnisse mit erheblichen Abweichungen vor.

    Also habe ich recherchiert um die Aussagen einordnen zu können.

    Japan hat genau 2 Wiederaufarbeitungsanlagen: Tokai und Rokkasho.

    Tokai ist für einen Jahresdurchsatz von 210 Tonnen ausgelegt und arbeitet
    unter Vollast seit 1981 (mit Unterbrechung März 1997 bis November 2000 durch Störfall)

    Rokkasho hat einen Jahresdurchsatz von 800 Tonnen. Der Beginn des Wiederaufarbeitungsbetriebs war für Ende 2005 geplant, der kommerzielle Betrieb sollte im Juli 2006 aufgenommen werden und wurde auf Mitte 2010 verschoben. Hier stellt sich die Frage was “kommerzieller Betrieb” bedeutet.

    Japan hat an 16 Standorten ca. 45 Reaktoren im Betrieb. Überschlagsmäßig gerechnet fielen ca. 27.000 Tonnen Atommüll an abgebrannten Elementen in den
    letzen 30 Jahren an (bei 20 Tonnen je Reaktor).

    Tokai hätte in dieser Zeit knapp 6.000 Tonnen verarbeiten können, Rokkasho im günstigsten Fall seit 2006 4.000 Tonnen.

    Also bleiben im günstigsten Fall 17.000 Tonnen übrig.

    Über alle Standorte werden diese Brennelemente wohl nicht gleichmäßig verteilt worden sein. Das ist witschaftlich unsinnig.

    Genauso unwahrscheinlich ist, dass die ganzen Brennstäbe in die Wiederaufbereitungsanlagen transportiert worden sind.

    Sinnvoll ist eine Lagerung vor Ort je nach anfallender Menge.

    Da Fukushima mit eines der größten Kernzentren in Japan ist, schätze ich, dass dort mindestens 1.500 Tonnen bis 2.000 Tonnen abgebrannter Brennelemente lagern. Ein kleinerer Teil davon in den Abklingbecken, der Rest in Behältern ähnlich unserer Castoren.

  42. Andi sagt:
    #42

    @Peter: Super, deine Überschlagsrechnung. André hatte gestern mal überschlagen, und kam darauf, dass 370t Brennelemente gerade in Verwendung sind. In Fukushima I-1. Was meint ihr (du), passt das mit der Überschlagsrechnung? Die anderen Kraftwerksblöcke haben tendenziell höhere Leistungen, also mehr Brennelemente. Das hieße dann, dass nur ein einziger verbrauchter Satz Brennelemente in den Nachkühlbecken lagerte.
    Passt das?

    Mein Physikerhirn dreht sich gerade wild im Kreis. Für das ist das alles zuviel Mutmaßung und Spekulation ;) .

  43. hilti sagt:
    #43

    Um mal ein wenig Klarheit zu schaffen:

    Man baut Wärmekraftwerke bevorzugt an große Flüsse oder die Küste, weil man das Wasser zur Durchlaufkühlung verwenden und sich dadurch den Bau und Betrieb von Kühltürmen (auf den Bildern von Fukushima kann ich keine Kühltürme erkennen) ersparen kann.

    Wärmekraftwerke haben einen geschlossenen Kreislauf mit entmineralisierten Wasser, dass im Kessel verdampft wird. Der Dampf treibt die Turbine an, kondensiert im Kondensator und das Wasser wird dann durch die Speisepumpe wieder in den Kessel gepunpt. Im Kondensator gibt der Dampf bei der Kondensation Wärme an das grob gereinigte Fluss- oder Meerwasser ab. Dies wird dann einfach erwärmt ins Gewässer zurückgepumt. Im Sommer bei Niedrigwasser gibts dann Probleme, weil der Fluss nicht wärmer als 25° bis 30°C werden darf.

    Laut Wikipedia gibt es Core Catcher bisher nur in einem AKW mit zwei Reaktoren.

