Eine Zusammenfassung der Probleme bei Fukushima I

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Kommentare

Das Erdbeben vor Japan hat zu großen Schäden und enormen Problemen am Kernkraftwerk Fukushima I geführt.

Inhalt

Technische Hintergründe
Normalbetrieb
Notabschaltung
Ausfall der Kühlung
Kernschmelze
Ereignisse in den Reaktoren
Allgemeine Situation
Block 1
Block 2
Block 3
Block 4
Block 5 & 6
Fragen und Antworten…
(Themen: Mo­dera­tion, Was­ser­stoff, Kern­schmel­ze, Strah­len­do­sis, Tscher­no­byl, Ro­bo­ter.)
Schlussworte
Änderungen am Artikel

Disclaimer: Andi und André haben Physik an der RWTH studiert und als Nebenfach Reaktortechnik belegt. Unfehlbar macht uns das allerdings noch lange nicht. Leider. Fehler? → Kommentar!

»Die Kacke ist am Dampfen« schrieben wir am Samstag letzter Woche in der Vorgängerversion dieses Artikels. Leider tut sie das im Kernkraftwerk Fukushima I immer noch ordentlich.
Das Problem an der ganze Chose: Ereignisse und damit Meldungen überschlagen sich, Emotionen sind im Spiel und das ganze wird mit einer Prise Fehlinformationen gewürzt. Heraus kommt ein Brei aus gefährlichem Halbwissen und politischen Meinungen, die eine sachliche Diskussion erschweren.
Wir hier im physikBlog wollen aber eine ebensolche führen, basierend auf wissenschaftlichen Erkenntnissen. Es folgt, wie schon am Samstag, ein Versuch, die Geschehnisse zu ordnen und erklären1.
Dieser Artikel befand sich fünf Tage lang im Ofen, durchlief mehrere Iterationen und einige Erweiterungen. Herausgekommen ist ein 6000-Wörter-Text, der hoffentlich das meiste zum Thema abdeckt. Puh. Beim Schreiben haben uns unsere Kommentatoren Susi und Tr kräftig unterstützt. Ein ganz großes »Danke« dafür!

Stand:
5. April 2011, 15:00 Uhr
Es gibt jetzt ein Diskussions- & Info-Forum!

Bitte beachtet das, schließlich behandeln wir hier ein aktuelles und sich schnell entwickelndes Ereignis. Am Ende des Artikels seht ihr übrigens das Änderungs-Log.

Technischer Hintergrund der Vorgänge im Kernkraftwerk

Um die Situation verstehen und vor allem ein bisschen einschätzen zu können, müssen wir uns leider auch mit ein paar technischen bzw. physikalischen Details zu den Vorgängen beschäftigen. Wir haben uns etwas ausführlicher schon in einem anderen Artikel damit beschäftigt.

Kernkraftwerk im Normalbetrieb

In einem Kernkraftwerk wird über atomare Spaltprozesse Energie freigesetzt, die Wasser erhitzt, schließlich zum Verdampfen bringt und dadurch Turbinen antreiben kann. Die Turbinen sind an einem Generator angeschlossen, der schließlich den gewünschten Strom produziert.
Die antreibende Kernspaltung findet in einer Kettenreaktion statt: Ein Uran-235-Kern spaltet sich — induziert durch ein stoßendes Neutron — in zwei kleinere auf, setzt dabei 2-3 Neutronen und einiges an Energie frei. Die Neutronen fliegen weiter und treffen andere Uran-235-Kerne, die sich dann ihrerseits spalten. Damit sie das tun können, müssen die Neutronen auf die richtige Geschwindigkeit abgebremst werden, sonst fliegen sie einfach dran vorbei. Dafür kommt ein Moderator zum Einsatz. In Fukushima sind verschiedene Reaktoren verbaut: Mark-I-Reaktoren von General Electric, andere von Toshiba und Hitachi. Allesamt sind Siedewasserreaktoren, bei denen Wasser der Moderator ist. Er bremst die Neutronen, weil die dauernd anecken und dadurch Impuls an das Wasser abgeben2. []

Störfall und Notabschaltung

Schema eines SWRs. (Bild: Wikipedia)

Kommt es nun zu unvorhergesehenen Störungen, wird automatisch eine Notabschaltung eingeleitet. Dabei werden Neutronengifte in den Reaktorkern gebracht, die wie ein Staubsauger für die umherfliegenden Neutronen wirken und somit die Kettenreaktion unterbrechen. Das geschieht über Steuerstäbe mit Bor oder Cadmium oder über den Zusatz von Borsäure zum Kühlwasser.
Ist die Kettenreaktion auf diese Weise einmal gestoppt, kann sie ohne weiteres nicht wieder in Gang gebracht werden.

Trotzdem wird es weiter heiß, weil im Brennstoff neben der Kernspaltung3 auch weitere Prozesse zur Kernumwandlung stattfinden. Diese setzen bei weitem nicht soviel Energie frei, wie die Kernspaltung, aber immer noch genug4, um weiterhin für eine Kühlung sorgen zu müssen. Im Artikel zur Nachzerfallswärme haben wir das näher erläutert.

Die Pumpen zur Kühlung laufen allerdings mit Strom5, daher ist es wichtig, dass dieser auch weiterhin zur Verfügung steht. Im Normalfall hat das Stromnetz genügend Kapazitäten, um das abzufangen. Sollte es mal nicht klappen, stehen zunächst Notstromaggregate und schließlich auch noch große Batterien zur Verfügung. []

Ausfall der Kühlung

In Fukushima konnte aber der Stromzufuhr längerfristig nicht wieder hergestellt werden. Die Folge ist, dass die Kühlung ausfällt und mehr Wasser als gedacht verdampft. Das hat zwei entscheidende Nachteile:

Dampf kühlt wegen seiner geringeren Dichte nicht so gut wie Wasser. Durch den hohen Druck6 ist das nicht ganz so schlimm wie bei Atmosphärendruck, aber immer noch blöd.
Dadurch erhöht sich der Druck. Und das ganz gehörig. Um zu verhindern, dass einem der Druckbehälter um die Ohren fliegt, lässt man Druck ab. Das geschieht automatisch über Ventile und ist durchaus vorgesehen.
Weil der Wasserdampf aber direkt mit radioaktivem Material in Kontakt kam, möchte man den nicht in die Umwelt lassen7. Unter anderem deshalb gibt es um den Reaktordruckbehälter eine Sicherheitshülle, das Containment. Also ineinander verschachtelt wie die russische Matrjoschka. Das Containment ist gegen einen gewissen Innendruck ausgelegt, in Fukushima sind das 4 bar8. Bei zu hohem Druck muss aber auch hier Dampf nach außen in das Reaktorgebäude9 abgelassen werden.

Um zu verhindern, dass auf einmal Brennstäbe frei liegen und somit gar nicht mehr gekühlt werden, wird Wasser in den Druckbehälter eingespeist. Dafür gibt es Vorratsbecken mit extra Pumpen10, die den Wasserstand ausgleichen sollen. Klappt natürlich nur, wenn a) Strom da ist, b) noch genügend Vorratswasser vorhanden ist und c) alle Zuleitungen, Ventile und Steuerungen intakt sind. []

Kernschmelze und mögliche Folgen

Werden die Brennstäbe schließlich zu heiß, z.B. weil sie teilweise ohne umgebendes Wasser sind, können sie schmelzen. Der Hauptbestandteil, Uranoxid, hat eine Schmelztemperatur von 2850 °C11, kann also einiges aushalten. Was ab jetzt passiert hängt von vielen Rahmenparametern ab und ist schwer vorherzusagen, auch, weil Erfahrungswerte (zum Glück!) gering sind.
Der günstigste Fall ist, dass die Schmelze im Reaktordruckbehälter bleibt, die Stahlummantelung also standhält. Das wird nur klappen, wenn man irgendwie für eine äußere Kühlung sorgt. Ansonsten wird auch der Stahlbehälter schmelzen12.
Wenn es also schlecht läuft, brennt sich der Klumpen regelrecht nach unten durch, je nach Materialmenge (Containment, Beton-Fundament) auf dem Weg kann das bis zum Erdboden und Grundwasser geschehen. Dann hat man ein Problem, weil verseuchtes Grundwasser nicht sonderlich gesund ist, wie man sich vielleicht vorstellen kann. Allerdings ist das lokal noch relativ eingeschränkt. Zur Geschwindigkeit, mit der das abläuft, haben wir weiter unten ein bisschen ausführlicher berichtet.
Wenn die Schmelze unterwegs auf Wasser trifft, kann es zu schlagartiger Verdampfung kommen, durch die Folgeschäden entstehen können. Vor allem aber steigt der Druck. Fängt man diesen steigenden Druck nicht ab, ist auch eine Beschädigung des Containments nicht ausgeschlossen und der direkte Kontakt zur Atmosphäre ist gegeben. Im schlimmsten Fall entsteht jetzt ein Feuer, dass radioaktive Partikel aufsteigen lässt. Der Wind tut sein übriges und es kann eine ziemlich große Fläche kontaminiert werden.
Prinzipiell kann es übrigens auch zu einer Knallgas-Explosion kommen, die ihrerseits die Schäden vergrößern kann. Das kann man aber mit Stickstoff als Schutzgas im Containment verhindern13. []

Ereignisse in den Reaktorblöcken (Zusammenfassungen)

Allgemeine Situation

Nach dem Erdbeben wurden in diversen Kraftwerken Notabschaltungen durchgeführt, auch in 11 von 53 Kernkraftwerksblöcken14. Das heißt: Steuerstäbe mit Neutronenabsorbern rein, Borsäure zum Kühlwasser dazugeben. Dadurch wird die Kettenreaktion sofort gestoppt, die Stromproduktion des Kraftwerks wird eingestellt.
Kernkraftwerke müssen aber auch nach der Abschaltung weiter gekühlt werden und dafür brauchen sie Strom. Dummerweise hatten Erdbeben und Tsunami auch einen teilweisen Ausfall des japanischen Stromnetzes zur Folge. Kein Strom von außen heißt im Kernkraftwortschatz »Station Blackout« – das Kraftwerk muss sich also selbst versorgen. Spezielle Notstromgeneratoren15 stehen für genau diesen Fall bereit. Die sind auch angesprungen, in Fukushima I allerdings 55 Minuten nach dem Erdbeben aber wieder ausgegangen. Ob das direkt durch den Tsunami verursacht wurde ist nicht klar, da die erste Welle bereits sechs Minuten nach dem Erdbeben ankam16. Das Ergebnis war jedenfalls: kein Notstrom.

Aber auch dafür ist ein Kernkraftwerk eine gewisse Zeit durch Batterien gerüstet. Die halten den Kühlkreislauf provisorisch in Gang, bis von außen wieder Strom eingespeist werden kann. Hat man aber leider nicht so schnell geschafft, so dass es in den einzelnen Blöcken kritisch wurde. []

Block 1 [460 MWel, 292 BE im Abklingbecken17]

Diese Block war der erste mit argen Problemen. Ohne die funktionierende Kühlung ist im Reaktordruckbehälter immer mehr Wasser verdampft, dass über Ventile erst in das Containment und später18 die Umgebung abgelassen werden musste. Das hat zwischenzeitlich die Strahlungsmessgeräte wild ticken lassen, da der Wasserdampf kontaminiert war. Bei intakten Brennelementen handelt es sich hierbei größtenteils um kurzlebige, leichte Nuklide wie Stickstoff-16 mit einer Halbwertszeit19 von 7 Sekunden20. Der Spuk ist also normalerweise schnell wieder vorbei.

Es wurden aber auch kleine Mengen Caesium-137 und Iod-131 nachgewiesen, typische Spaltprodukte von Uran-235. Man kann also daraus schließen, dass bei ein paar Brennstäben die Hülle defekt ist. Ziemlich mies, aber noch OK, wenn man immer nur mal ein bisschen Dampf ablassen muss. Man liest aber auch häufig, dass der Grund dafür eine bereits ablaufende Kernschmelze ist. Das ist zwar durchaus möglich, aber noch lange nicht sichergestellt. Es könnte z.B. auch sein, dass durch das Erdbeben eine Brennstabhülle beschädigt wurde. Sollte es aber trotzdem zu einer (teilweisen) Kernschmelze gekommen sein, so befindet diese sich noch im Reaktordruckbehälter.

Mark-1-Reaktor mit Beschriftungen und Highlights explodierter und gefluteter Bereiche.

Durch die hohen Temperaturen wird der Wasserstoff aus dem Kühlwasser gelöst, der ebenfalls abgelassen wurde. Zusammen mit Sauerstoff hat der dann im Reaktorgebäude das sogenannte Knallgas gebildet — der ein oder andere kennt’s vielleicht noch aus dem Chemieunterricht. Was Knallgas macht, wenn es mit Hitze in Kontakt kommt, sieht man eindrucksvoll den Videobildern: einen ordentlichen Knall. Das wichtige Detail ist hier, dass anscheinend nur das Dach hochgegangen ist, nicht der Reaktordruck- oder Sicherheitsbehälter. Darauf deuten die direkt nach der Explosion sinkenden Strahlungswerte.21

Nach der Explosion hat man jedenfalls alle Versuche, den eigentlichen Kühlkreislauf wieder in Gang zu setzen gestoppt und hat massiv mit Meerwasser geflutet. Sowohl in den Reaktordruckbehälter als auch in das Containment drumherum22. Die Beleuchtung der Schaltwarte sowie einzelne Instrumente sind mit Strom versorgt. Man erhielt erste Daten von Sensoren aus dem Reaktorblock, darunter Temperaturen des Reakturdruckbehälters. Die Kühlung des Druckbehälters wurde mittlerweile von Meer- auf Süßwasser umgestellt, um weitere Salzablagerungen zu vermeiden.
Man fand Wasser, was stark radioaktiv ist, und ist momentan auf der Suche nach den Lecks. Um nicht auf noch mehr unvorhergesehene Wasserstellen zu stoßen, hat man die Wasserzufuhrmenge in den Reaktordruckbehälter heruntergesetzt. Man braucht Platz für abzupumpendes kontaminiertes Wasser, daher wird Wasser durch die Gegend gepumpt — von einem Tank zum nächsten.

Kurzzusammenfassung: Gebäudedach explodiert, Druckbehälter und Containment vermutlich intakt. Durch die Wasserkühlung, mittlerweile mit Frischwasser, ist Block 1 aber momentan relativ stabil. Die Stromversorgung wird Stück für Stück wieder hergestellt. Man fand kontaminiertes Wasser, ist sich aber nicht sicher, woher es stammt.