  44. hilti sagt:
    #44

    Zu den Brennelementen in den Becken von Block 1, 2 und 3 hab ich irgendwo Zahlen gesehen. War 81t, 68t und die 3. Zahl hab ich schon wieder vergessen. Ich versuche es wieder zu finden

  45. Christoph sagt:
    #45

    Für die Reaktoren in Fukushima kenne ich die Werte auch nicht, aber das KKW Krümmel hat eine Brennstoffmenge von 156 t bei einer Wärmeleistung von 3690 MW.

  46. Peter sagt:
    #46

    @andi

    Ich mag diesen Gedanken eigentlich nicht weiter verfolgen, weil sich hier ein Szenario formt, dass mir überhaupt nicht gefällt.

    Zur Untermauerung brauche ich jetzt die genauen Baupläne der Reaktorgebäude von Kajima / Toshiba / General Electric. Und zwar von den späten 60ern an.

    Eigentlich dachte ich, die abgebrannten Brennelemente spielen keine Rolle. Dann
    kam der Brand des Abklingbeckens im Reaktorgebäude 2.

    Mich erschreckt momentan einfach Ausmaß der Situation, wenn ich recht habe.

  47. Peter sagt:
    #47

    @andi

    Es geht mir nicht nur um den “kleinen Rest” von 200-240 Tonnen abgebrannter Brennelemente ,die in den Abklingbecken der drei havarierten Reaktorgebäude lagern / lagerten.

    Mich interessiert vielmehr wo der Rest steht.

  48. Peter sagt:
    #48

    @andi

    mittlerweile stehts auch in wiki unter dem Punkt “Abklingbecken”
    http://de.wikipedia.org/wiki/Kernkraftwerk_Fukushima_I

    Jetzt fragt sich, wo genau dieses separate Abklingbecken ist. Sollte normalerweise im Kontrollbereich in einem Gebäude sein.

  49. Peter sagt:
    #49

    Aha. Grad eben hat sich einer im Fernsehen um 05.21 Uhr besorgt über die
    abgebrannten Brennelemente in den Abklingbecken über den havarierten Reaktoren geäußert.

    Bin mal gespannt, wie lange es dauert bis sie den nächsten Punkt finden.

  50. Peter sagt:
    #50

    Ein Silberstreif am Horizont.

    Notstrom ist da und sie bauen tatsächlich die grosse Kühlung mit offenem Wasserkreislauf.

  51. Rolf sagt:
    #51

    Bei http://www.kit.edu gibts mittlerweise einige gute Erläuterungen und aufbereitete
    Modellrechnungen:

    http://www.kit.edu/downloads/Japan_Hintergrundinfo_Nr001_Freisetzung.pdf
    http://www.kit.edu/downloads/Japan_Hintergrundinfo_Nr004_Kernschmelzunfall.pdf

    Aktuell hier noch etwas off-topic vermute aber das dort auch zum Thema Nachzerfallswärme bald einiges zu finden sein wird

  52. jokka sagt:
    #52

    @Peter:
    Auf der GE-Nuclear-Seite gibts eine schöne Grafik, welche den Aufbau der Reaktoren zeigt. Zu sehen ist die Position des Abklingbeckens außerhalb des Containments direkt unter dem Dach (das Dach, dass schon dreimal weggeflogen ist). Habe die selbe Grafik auch schon mit Toshiba-Logo gesehen, möglich dass das so auch von den beiden Firmen in Fukushima gebaut wurde.

    http://www.gepower.com/prod_serv/products/nuclear_energy/en/downloads/abwr_plant.pdf

  53. AlexanderG sagt:
    #53

    Vielen Dank für die wertvollen Erkenntnisse und Anregungen, hoffe das liest mal jemand aus der Regierung…

  54. Peter sagt:
    #54

    @jokka

    Danke für den Link. Dieses Schema gibt wenigstens einen Anhaltspunkt.

  55. MartinP sagt:
    #55

    @Peter

    General Electric Siedewasser-Reaktoren
    http://www.nrc.gov/reading-rm/basic-ref/teachers/03.pdf
    findet sich auf Seite 16 eine Zeichnung des GE Mark I Reaktor, in denen sich jetzt in Japan die Schweren Störfälle ereignet haben.

  56. alex sagt:
    #56

    Menge Kühlwasser von aussen..

    dazu gibts hier interessantes:

    http://www.nytimes.com/2011/03/18/world/asia/18nuclear.html?_r=1&hp

    The Japanese government said that the reactor typically needs 50 tons of water a day to keep from overheating.