Auf der internationalen Skala für nukleare Zwischenfälle (INES) hat der Reaktorblock momentan eine 5 von 723. []

Block 2 [784 MWel, 587 BE im Abklingbecken]

Der zweite Reaktorblock war bis zum Anfang der Woche eigentlich relativ unspektakulär. Er musste zwar wie die anderen Reaktoren mit Meerwasser gekühlt werden, aber eine gebäudezerstörende Explosion gab es hier nicht. Im Inneren des Gebäudes änderte sich das aber am Dienstagmorgen: Es kam zu einer Explosion, die zu einer temporären aber starken Erhöhung der Strahlendosis des Gebiets auf kurzzeitig 400 mSv/h führte. Brennelemente sind hier vermutlich ebenfalls beschädigt worden.

Man pumpte weiterhin Wasser zur Kühlung in den Reaktor, kann aber die Brennelemente nicht komplett mit Wasser bedecken – vermutlich ist also ein Leck im Reaktordruckgefäß oder in der Kondensationskammer vorhanden. Das wäre nicht gut und daher macht dieser Block des Reaktors auch mit die meisten Sorgen – er wurde auf der INES-Skala von 3 auf 5 hochgestuft.

Über eine Leitung wurde das System wieder mit dem Stromnetz verbunden. Die Schaltwarte hat wieder Licht, es gibt erste Temperaturmessdaten, die Wasserpumpen funktionieren über diese Leitung. Meerwasser wird massiv ins Abklingbecken gepumpt, ebenso (mittlerweile) boriertes Frischwasser in den Reaktordruckbehälter.
In einem Schacht sammelte sich stark radioaktives Wasser, was durch einen Riss direkt ins Meer gelangt. Man versuchte es mehrfach abzudichten, aber alle Versuche misslangen bisher. Wo das Wasser genau her kommt ist ebebfalls nicht sicher: Farb-Tracer wurden dem Wasser beigemischt, kamen aber nie im Schacht an.
Auch in diesem Block wurde die Wasserzufuhrmenge reduziert. []

Block 3 [784 MWel, 514 BE im Abklingbecken]

Der beschädigte Reaktorblock 3 in Fukushima. (Bild: DigitalGlobe)

Die Entwicklung in Block 3 ist sehr ähnlich zu der von Block 1, der als erster Reaktor Probleme gezeigt hat. Hier kam es ebenfalls zu einer Wasserstoffexplosion, die das Dach des Blocks weggesprengt hatte. Auf den Bildern des Orts sieht Block 3 am stärksten zerstört aus — zumindest von außen. Druckbehälter und Containment könnten beschädigt sein, aber wieder ist Genaues unklar.

Auffallend ist, dass immer mal wieder Dampffahnen über dem Block aufsteigen. Die könnten aus den Abklingbecken stammen, wo die »ausgebrannten« Brennstäbe zur Abgabe ihrer Nachzerfallswärme gekühlt werden24. Dort ist zu wenig Wasser vorhanden, so dass man versuchte, mit Wasserabwürfen aus Hubschraubern und Wasserwerfern vom Boden den Wasserstand zu erhöhen. Immer mal wieder brach man die Wasserbefüllung ab (wegen zu hoher Strahlung, zu gefährlicher Situation) und war sich über den Erfolg nicht sicher. Die lange Befüllung mit Wasserwerfern und später mit einer Autobetonpumpe25 lässt darauf schließen, dass man Erfolg hat. Mittlerweile befüllt man auch hier den Reaktorbehälter mit Süßwasser.
Zwischenzeitlich stieg Rauch auf und man musste wegen vermuteter Brand- oder Explosionsgefahr alle Mitarbeiter abziehen. Trotzdem hat man es mittlerweile auch hier geschafft eine externe Stromversorgung anschließen zu können26, die Warte besitzt wieder Licht.
Beim Verlegen von Kabelleitungen wurden drei Arbeiter hohen Strahlendosen von mehr als 170 mSv ausgesetzt; kontaminiertes Wasser befand sich im Maschinenhaus. Dort könnte es über ein Leck hingelangt sein. Zwischenzeitlich wurde das verseuchte Wasser abgepumpt27.
Aber das führte zu Wasser an anderen, ungünstigen Stellen (Kabelkanal), so dass man das Abpumpen erst ein mal stoppte.
Wasser wird immer wieder zugeführt, auch mit einer Autobetonpumpe in die Abklingbecken.

Die Zwischenfallsituation wird ebenfalls nach INES 5 bewertet. []

Block 4 [784 MWel, 1331 BE im Abklingbecken]

In Reaktorblock 4 passierte etwas anderes als in den Blöcken 1 bis 3. Denn Block 4 war zum Zeitpunkt des Erdbebens nicht »scharf«, es fand also keine Kernspaltungs-Kettenreaktion statt und die Brennstäbe waren nicht im stählernen Reaktordruckbehälter, sondern lagerten im Abklingbecken. Das ist der normale Aufbewahrungsplatz, wenn man zu Inspektionen den Reaktorkern leerräumen muss. Man kann sie schließlich nicht einfach in das Regal im Keller legen28. Eine schöne Animation dazu gibt es bei der New York Times.

Man könnte also denken, der Block sei vorerst sicher. Von wegen! Denn auch hier gab es eine Explosion, die den Betonaufbau ordentlich zerstört hat. In der Außenwand des Reaktorgebäudes klafft ein großes Loch. Zwei mal brach Feuer aus, was von alleine wieder verschwand. Die Temperatur des Wassers im Abklingbecken ist hoch (die letzten Messwerte vom 14.03. lieferten 84 °C, teils scheint es zu kochen), zudem ist zu wenig Wasser im Becken vorhanden. Direkte Meerwassereinspeisung funktioniert nicht, dafür ist man etwa im Tagesrhythmus dabei, mit der Autobetonpumpe jeweils ca. 150 t Wasser da rein zu leiten.

Auch Block 4 hat mittlerweile einen Anschluss an die externe Stromversorgung und verfügt über Stromzufuhr in einzelnen Anlagenteilen.

INES: 3. []

Block 5 [784 MWel, 946 BE im Abklingbecken]
& Block 6 [1.100 MWel, 876 BE im Abklingbecken]

Die Temperaturverläufe der Blöcke 5 und 6 im Vergleich zu einer Normaltemperatur29.

Die beiden Blöcke waren genauso wie Block 4 für Wartungsarbeiten abgeschaltet. Auch in ihnen liegen Brennstäbe in den Abklingbecken, so dass der Wasserstand darin langsam sank. Hier gelang es, mit einem Notstromaggregat eine notdürftige Stromversorgung herzustellen, so dass die Becken mit Wasser nachgefüllt werden können. Waren die Wassertemperaturen in den letzten Tagen noch über 60 °C, sind sie momentan bei ca. 38 °C (Block 5) bzw. 21 °C (Block 6) und damit auf Fastnormalniveau. Der Grund dafür: Die Stromversorgung ist wieder hergestellt, das Nachkühlsystem läuft wieder – Juchu! Entsprechend gibt es keine INES-Bewertung für diese beiden Blöcke.

Insgesamt ist die Lage kritisch, Tendenz mal in Richtung Stabilität, mal in Richtung »wow, fuck, raus hier«. Der Einsatz von Wasserwerfern scheint Erfolg zu haben und die Autobetonpumpe scheint die Abklingbecken kühlen zu können. Alle Blöcke sind wieder ans Stromnetz angeschlossen und Schaltwarten und Maschinenhäuser haben teilweise wieder Licht.

Neben den bisherigen Problemen, die sich etwas abzukühlen scheinen, macht das in den Blöcken verteilte Wasser nun Stress: Teilweise ist es stark, teilweise schwach radioaktiv und befindet sich an Stellen, wo es nicht sein sollte. Wasser fließt ins Meer und wird mitunter bewusst dorthin abgeleitet. Fand man erst nur Radionuklide im Meerwasser, z.B. Iod-13130, so ist man mittlerweile dabei die Flüsse des Wasser nachzuvollziehen.

Über den Blöcken steigt kontinuierlich Wasserdampf auf – vermutlich das verdampfende Wasser, das von außen draufgeworfen wurde.

Die von uns angegebenen Zahlenwerte und Aussagen stützen sich, wenn nicht anders angegeben, auf die Pressemitteilungen der Nuclear and Industrial Safety Agency (NISA).

Detailreichere und dadurch genauere Informationen zu den Status der Reaktorblöcken findet ihr auf der hervorragenden Seite der Gesellschaft für Anlagen- und Reaktorsicherheit sowie (hört hört) in der deutschen Wikipedia: Der Kernkraftwerk-Fukushima-I-Artikel ist mit vielen Quellen belegt, wird häufig aktualisiert und stichprobenartige Überprüfung ergab solide Zusammenfassungen. Hervorragend. Ebenfalls sehr gut31: Der englischsprachige Schwesterartikel sowie die Unfalltimeline in der englischen Wikipedia. Außerdem ein kurzer Hinweis auf die Übersichtsbeiträge von BraveNewClimate, z.B. diesen vom 26. März32. []

Ein paar Fragen, die man häufig gestellt bekam

…damit ihr euch nicht auch durch die hunderten Kommentare der anderen Artikel wühlen müsst.

Moderation? Ich dachte, das Wasser ‘bremst’ die Kettenreaktion?

Wahrscheinlichkeit der Spaltung von U-235 und Pu-239 für verschiedene Neu­tro­nen­ener­gien. (Bild: Vorlesungsskript)

Nein. Die Moderation sorgt dafür, dass die Neutronen langsamer werden. Erst dann können sie im großen Maße eine neue Kernspaltung auslösen. Das liegt daran, dass die Wahrscheinlichkeit, mit der eine Reaktion zwischen Neutronen und dem Spaltmaterial U-235 stattfindet, nicht immer gleich ist. Rechts sieht man den Verlauf dieser Reaktionswahrscheinlichkeit33 in Abhängigkeit der Neutronenenergie (die der Geschwindigkeit entspricht). Vereinfacht könnte man sagen: sind die Neutronen zu schnell, fliegen sie einfach am Uran vorbei.
Ohne Moderator ist die Kettenreaktion schwierig, aber noch nicht ausgeschlossen. Daher müssen zusätzlich Neutronenabsorber wie Bor eingesetzt werden. []

Der Reaktor ist doch abgeschaltet, warum müssen wir dann noch weiter kühlen?

Auch wenn keine eigentliche Kettenreaktion mehr stattfindet, befinden sich im Reaktor noch Spaltprodukte aus dem Betrieb. Diese radioaktiven Elemente sind instabil und zerstrahlen nach einer gewissen Zeit34 unter Aussendung von Energie. Es entsteht Nachzerfallswärme. Und zwar sowohl in Brennstäben im Reaktorkern als auch für solche, die im Abklingbecken lagern.
Wir haben dem Thema einen eigenen Artikel gewidmet, in dem Detail-Infos inkl. konkreter Zahlenwerte zu finden sind. []

Die haben keinen Strom? In einem Kernkraftwerk??

Klingt bescheuert, was? Nach dem Erdbeben fuhren die Atomkraftwerke ganz automatisch in »STOP«-Position. Steuerungsstäbe: rein, Neutronengifte: Go! und was sonst noch so dazu gehört. Wie gut oder schlecht das geklappt hat, ist noch nicht sicher — aber sie stoppten. Das heißt die Kraftwerke produzierten keinen Strom mehr.
Vermutlich wurden durch das Erdbeben, durch den Tsunami, oder ebenfalls durch die Notabschaltung auch die externen Stromversorgungen gekappt, so dass auch hier keine Zulieferung stattfinden konnte. Es deutet jedenfalls alles darauf hin, dass die Zuleitungen auch nicht eben mal so wieder repariert werden konnten. In wie weit das japanische Hochspannungsnetz überhaupt dazu geeignet ist, die Kernkraftwerke zu betreiben, ist auch gar nicht klar.
Blöder Strom. []

Warum hat man nicht sofort ein großes Notstromaggregat mit einem LKW hingeschafft?

Um das Kraftwerk überhaupt zu erreichen, mussten erst Aufräumarbeiten vorgenommen werden. In den ersten Tagen war nur schwer Durchkommen bis zu den Reaktorblöcken. Kleinere Aggregate hätte man auch mit dem Helikopter dahin transportieren können, zumindest um das Nötigste in Gang zu bringen.
Hat man auch geschafft, man hatte ca. einen Tag nach dem Ausfall Stromaggregate vor Ort, konnte sie aber nicht nutzen. Hier kommt das komplexe Gebilde eines Kernkraftwerks mit all seinen Einzelteilen zum Tragen: ist nach dem Erdbeben (Pumpen und Ventile beschädigt?), Tsunami (Wasseraufbereitung verstopft?) und Explosionen (Zuleitungen intakt?) die Wiederaufnahme der Kühlung überhaupt so einfach möglich? Insbesondere die direkte Stromversorgung zu den Pumpen schien Probleme bereitet zu haben.
Mittlerweile gelingt es übrigens, über eine Behelfskonstruktion immer mehr Kraftwerksanlagen mit dem 110-kV-Stromnetz zu verbinden. []

OK, aber man wird doch eine motorbetriebene Pumpe zum Kühlen da hinbauen können, oder?

Dort, wo die Strahlungwerte hoch sind, kann man keine Arbeiten mehr unmittelbar an den Reaktoren durchführen. Man muss etwas Abstand halten. Daher ist der Betreiber dazu übergegangen, »extern«, aus sicherer Entfernung Wasser in bzw. an den Reaktor zu befördern. Dies geschieht durch Hubschrauber, Feuerwehrwagen oder durch einen Betonpumpwagen.
Numbercrunching zur benötigten Wassermenge: Wenn man 1 MW Wärme (=3,6 GJ/h) durch Verdampfen von reinem Wasser (15 °C kalt) abführen möchte, sind bei Atmosphärendruck etwa 1,4 Tonnen Wasser pro Stunde zuzuführen. Geschieht der Vorgang unter einem höheren Druck als 1 bar erhöht sich die Kochtemperatur, und es wird weniger Wasser benötigt. Zahlenbeispiel für einen intakten Siedewasserreaktor: Bei 71 bar hat Wasser eine Siedetemperatur von 286 °C und es wird 1 Tonne Wasser pro Stunde benötigt. []

Ohne Kühlung kommt die Kernschmelze, was passiert da eigentlich genau? Und wie lange dauert das?

Brennelemente können so heiß werden, dass Tragestrukturen und Brennstoff schmelzen35. Es gibt mehrere Möglichkeiten, was mit dieser Schmelze geschieht. Wir haben sie weiter oben erläutert.