  57. styx sagt:
    #57

    @andi

    Danke für den schönen Beitrag zum Thema Nachzerfallswärme.

    Wäre vielleicht mal angebracht, dass die Medien auch mal derartige quantitative Zahlen veröffentlichen (vielleicht noch etwas aufbereitet durch ranga y.)!

    Viele denken ja, dass dort 20 MT-Kernwaffen nur auf eine Explosion warten.

  58. Thilo Baum sagt:
    #58

    Die Medien werden diese wunderbaren quantitativen Zahlen nicht bringen, solange gute Leute wie ihr diese Zahlen den Medien nicht aufs Auge drückt.

    Der Wissenschaftsjournalismus ist saturiert, obrigkeitshörig, studiengläubig. Er fällt, wie die Politik, auf gewollte und gemachte Meinung rein.

    Leute, die einfach nur die Fakten sehen (wie ihr) sind selten. Leute, die komplexe Fakten einfach kommunizieren können, sind ebenfalls selten.

    Keine Verschwörung also, sondern jede Menge Schlafmützigkeit. Und vor allem der Bedarf, jetzt die wichtigen Fakten richtig zu platzieren.

  59. ham sagt:
    #59

    @Thilo Baum:
    Auch wenn ich den Link jetzt nich finde, aber ich habe auch woanders Abklinkkurven der Leistung von Brennstäben gefunden, die mit den hier genannten im Großen und ganzen übereinstimmen. Emotional aus Unwissenheit ist eines (aber nicht der komplette Mensch und schon gar nicht die Gesellschaft), aber auch nur das sehen von Fakten ist nicht immer ausreichend. Es gibt heute Disziplinen wie Technikfolgenabschätzung und Änliches. Aber das Leben und die Gesellschaft nur auf Fakten zu reduzieren wäre für mich als Dipl.-Ing. sicher nett und schön, aber so funktioniert ein gesellschaftlichen Zusammenleben leider nicht wirklich. Es gibt halt vieles das bei Menschen anders “gesteurt wird”. Ja ich weiss, dass ist hier OFFTOPPIC, aber ich konnte es mir nicht verkneifen.

  60. Micha sagt:
    #60

    Hallo
    ich habe auf meinem Blog eine Chronik ausgearbeitet und dabei bin ich auf diese Seite gestoßen. Mir war bisher nicht bewußt, dass wirklich 1 Jahr noch gekühlt werden muss. Wahnsinn!

  61. Peter sagt:
    #61

    @andi

    So, jetzt haben es die Schlaumeier endlich gemerkt. Hat ja nur 2 Tage gedauert.
    Gerade eben hat es N24 um 12.15 Uhr gesendet.

    Ich wollte nur nicht wieder als Panikmacher verteufelt werden.

    Genau davor hatte ich Angst. Es passiert nicht mit einem riesigen Knall, sondern schleichend. Und es schon einmal passiert – Stichwort Majak 1957
    Kyschtym-Unfall. Natürlich lässt es sich nicht 1:1 vergleichen. Aber diese
    Parallelen kommen doch sehr bekannt vor: Rückstände – Nachzerfallswärme -
    Kühlung fällt aus – Rückstände trocken.

  62. Andi sagt:
    #62

    @Peter: Sorry, was meinst du, was N24 gesendet hat? Dass die Nachzerfallswärme zu Problemen führen kann? (Ich verfolge die Berichterstattung im TV nicht, daher weiß ich nicht, was dort der momentane Kenntnisstand ist…)

  63. Peter sagt:
    #63

    @andi

    Die großräumige Verseuchung um Fukushima mit einem Radius von 500 km, ausgelöst durch die abgebrannten Kernelemente im Abklingbecken von Reaktor 4.
    Kommt für ein-zwei Minuten im Gesamtbericht vor, der eh ständig wiederholt wird.

    Könnte auch n-tv gewesen sein, aber einer der beiden war es sicher.

  64. André sagt:
    #64

    @Peter: ich habe leider gerade keine Zeit eine Primärquelle rauszusuchen, aber nach bisherigen Berichten halte ich das für Panikmache. Die Messungen scheinen in Tokio z.B. zwar erhöhte, aber keine riskanten Strahlendosen zu ergeben. Und das ist ~250km entfernt.

  65. Peter sagt:
    #65

    @andi

    Hoffentlich haben die Japaner noch genug vom Bor-10 bzw. wird eingeflogen. Am besten von China aus.

  66. Peter sagt:
    #67

    @andre
    @andi

    Sender war n-tv. Sorry. Anscheinend haben sie die Konserve umgestellt. Ist zwar unteres Bild-Niveau und fragwürdig. Mal sehen, ob eine seriösere Quelle nachzieht.

  67. Peter sagt:
    #68

    @Joachim

    Eine Eins mit Stern für die Arbeit! Es gab noch eine kurze zusammenhängende Szenen wo eine schematische Darstellung des Reaktors mit dem Abklingbecken gezeigt wurde, danach die Karte der japanischen Inseln mit Windströmungen und gleich darauf die Karte Japans mit dem animierten Radius der möglichen Verstrahlungszone.

    Die habe ich angesprochen.

  68. Peter sagt:
    #69

    So, ich lasse jetzt die letzte Katze aus dem Sack:

    Die Brennelemete in den Reaktorkernen haben absolute Priorität.
    Die abgebrannten Brennelemente in den “heissen” Abklingbecken in unmittelbarer Nähe der havarierten Reaktorkerne sind geringfügig nachrangig. Hier ergibt sich eine zusätzliche Brisanz, da keine Barriere zur Biosphäre besteht.

    Hier geht es um 500 – 600 Tonnen, die direkt im Feuer stehen.
    Das ist schlimm genug.

    Die gesamte Anlage ist bereits kontaminiert.

    Nur: was passiert mit den alten “kalten” Brennelementen? Hier lagert eine erhebliche Menge in einem separaten Abklingbecken.
    Wer wird in einem hochkontaminierten Bereich den Betrieb sicherstellen?
    Wie lange wird es dauern, alles ggf. abzutransportieren? Oder kann man das einfach zuschütten?

    Unter normalen Bedingungen würde ich sagen: völliger Quatsch, Spinner.

    Momentan ist aber die Infrastruktur durch Erdbeben/Tsunami zerstört.
    Die bestimmenden Faktoren sind Zeit und Menge.

  69. Henri sagt:
    #70

    Erstmal Kompliment zu den vielen Fakten, die einiges erklären.

    Anderseits denke, dass ihr die Spekulationen wieder einstellen könnt. Für mich als Laie ist es enttäuschend zu sehen, dass rückblickend kaum eine Expertenaussage zu den vermeintlich richtigen nächsten Schritten länger als einen halben Tag Gültigkeit hatte.

    Das gilt nicht bloss für die Aussagen hier im Blog, sondern leider auch für die Spezialisten, die in den letzten Tagen am TV ziemlich viel Air-Time hatten.

  70. Andi sagt:
    #71

    @Henri: Der Artikel sollte eigentlich spekulationsfrei sein. Hier in den Kommentaren lassen wir Spekulationen zu, so lange sie auf einem technischen und nachvollziehbaren Niveau geschehen. Du hast allerdings insoweit recht, dass wir in den letzten Kommentaren etwas die Leine los gelassen haben. Wir werden sie in Zukunft wieder etwas kürzer nehmen :) .
    Über die Infos der Spezialisten im TV sind wir uns bewusst – wir wollen hier einen kleinen Gegenpol bieten.

  71. Jörg sagt:
    #72

    @Peter
    Du hast Recht. Die sollten kein Wasser auf die Brennelemente im Abklingbecken schütten. Da sie wohl im Moment kein Bor als Zusatz im Wasser haben würden die sich nur einen offenen Kernreaktor schaffen. Das will bestimmt keiner haben. Ich denke das alles was bis jetzt gemacht worden ist nicht wirklich viel bringt, außer das die Pumpen durch die Stromversorgung wieder anlaufen. Ich hoffe das zumindest die Leitungen und die Pumpen intakt sind. Wenn die nicht funktionieren dann ist die Geschichte wohl gelaufen. Ich bezweifle stark das es machbar ist 2000m³ Becken mit den Wasserwerfern durchgängig zu kühlen.