Der geschmolzene Reaktorkern aus Tschernobyl. (Bild: INSP | Galerie)

Um mal den hypothetischen Fall abzuhandeln, dass sich die ungekühlte Kernschmelze »nach unten durchfrisst«, folgt ein bisschen Numbercrunching zur Geschwindigkeit. Die Reaktorblöcke 2-5 erreichen jeweils 784 MWel Leistung (2.381 MWth), die sie aus 548 Brennelementen beziehen36. Aus dem Reaktortechnik-Vorlesungsskript von André und Andi hätten wir anhand der dort angegebenen Referenzdaten 490 Brennelemente geschätzt37. Wir gehen also davon aus, dass wir zum groben Abschätzen mit weiteren Angaben daraus rechnen können (konkret zu den Fukushima-Reaktoren sind die nämlich schwer zu finden).
Jedenfalls besteht ein Brennelement aus mehreren Brennstäben, typischerweise bei SWR aus 8 · 8 = 64 Stäben38. Zusammen sollten sich also etwa 35.000 Brennstäbe im Kern befinden. In einem Brennstab steckt größtenteils Uran, das pro Stab ein Volumen von etwa 466 cm339 einnimmt, der gesamte Kern also etwa 16,3 m3. Das würde bedeuten, dass alleine durch das Uran eine Masse von 310 t zusammenkommt.
Man kann sich nun überlegen, dass die geschmolzene Masse, nennen wir sie »Klumpen«, als Halbkugel auf einem ebenen Stahlboden ruht. Ist zwar ziemlicher Quatsch, weil der Druckbehälter unten rund ist, aber wir wollen ja auch nicht zu komplex werden. In unserem einfachen Modell hätte die Halbkugel einem Durchmesser von ca. 4,0 m und würde somit eine Fläche von 12,3 m2 bedecken. Der Klumpen produziert nach einer Woche noch ca. 6 MW thermische Leistung aus der Nachzerfallswärme, sagen wir mal, dass die Hälfte auf den Stahlboden darunter geht.
Die Stahlwand eines Reaktordruckbehälters sind im Bereich von 20 cm40, direkt unter dem Klumpen befinden sich also etwa 20 t Stahl. Gehen wir mal davon aus, dass wir die von 500 °C auf 1.500 °C erhitzen und schmelzen müssen, damit die Wand nachgibt, so würde das ungefähr eine Stunde und 20 Minuten dauern.
Der Klumpen lagert jetzt auf dem Betonfundament, das direkt unter dem Reaktorkern ziemlich dick ist. Wir nehmen hier mal 3 m und eine Starttemperatur von 20 °C an. Da durchzukommen würde nochmal etwas über einen Tag dauern.
Wohlgemerkt: diese Zahlen stellen eine ganz grobe Abschätzung dar und auch nur für den Fall, dass man den Reaktor sich selber überlassen würde. Dass es nicht so ist, wissen wir mittlerweile. Ebenfalls vernachlässigt wurde der kühlende Effekt des zu schmelzenden Materials.
Sollte dieser Klumpen am Ende noch heiß genug sein, um in den Erdboden einzudringen und schließlich auf (Grund-)Wasser zu treffen, so kommt es zu einer physikalischen Explosion. Dabei verdampft das Wasser schlagartig und durch den Dampf entsteht ein hoher Druck. Der entlädt sich in Richtung des schwächsten Widerstandes — vermutlich das Schmelzloch entlang nach oben, sodass der Klumpen teilweise hochgeschossen wird. Es ist jedoch recht schwer, zuverlässig die Auswirkungen vorherzusagen, insbesondere weil auch hier wieder Erfahrungswerte (zum Glück!) fehlen. Aber: momentan wird gekühlt und der Fall ist rein hypothetisch! []

Aber es hat doch da schon Explosionen gegeben, was war denn das?

Die haben nicht unbedingt etwas mit der Kernschmelze zu tun und können auch auftreten, wenn im Reaktordruckbehälter alles intakt ist. Die Explosionen, die man sah, sind ziemlich sicher auf eine Knallgasreaktion zurückzuführen, also der Kombination aus Wasserstoff, Sauerstoff und Hitze. Das macht ordentlich wumms und reicht aus, das Reaktordach abzureißen. []

Wasserstoff, mhm? Der war doch vorher nicht da…

Auch bei der Hindenburg hat Wasserstoff zur Zerstörung geführt. (Wikimedia)

Bei Temperaturen ab 900 °C entsteht durch chemische Reaktionen von Wasserdampf mit der Hülle der Brennelemente Wasserstoffgas. Diese Reaktion setzt zusätzlich sehr viel Wärme frei. Es gibt Berechnungen, dass in einem Druckwasserreaktor im Falle einer Kernschmelze in 6 Stunden ca. 5000 m3 Wasserstoff entstehen — das sind 5 Millionen Liter. In Verbindung mit Sauerstoff ist das eine hochexplosive Mischung: Das allseits bekannte Knallgas.
Dieses zusätzliche Problem wird erst seit dem Unfall im Kernkraftwerk Three Mile Island im Jahr 1979 bei der Auslegung eines Kernreaktors berücksichtigt. In Siedewasserreaktoren wird daher das Containment mit Stickstoff geflutet, so dass es nicht zu einer Knallgasreaktion kommen kann.
Darüber hinaus wird durch die radioaktive Strahlung im Reaktorkern Wasser direkt in Wasserstoff und Sauerstoff gespalten. Allerdings ist die dabei entstehende Menge an Knallgas lange nicht so hoch wie bei der weiter oben beschriebenen Reaktion. Diese so genannte Radiolyse läuft auch während des Normalbetriebs des Kraftwerkes ab, so dass es Vorrichtungen (»Töpfer-Kerzen«) gibt das entstandenen Knallgas abzubauen.
Trotz dieser Vorkehrungen ist im Kernkraftwerk Brunsbüttel im November 2001 ein an den Reaktordeckel angeschlossenes Rohr durch eine Knallgas-Explosion zerstört worden41. []

Was bedeuten die gemessenen Strahlungswerte und wo kommen sie her?

Die Meldungen über die Strahlungsbelastung vor Ort sind häufig sehr vage. Angaben über »400-fache« Strahlungswerte oder »mehr als 2000 Mikrosievert« sind etwa so nützlich, als würde jemand seinen Benzinverbrauch mit »mehr als 3,4 Liter« bezeichnen.
Strahlung kann man sich gut als einzelne winzige Projektile vorstellen, die Schäden auf molekularer Ebene hervorrufen (siehe nächste Frage). Wenn man alle Teilchen zählt, die einen Menschen »verstrahlt« haben, kriegt man eine Strahlungsdosis. Wird diese Dosis wiederholt oder gar kontinuierlich zugeführt, spricht man von Strahlenbelastung. Wie unten erklärt kann der menschliche Körper einiges an Strahlung wegstecken, eine gewisse Belastung durch Hintergrundstrahlung aus dem Weltraum oder vom Boden erfahren Menschen jeden Tag und es beschwert sich niemand42.

Eine übersichtliche Darstellung verschiedener Strahlendosen bei xkcd.com.

Die Stärke der verursachten Schäden hängt von der Größe der Teilchen (ein ?-Teilchen macht mehr Krach), von ihrer Energie und der Durchdringungsfähigkeit (ein ?-Teilchen kann eine längere Strecke zurücklegen) ab. Daher wählt man häufig die Äquivalenzdosis, die Vergleiche untereinander einfacher macht. Die gängige Weise, die Äquivalenzdosis zu beschreiben, ist in Sievert, kurz Sv43; wird diese stetig zugefügt, spricht man von Sievert pro Stunde oder pro Jahr — Sv/h bzw Sv/a.

Der Herkunft der Strahlung in der Nähe des Reaktors ist vielerlei, lässt sich aber zusammenfassen in zwei Hauptquellen: Im Betrieb strahlen die Brennstäbe Neutronen ab, die durch das Design des Reaktors ausreichend abgeschirmt werden sollten. Zweitens strahlen nach dem Ausbrennen die Zerfallsprodukte (ob in geordneter Form von Brennstäben oder nach deren Bruch) ?- und ?-Strahlung ab. Im Reaktorgebäude sind die ausreichend abgeschirmt und machen keinen Stress. Erst wenn die Zerfallsprodukte nach außen gelangen fangen die Probleme an.

Radiologische Messungen zur Strahlendosis am Kernkraftwerk Fukushima I. (GRS)

In den radiologischen Messungen sieht man, dass zum Beispiel am Mittag des 16. März nach »Freisetzungen aus Block 2 und 3« die Strahlungsbelastung am Westtor schlagartig etwa 12.000 µSv/h erreicht hat und dann innerhalb von ca. 3 Stunden wieder auf 1.000 µSv/h gesunken ist. Das bedeutet, dass wahrscheinlich eine kontaminierte Wolke ausgestoßen wurde, einen Sensor erreicht hat, dann immer weiter verdünnt und abgezogen ist. Wichtig ist, dass dies nicht bedeutet, dass dort permanent 12 mSv/h herrschen. Dieser Wert war dort nur für einen relativ kurzen Zeitraum messbar. Es bedeutet ebenso nicht, dass die Wolke diese Intensität beibehält — sie wird sich verdünnen und über einer immer größeren Fläche eine immer kleinere Belastung bedeuten.
Anhand der Messkurve, die man rechts sieht, wird klar, dass das bei allen bisher durchgegebenen Messwerten vom Kraftwerk der Fall ist44. []

Lustiges Einheitenkarussell: Sievert, Milli, Gray, Röntgen, BecquerHÄ!?l

In den Berichten der Presse und auch den offiziellen Statusmeldungen aus Japan werden häufig gemessene Strahlendosen angegeben. Leider scheinen dabei die Einheiten auf ein großes Karussell gepackt worden zu sein, aus dem dann immer mal wieder zufällig eine möglichst verwirrende von ihnen aussteigen gelassen wird.

Sievert (Formelzeichen Sv) ist die Einheit der Äquivalenzdosis. Sie gibt an, wie stark die Strahlung den Körper beeinflusst bzw. schädigt (siehe vorheriger Abschnitt). Früher gab es dafür das rem, das »roentgen equivalent in man«, wobei 100 rem = 1 Sv sind. Die Äquivalenzdosis ist eine gewichtete Energiedosis, also durch die Strahlung deponierte Energie pro Masse (J/kg) plus einen Faktor für die Strahlungsart45.
Lässt man diesen Gewichtungsfaktor weg, landet man bei der reinen Energiedosis und bezeichnet sie Gray (Gy). Ist der Gewichtungsfaktor der Strahlung 1 (z.B. bei β- oder γ-Strahlung), so ist entsprechend 1 Gy = 1 Sv. Hierfür wiederum gab es früher das Röntgen (R), dessen Definition (wie so häufig bei alten Einheiten) etwas WTF?! ist, in trockener Luft aber ähnlich wie oben: 100 R = 1 Gy.

Das ganze bezeichnet jetzt aber nur die insgesamt deponierte Energie. Strahlung ist allerdings über einen langen Zeitraum vorhanden und eine Person vielleicht nur kurz in einem verstrahlten Gebiet. Daher will man die Strahlungsdosis für eine gewisse Zeit haben, z.B. pro Jahr (/a) wenn es um natürliche Belastungen geht oder pro Stunde (/h), wenn man mit hoher künstlicher Radioaktivität hantiert. Denn als Arbeiter ist man eher ein paar Stunden im Kernkraftwerk und lebt da nicht. Daher sieht man häufig Einheiten wie mSv/h, also Milli-Sievert pro Stunde. Dass da vor Sievert noch Milli steht, liegt daran, dass Sievert pro Stunde schon ziemlich übel ist (siehe vorheriger Abschnitt) und man daher Vorfaktoren wählt, die eher passen. Genauso wird natürliche Strahlenbelastung häufig in Microsievert (µSv/h) pro Stunde angegeben, einem tausendstel eines Millisieverts. Man müsste sonst zuviele Nullen hinter’m Komma mitschleifen. Und dann vertut man sich nur.
Dass man sich auch so vertut, zeigt das fröhliche Vorsatzundzeiteinheitskarussell, was gerade in viele Pressemeldungen betrieben wird. Sievert, Mikrosievert pro Stunde und Millisievert pro irgendwas geht munter durcheinander, wird teils falsch umgerechnet und unpassend dargestellt. Ein hoher Spitzenwert von 400 mSv/h heißt noch nicht, dass wirklich über eine Stunde diese Äquivalenzdosis geherrscht hat — wahrscheinlicher ist, dass für nur ein kurzer Zeitraum46 über diese starke Dosis verfügte und der Wert dann auf eine Stunde hochgerechnet ist. Es heißt, wie so häufig: Aufgepasst und mitgedacht!

Jedenfalls: Wir wissen nun also, wie man angeben kann, wieviel Wumms die Strahlung verursacht — gewichtet oder ungewichtet. Also eigentlich das, was uns interessiert, wenn wir von irgendwelchen Gefahren für Menschen ausgehen. Manchmal interessiert einen aber, wie häufig man von einem Stoff ein Strahlungsteilchen erwarten kann (z.B. für Untersuchungen am Stoff selber). Dafür gibt es dann das Becquerel (Bq): ein Maß für die Aktivität eines Stoffes. Es ist 1 Bq = 1 Zerfall pro Sekunde. Auch hier gibt’s die Pensionierungsversion davon: das Curie (Ci) mit 1 Ci = 3,7·1010 Bq. Prinzipiell ist auch hier ein höherer Wert schlecht, aber 10.000 Bq sind nicht gleich 10.000 Bq was die Schadensleistung angeht. Der eine Stoff mag etwas harmloser Strahlen als ein anderer.
Wie schon bei Millisievert pro Stunde gibt man auch hier häufig die relative Größe an, diesmal allerdings pro Menge, also z.B. Bq/cm3 oder Bq/kg, damit man Stoffe besser untereinander vergleichen kann.

Also in Kürze:
(Milli-, Micro-)Sievert: Wumms im Körper (mit Gewichtung der Schadwirkung).
Sievert pro Stunde: Wumms pro Stunde Aufenthalt im Körper.
Gray: Wumms in Materie (ohne Gewichtung der Schadwirkung).
Becquerel: Strahlungsteilchen pro Sekunde.

In etwas mehr Länge hat Slate sich ebenfalls der Dosenkonfusion angenommen. []

Was heißt »kontaminiert« eigentlich, giftig oder einfach radioaktiv? Wieso duschen sich die Arbeiter und Feuerwehrleute im Fernsehen?

Man spricht im physikalischen Sinne von einer Kontamination, wenn man radioaktive Stoffe dort entdeckt, wo die üblicherweise nicht hingehören. Wie etwa im Umfeld eines Reaktors oder in einer Siedlung.
Uran, Plutonium und auch deren Zerfallsprodukte strahlen nicht nur munter vor sich hin, sondern sind auch häufig chemisch für den Organismus nicht so gesund wie ein Arztbesuch oder der tägliche Apfel. Wenn diese Stoffe pulverisiert werden, können sie sich mit der Luft oder Wasser vermischen und verteilt werden.
Darüber hinaus können unbeteiligte Materialien und Stoffe kontaminiert werden, indem sie der Strahlung ausgesetzt sind, sich »aktivieren«47 und selbst anfangen zu strahlen.
Normalerweise wird viel daran gesetzt, die strahlenden Substanzen vor der Umwelt abzugrenzen: Stahlbehälter, dicke Betonmauern, getrennte Wasserkreisläufe, Sicherheitsschleusen. Wenn die Kontamination wie im aktuellen Unfall doch eintritt, tut man alles, damit die Stoffe nicht inkorporiert werden – Atemschutzmasken und Overalls sind Pflicht.
Ist die eingesetzte Schutzkleidung keine Einwegkleidung, die man nach dem Einsatz fachmännisch entsorgt, wird sie nach der Arbeit dekontaminiert: man wäscht die radioaktiven Staubpartikel ab — und das ist das aus Film und Fernsehen bekannte Duschen. [??]