  72. Peter sagt:
    #73

    Ich klinke mich jetzt aus.

  73. Lars sagt:
    #74

    Wie ist denn die Situation bzgl. einer Kettenreaktion bei einem leeren Abklingbecken. Die Medien schreiben immer, dass die Gefahr einer neueinsetzenden Kettenreaktion droht, wenn kein Wasser mehr vorhanden ist.
    Als Beispiel mal Zeit-Online im aktuellen Ticker (http://blog.zeit.de/newsblog/2011/03/19/tag-9-fortschritte-beim-kuhlen-im-akw-fukushima/):
    “[In Abklingbecken 4] liegen alte Brennstäbe und es wird befürchtet, dass sie trockengefallen sind. Das könnte eine weitere nukleare Kettenreaktion auslösen.[...]”
    Mein Wissensstand basierend auf Wikipedia und dem Buch “Making of the Atomic Bomb” war, dass Neutronen an sich zu schnell sind, um eine selbsterhaltene Kettenreaktion in Gang zu setzen. Um die Neutronen abzubremsen braucht man zwangsläufig einen Moderator, wie z.B. Wasser oder Graphit. Wenn jetzt kein Wasser mehr vorhanden ist, dann würde das für mich bedeuten, dass kein Moderator mehr vorhanden ist (da Brennstäbe für Siedewasserreaktor) und somit auch keine selbsterhaltene Kettenreaktion mehr möglich ist.
    Ich persönlich (als interessierter Laie) halte es eher für plausibel, dass es zu einem Brand der Brennelemente aufgrund Überhitzung kommt oder dass das jetzt eingeleitete Wasser (wenn kein Bor als Neutronengift zugesetzt wurde), wie oben ja auch schon erwähnt, eine Kettenreaktion erst recht ermöglicht.

  74. Andi sagt:
    #75

    @Lars: Tatsächlich habe ich davon auch bereits gehört. Ich weiß nicht, wie das funktionieren sollte – denn du hast recht: man benötigt das Wasser als Moderator zum Aufrechterhalten der Kettenreaktion. Sonst läuft’s nicht. Ich weiß nicht, ob mir etwas entgeht, weshalb es funktionieren könnten, oder ob die Anderen nur Quatsch schreiben.

  75. trf sagt:
    #76

    Ich schätze mal, die Medien gehen hauptsächlich davon aus, dass in den Brennelementen Plutonium in nennenswerter Menge vorhanden sein könnte, da braucht’s dann eben keinen Moderator mehr, wie in einem Brüter. Wie berechtigt diese Sorge sein mag, darüber kann man nur mutmaßen.

    Laut GRS liegen übrigens immer noch drei Reaktoren völlig trocken, was ist denn nun mit der Stromleitung, gibt’s diesbezüglich Neuigkeiten?

  76. Roland sagt:
    #77

    Erst einmal vielen Dank für Euren Blog. Endlich mal vernünftige Abschätzungen.
    Falls jemand wissen möchte, wie es gerade in Tokia aussieht, hier ist der Link auf einen Geigerzähler vor Ort und mit einem Referenzwert vor einem halben Jahr.
    http://park30.wakwak.com/~weather/geiger_index.html

    Ansonsten gab es bei Wikipedia auch noch die genaue Anzahl der dort gelagerten Brennelemente 1.870 Tonnen

  77. Ludmila sagt:
    #78

    Ich wollte Euch nur mal ein ganz großes Lob aussprechen. Es ist echt super, dass Ihr Euch die Mühe gemacht habt, sachliche und fundierte Informationen zusammen zu suchen. Zum anderen ist es echt super wie es Euch gelungen ist, die Diskussion hier zu moderieren. Und ich stimme einigen Kommentatoren zu. Ihr seid viel zu bescheiden. Was da gerade im Fernsehen als *Experte* rumrennt, dagegen seid Ihr 100mal besser qualifiziert.

  78. Andi sagt:
    #79

    Danke, Ludmila, solche Worte hört man gerne :) .