Ist das gefährlich für die Menschen die dort leben?

Radioaktive Strahlung führt zu Veränderungen an den Zellen aller davon betroffenen Lebewesen. Allerdings sind Menschen und höhere Tiere empfindlicher dagegen als primitive Tiere48, Bakterien oder Pflanzen. Die an den Zellen entstandenen Schäden zeigen sich dann in den verschiedenen Organen und letztendlich am gesamten Organismus.
Geschädigt werden vor allem die Proteine in der Zelle und die Erbsubstanz, DNA, im Zellkern. Für DNA-Schäden hat die Zelle gut funktionierende Reparaturmechanismen, die allerdings auch manchmal Fehler machen. Gelingt die Reparatur, dann bleibt die betreffende Zelle ungeschädigt. Treten bei der DNA-Reparatur Fehler auf, wird die Zelle nicht mehr richtig funktionieren. Sie stirbt dann ab oder kann sich zu einer Krebszelle entwickeln. Oft haben diese Zellschäden aber keinerlei Auswirkung. Werden die Keimzellen geschädigt, kann der Fehler an die nächste Generation weitergegeben werden.
Wie stark eine Zelle durch die Strahlung geschädigt wird hängt von der Dosis ab, die vom Körper aufgenommen wird. Ganz grob kann man sagen, je mehr aufgenommene Strahlung, desto größer der Schaden und desto schneller tritt er auf.

Die durchschnittliche Strahlenbelastung eines Menschen. (Daten: Wikipedia)

Die natürlich vorkommende radioaktive Strahlung beträgt etwa 0,02 bis 0,03 µSv/h49. Sie hat dabei verschiedene Quellen: die kosmischen Strahlung, die auf der Erde ankommt; Baustoffe; verschiedene natürlicherweise in der Umgebung vorkommende radioaktive Substanzen oder Bananen (s.u.).
Dieser Strahlung ist jeder von uns seit seiner Geburt ausgesetzt. Sie variiert von Ort zu Ort und nimmt mit zunehmender Höhe zu. Auch die Bodenbeschaffenheit spielt dabei eine Rolle: in Gebieten in denen man Granit findet ist die Strahlung hoch, in denen mit Kalkstein niedrig. Zum Beispiel findet man in Bremen 0,03 µSv/h, in Oberfranken 1,3 µSv/h Strahlendosis. Der Mittelwert in Deutschland beträgt 0,05 µSv/h; der Maximalwert 5,7 µSv/h. Dazu kommt zusätzliche Strahlung durch Röntgen und andere medizinische Behandlungen (Krebstherapie!) und nicht zu vergessen durch Flugreisen. In großen Höhen wird die Strahlung intensiv und Strahlendosen beim Fliegen liegen bei 2 µSv/h.
Beim havarierten Kraftwerk wurde, nach Angaben des Betreibers, am 17. März gegen 11:00 Uhr Ortszeit eine Strahlendosis von 646 µSv/h gemessen. Sie soll zeitweilig sogar zwischen 100 und 400 mSv/h gelegen haben. Würde die Intensität konstant bleiben (was sie aber nicht ist, s.o.), würde das für jemanden, der sich eine Stunde dort aufhält, bedeuten, dass eine Äquivalentdosis von 100 bis 400 mSv aufnimmt. Das ist deutlich höher als die übliche Strahlendosis und bleibt natürlich nicht ohne Folgen für die Menschen, die dieser Strahlung ausgesetzt sind.
Dabei gilt: Je höher die Dosis,

  • desto schwerwiegender sind die Auswirkungen,
  • desto schneller treten die Symptome auf,
  • desto länger dauert die Erholungsphase,
  • desto länger bleibt die Krankheit bestehen und
  • desto geringer werden die Überlebenschancen.

Über Verlauf und Überlebenschancen entscheidet die erhaltene Äquivalentdosis.
Dabei treten die folgenden Symptome auf50:

  • weniger als 0,5 Sv: Keine akuten Symptome. Nachweis, wenn überhaupt, nur über eine verringerte Anzahl der roten Blutkörperchen.
  • 0,5 – 1 Sv: klinisch messbar (weniger rote Blutkörperchen), Kopfschmerzen (Strahlenkater), erste Schädigungen des Immunsystems.
  • 1 – 2 Sv (leichte Strahlenkrankheit): Übelkeit, Appetitlosigkeit, Müdigkeit, Unwohlsein; 10 % der Betroffenen sterben innerhalb eines Monats.
  • 2 – 4 Sv (schwere Strahlenkrankheit): Haarausfall, Verlust der weißen Blutkörperchen, Sterilität, Durchfall, Blutungen unter der Haut; bis zu 50 % der Betroffenen sterben innerhalb eines Monats.
  • 4 – 50 Sv (akute Strahlenkrankheit): mit steigender Dosis steigt die Zahl der Todesfälle; ab einer Dosis von 6 Sv kann man davon ausgehen, das alle Betroffenen innerhalb weniger Tage sterben.
  • über 50 Sv: Sofortiger Eintritt des Todes.

Langfristige Schäden sind ein mit der aufgenommenden Dosis steigendes Risiko an Krebs zu erkranken und Veränderungen an der DNA, die an die folgenden Generationen weitergegeben werden können.

In Tokio, etwa 250 km von Fukushima entfernt, wurde am 17. März eine Strahlendosis von 0,14 µSv/h gemessen. Die natürliche Strahlung in Tokio liegt nach Angaben der japanischen Behörden zwischen 0,028 und 0,079 µSv/h. Das bedeutet, dass die Menschen die dort leben vorerst nicht gefährdet sind.
Allerdings muss man in einem Umkreis von mehreren Kilometern um das Kernkraftwerk mit langfristig erhöhten Strahlendosen rechnen, die zu einer erhöhten Krebsrate und genetischen Schäden in den folgenden Generationen führen können. []

Kommt die radioaktive Wolke auch bei uns an und ist für uns gefährlich?

Strahlenbelastung der letzten Jahre in Mitteleuropa. (Quelle: Quarks & Co.51 )

Nach einiger Zeit52 kommen sicherlich einzelne Teilchen um die Erde. Sehr unwahrscheinlich dagegen, dass sie in Europa schädlich werden können — vermutlich hat sich die Wolke bis dahin bis zur homöopathischen Konzentration (lies: Ungefährlichkeit) verdünnt. Auf jeden Fall aber wird sie weit unter den Werten liegen, die man bisher in Mitteleuropa aufgrund der Kernwaffentests und Tschernobyl gemessen hat.
Es ist bei uns also in keiner Weise notwendig mit einem Geigerzähler seine Umgebung und Nahrung zu kontrollieren oder gar noch vorbeugend Iodtabletten einzunehmen. Im Gegenteil: die bei Katastrophensituationen zum Schutz der Schilddrüse notwendige Menge an Iod53 kann unter normalen Bedingungen schon gefährliche Nebenwirkungen haben. []

Heißt das jetzt, wir haben ein zweites Tschernobyl oder wie?