  79. blub sagt:
    #80

    @Andi:

    Die Menge der Komentare macht es ganz schön schwer den Überblick zu behalten. Ist es möglich die Nummer der einzelnen Komentare anzuzeigen? Dann kann man sich merken bis zu welcher Zahl man gelesen hat und muss sich nicht beim nächsten reinschauen vortasten. Lieben Dank schln mal!

    Blub

  80. André sagt:
    #81

    @blub: Es geht leider nicht mit einem Fingerschnippen, sehe aber die Notwendigkeit. Werde mich morgen drum kümmern.

  81. blub sagt:
    #82

    Ups.. ich wollte dir jetzt aber nicht dein Wochenende zerschießen.. tut mir leid!

  82. Christoph sagt:
    #83

    Die Wikipedia hat mittlerweile eine Tabelle zu den Abklingbecken in Fukushima, aus der man das genaue Volumen der Becken und die ungefähre Wärmeleistung der enthaltenen Brennstäbe entnehmen kann: http://de.wikipedia.org/wiki/Nuklearunfälle_von_Fukushima-Daiichi

  83. Tr sagt:
    #84

    @Christoph: huch, so wenig? in dem PDF der GRS – ist “BE-Lagerbecken” gleichzusetzen mit dem Reaktorvolumen? oder ist das der separater Abklingbecken?

  84. Christoph sagt:
    #85

    @Tr: Die GRS hat unter http://www.grs.de/begriff-der-woche-kernschmelze eine schematische Darstellung des Reaktors und dort wird das Abklingbecken ebenfalls als “BE-Lagerbecken” bezeichnet. Das wird wahrscheinlich einfach der bürokratisch korrekte Begriff dafür sein ;)

  85. André sagt:
    #86

    @blub: Kein Problem, hatte mich ja auch schon gestört. Ist jetzt nachgeholt und war auch nicht so aufwendig. Musste nur die richtige Stelle finden ;)

  86. Peter sagt:
    #87

    @andi
    @andre

    Ich habe mir eine Auszeit gegönnt, um das Gesagte zu ordnen und weiter zu recherchieren.

    Aus der DGP-Tagung in Dresden, die vom 13.3 – 18.3. stattfand, hatte ich mir neue Erkenntnisse erhofft. Leider hatte man nicht den Mut, das Thema aufzugreifen.

    Deshalb nochmals volles Lob an die Moderatoren, die sich dieser Herausforderung stellen. Hier werden die Informationen sehr gut gefiltert und in den richtigen Kontext gestellt.

    Auch ich muss mir selbst an die Nase fassen. Manche Begriffe waren unpräzise, eine Annahme lenkt die Diskussion in die falsche Richtung.

    Der Teufel liegt allerdings im Detail:
    Einen Vergleich Tschernobyl – Three Mile Island und Fukushima zu ziehen ist m.E
    genauso wie der Vergleich Benzinmotor – Dieselmotor – Elektromotor. Am Ende führt das zwar im Teilaspekt zum selben Ergebnis, allerdings sind die Ausgangsbedingungen völlig anders.

    Selbst in Fukushima sollte man die Situation differenzieren.

    In Reaktor 1 und 2 werden Brennelemente mit Uran eingesetzt.
    In Reaktor 3 sind Mischoxid-Brennelemente aus Uran/Plutonium.
    In Reaktor 4 brennt das Abklingbecken.

    Aber diese Aussagen sind alleine leider falsch.

    Genauer müsste es heissen:

    Im Reaktorkern Nr. 1 und 2 werden Brennelemente mit Uran eingesetzt.
    Im Reaktorkern Nr. 3 sind Mischoxid-Brennelemente aus Uran/Plutonium
    In Reaktorgebäude Nr. 4 brennt das Abklingbecken.

    Ist aber leider immer noch falsch.

    Wesentlich besser wäre folgendes:

    In den Reaktordruckbehältern Nr. 1 und 2 wurde in den Reaktorkernen Brennelemente Typ X mit dem Kernbrennstoff Uran235 eingesetzt.

    Im nachgerüsteten Reaktordruckbehälter Nr. 3 wurden im Reaktorkern aufbereitete Mischoxid-Brennelemente mit dem Kernbrennstoff U235/PU239
    verwendet

    Die Brennelemente wurden aus dem Reaktordruckbehälter Nr. 4 entfernt und lagern
    im Abklingbecken des Reaktorgebäudes Nr.4.

    Bitte fasst das nicht als schulmeisterliche Belehrung auf. Jeder Physiker mit dem Fach Kerntechnik kennt die Unterschiede. Aber für diejenigen, die sich nicht explizit damit beschäftigt haben, sind die Verallgemeinerungen irreführend.

    Dann geht es auch noch um die Brennelemente selbst (Aufbau, Laufzeit, Ummantelung der Kernbrennstäbe).

    Es ist ein weites Feld, das auch fachübergreifend betrachtet werden muss.

  87. Erik sagt:
    #88

    Tach nur so nebenbei, bei der ARD (Tagesschau Blog) wird wohl auf diesen Artikel verlinkt….

    siehe:
    http://blog.tagesschau.de/2011/03/19/sind-die-brennstabe-nun-geschmolzen-oder-nicht/

    viele Grüße,
    Erik

  88. Andi sagt:
    #89

    @Erik: Danke für den Hinweis :) . Wir hatten es Samstagnacht schon gemerkt und direkt einen kleinen Hinweis in die große Version des Bilds gepackt :) .

  89. Peter sagt:
    #90

    @Moderatoren

    bitte überlegt Euch, diesen Link zurückzuweisen.

    Falls ihr ihn beibehalten wollt, löscht bitte alle meine Kommentare.

  90. Andi sagt:
    #91

    @Peter: Ich weiß nicht, was du meinst.

  91. Peter sagt:
    #92

    Herr X hat eine wertvolle Informationsquelle entdeckt.

    Hier sind die richtigen kommenden Fachleute versammelt, die gekonnt aus dem Wust der Informationen die wichtigen spärlichen Details herausarbeiten und die richtigen Schlüsse ziehen.

    Nicht umsonst treffen selbst die Schätzungen voll ins Schwarze.

    Aus der bewußt polemischen und provokanten Ausdrucksweise wird versucht, das Ehrgefühl anzugreifen und wertvolle Informationen zu bekommen.

    Alleine die Headline verleitet doch zum Offenlegen:

    “Sind die Brennstäbe nun geschmolzen oder nicht?”

    danach noch zur Verstärkung:

    “Die Reaktorkerne sind seit vielen Tagen fast trocken. Die Brennstäbe stehen meterhoch aus dem restlichen Kühlwasser heraus.
    Mindestens. Und hieß es nicht immer: wenn ein Kern trocken wird, dann schmilzt er in weniger als einer Stunde völlig?”

    Diese Behauptung an sich ist eigentlich schon eine Frechheit.
    Hat den Herr X die Reaktorkerne aufgeschnitten und darüber hinaus die Brennstäbe aus den Brennelementen ausgebaut und dazu noch täglich nachgemessen?

    Vor allem der erste Satz:

    “Die Reaktorkerne sind seit vielen Tagen fast trocken.”

    Das ist eine ganz klare Falle.
    Hier wird mit billigen Tricks versucht, eure Reputation zu beschädigen.

    Wenn ihr darauf antwortet, seid ihr immer die Dummen. Lasst Euch nicht vom grossen Logo blenden.

    Das ist ganz fieser Journalismus, pfui Herr X.

  92. Andi sagt:
    #93

    @Peter: Ok, jetzt verstehe ich was du meinst. Aber das ist kein Thema, was ich hier in den Kommentaren bereden will. Ich schicke dir eine E-Mail!

  93. Peter sagt:
    #94

    @Moderatoren

    Aus genau diesem Grund bitte ich Euch, alle meine Kommentare zu löschen.

  94. Roland sagt:
    #95

    @Peter @Andi
    Es ist natürlich ein gutes Recht eines Bloggers, dass seine Kommentare wieder gelöscht werden. Aber für mich als Leser sind sie immer noch eine gute Informationsquelle. Und nur weil die ARD auf diesen Blogg verlinkt, sollte man nichts löschen. Ich kann als Physiker und Journalist beide Seiten verstehen. Ich findes es gut, dass hier wieder Grundlagen aufbereitet und kommentiert werden, mit denen ich mich vor mehr als 30 Jahren beschäftigen musste. Wer schaut schon heute in alte Unterlagen?
    Wenn in der heutigen Berichterstattung nicht alles so beschrieben ist, wie es wissenschaftlich sein müsste, so ist dies auch dem Zeitdruck geschuldet. Keine Entschuldigung für Schlamperei, aber die Sendeanstalten und Zeitschriften greifen bei diesem Reaktorunfall auf feste Freie zurück. Ich habe gerade gelesen, dass ein Redakteur für einen Kurzbeitrag bei dpa 13 Euro bekommt, bei einer Recherche vor Ort einen Tagessatz von 70 Euro – wohlgemerkt brutto. Unter diesen Bedingungen kann kein Qualitätsjournalismus gedeihen.
    Genau aus diesen Gründen ist der Blog hier wichtig. Man kann sich schnell informieren und bekommt kompakte und wichtige Hintergrundinformationen.
    Und noch etwas zur Übung: Der Beitrag auf ARD ist genau 1:30 lang. Mehr geht angeblich nicht in das Hirn eines Normfernsehzuschauers. Versucht doch mal das Thema: “Wie entsteht Radiaoktivität” in genau dieser Zeit rüberzubringen. Wo fang Ihr an: Kernbindungsenergie? Strahlungsarten? Radioaktiver Zerfall?
    Noch mal meine Bitte an Peter. Deine Meinung ist hier wichtig.

  95. bismarckhering sagt:
    #96

    Durch die Verdunstungskühlung mit Meerwasser muß sich doch ein Salzrückstand im Tonnen-Bereich gebildet haben. Ist es richtig, das sich bei fortgeseter Wärmebildung eine Salzschmelze mit hochgradig korrosiven Eigenschaften bilden könnte?

    b.

  96. frank sagt:
    #97

    hi,
    ich mache mir seit tagen viele gedanken zum thema,was mir kopfschmerzen bereitet,ist folgendes:Ihr(? ;D)geht von einer restzerfallswärme laut diagramm
    aus.Aus meiner tätigkeit als ofenbauer ,ist mir der leider schon öfters der unterschied zwischen theorie und praxis aufgefallen,ok,ich baue nur kachelöfen,
    und bei den zahlen hier wird mir schwindelig.soviel ich weiß wurde die notkühlung über die feuerlöschanlage(?) bewerkstelligt.wie diese “Sprinkleranlage”
    dimensoniert ist mir leider unbekannt.Genausowenig woraus das sogenannte containment besteht?meine befürchtung ist folgende :die wärme kann nicht abgeführt werden über die oberfläche,und die kühlung findet schlecht oder gar nicht statt,so wohin fliesst dann die wärme ab,in den beton des containment(?),
    und in darunterliegenden boden des fundamentes?das erinnert mich an effekte wie zb.bei bränden von lkws in schweizerischen alpentunneln.seh ich das richtig oder hab ich da einen denkfehler?ich befürchte da einen jojo effekt,
    das sich die gekühlten reaktoren durch den aufgeheizten boden wieder aufheizen,
    um ihre temperaturen anzugleichen.

  97. André sagt:
    #98

    @pollie: Danke für das Lob zu unserer Berichterstattung!
    Was die Aktualisierung angeht: wir haben uns zwei bis drei Wochen fast ausschließlich mit der Katastrophe in Fukushima beschäftigt. Das heißt, wir haben den Tag über fast nichts anderes gemacht, als das physikBlog zu betreuen. Wir brauchten eine Pause, insbesondere weil das physikBlog unser Hobby ist und wir auch noch ein paar anderen Beschäftigungen nachgehen müssen (z.B. arbeiten :) ).
    Nichtsdestotrotz hast du eigentlich Recht, dass wir mal wieder ein Update zur aktuellen Lage zusammenstellen könnten. Vor allem, weil es in den anderen Medien fast gar nicht mehr auftaucht. Wir gucken mal, wie es unsere Zeit zulässt.

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