Kurz: Nein. Der bisherige Unfallverlauf ist unterschiedlich zu dem in Tschernobyl. In Tschernobyl geschah sehr viel sehr schnell. Dagegen ist das, was wir von Fukushima mitbekommen, fast eine Slow-Motion-Aufnahme. Außerdem hatte Tschernobyl einen anderen Reaktortyp mit einer anderen Art Unfall. Ein komplexes und großes Themenfeld, daher nur soviel: Es gab eine große Explosion, die zu starker Zerstörung und einem schwer zu löschenden Graphitbrand führte. Somit wurden über Tage hinweg große Menge radioaktiver Partikel freigesetzt. In den Wochen danach arbeiteten viele, viele Leute in extremer Nähe zum Reaktor, um das Ereignis zu kontrollieren.
Möchte man den jetzigen Unfall mit einem bekannten Ereignis vergleichen, dann ist das wohl eher ein zweites Three-Mile Island. Bei diesem Kernkraftwerk mit Druckwasserreaktor in den USA kam es Ende der 70er zu einer Kernschmelze, weil das Kühlsystem nicht so lief, wie es sollte. Dieser INES-5-eingestufte Unfall lief allerdings relativ glimpflich ab und konnte unter Kontrolle gebracht werden. []

Aber den Super-GAU haben wir doch?!

Meh. Darüber kann man sich streiten und es geht eigentlich an der Sache vorbei. Ein GAU bezeichnet den größten anzunehmenden Unfall, den man eingeplant hat. Ein Super-GAU geht darüber hinaus und provoziert einen Kontrollverlust. Wenn man sich also festlegen will, dann ist es eher ein Super-GAU, wobei man mittlerweile wieder beginnt, Kontrolle zu gewinnen.
Wichtig ist eher, dass man versteht, was genau passiert ist und daraus lernt. Ob das ein GAU oder Super-GAU ist, ist dabei egal. []

Kann es zu einer Explosion wie bei einer Atombombe kommen?

Nein. Das hat zwar beides etwas mit Kernspaltung und Neutronen zu tun, aber es gibt einen wichtigen Unterschied: Die Anreicherung. Bei Kernkraftwerken setzt man Uran in den Brennelementen ein, dass zu etwa 3 bis 4 % mit dem spaltbaren U-235 angereichert ist — eine leichte Anreicherung gegenüber dem natürlichen Niveau von 0,8 %. Damit eine Kettenreaktion so wild abläuft, wie die Freaks, die Atombomben bauen, es gerne hätten, muss Uran-235 zu wesentlich größeren Anteilen in der Kernwaffe vorhanden sein. Mehr als 80 % sind hier verwendete Anreicherungen.
Sollte es entgegen des momentanen Anscheins doch noch zu einer großen Explosion im Kraftwerk kommen, bei dem auch Materialien der Brennelemente freigesetzt werden, so ist der Effekt eher mit dem einer schmutzigen Bombe vergleichbar: Durch eine nicht-nukleare Explosion werden radioaktive Elemente in der Umgebung verteilt und verstrahlen dort das Gebiet. Partikel können dann auch weggeweht werden und weiter entfernte Bereiche verseuchen. Aber eine riesige Explosion mit dem klassischen Pilz, die gibt’s nicht. []

Warum lassen die Japaner nicht ihre Roboter im Kraftwerk arbeiten?

Ein sowjetischer Mondroboter hat bei der Räumung von Brennelementen in Tschernobyl versagt.

Der hochtechnologische Ansatz ist (mittlerweile) kein Science-Fiction — Roboter könnten dort agieren, wo die Strahlung für Menschen zu gefährlich ist. Abgesehen von organisatorischen und finanziellen Hindernissen gibt es aber auch eine physikalische Komplikation: die Halbleiterelektronik ist empfindlich gegenüber der ionisierenden Strahlung54.
Die gesamte moderne Elektronik basiert auf Halbleitern (z.B. Silizium) und die Bestandteile von CPUs, genauso wie RAM oder Festplatten werden immer kleiner. Dies hat zur Folge, dass ionisierende Strahlung genügend Energie in den Bauteilen deponieren kann, um die Nullen und Einsen durcheinander zu bringen. Und wenn das bei einem Bit geschieht, das Zuständig ist, den Motor anzuschalten, versteht der nur noch Bahnhof und funktioniert entweder falsch oder gar nicht.
Im Weltraum hat man übrigens ein ähnliches Problem: Die Strahlung ist allgegenwärtig. Der Robustheit wegen werden daher z.B. die Mars-Rover mit knapp bemessenen 20MHz-CPUs ausgestattet. Unmöglich ist es also nicht, aber schwierig55. []

Wo kommt eigentlich auf einmal das Plutonium in Reaktor 3 her? Ist das nicht schlimm?

Ja, Plutonium ist schlimm. Als Schwermetall ist es giftig für den Körper, das ist Uran aber auch. Das Problem bei beiden56 ist, dass sie α-Strahler sind. Das Üble an α-Strahlung ist, dass dabei Helium-Kerne absondert werden, die aufgrund ihrer hohen Masse (im Vergleich z.B. zu β-Strahlung) eine hohe Schadwirkung erziehlen können. Glücklicher Nebeneffekt: sie kommen auch nicht weit, ein bisschen Luft oder im Zweifelsfall die oberen Hautschichten halten α-Strahlung ab. Problematisch wird es, wenn es in den Körper gelangt. Die Schwermetalle machen sich dann in allen möglichen Organen häuslich ein und richten über einen langen Zeitraum — beide haben hohe Halbwertszeiten57 — radiologischen Schaden an.
Plutonium ist dabei aber etwas schlimmer als Uran, denn es hat eine kürzere Halbwertszeit (24.110 Jahre statt 4,5 Milliarden). Dadurch strahlt es häufiger bei gleicher Menge und erreicht somit schneller extrem schädliche Bereiche.

Dass man in Reaktor 3 Plutonium einsetzt hat, bedeutet aber trotzdem keine besonders gesteigerte Gefahr gegenüber den Nachbarreaktoren. Tatsächlich sind Brennelemente mit einer Mischung aus Uranoxid und Plutoniumoxid nicht selten. Sie finden auch hier in Deutschland Verwendung. Der Grund ist einfach: Plutoniumoxid, konkret mit Pu-239, entsteht in gewissen Mengen58 als Nebeneffekt im Kernkraftwerk, hat aber noch Potential zur Kernspaltung (wie U-235). Es wäre also verschwendet, würde man es als Atommüll deklarieren. In der Wiederaufbereitungsanlage wird das Pu-239 vom Rest getrennt und zusammen mit frischem Uran-235 in sogenannten Mischoxid-Brennelementen (MOX-Brennelement) zum Kernkraftwerk gebracht. Der Anteil spaltbaren Materials bleibt dabei im Wesentlichen gleich, teilt sich jetzt aber auf U-235 und Pu-239 auf. []

Warum dauert es so lange, die Stromversorgung der einzelnen Blöcke wieder herzustellen?

Stück für Stück wächst der Anteil in der Kraftwerksanlage, der wieder mit Strom versorgt ist. Aber es dauert. Es ist eben nicht so einfach, da die Kabeltrommel auszurollen und den Stecker in die Steckdose zu stecken.
So ein Kraftwerk ist ein komplexes Gebilde, bei dem selbst kleinere Unterschiede andere Elektronik erfordern. Die Baujahre der ersten vier Blöcke liegen ca. 2 Jahre auseinander, die Anlagen sind von unterschiedlichen Firmen – das Prinzip des SWRs ist gleich, aber die Bauteile sind vermutlich alles andere als das. Außerdem ist der Schadensverlauf unterschiedlich, sodass nicht klar ist, was überhaupt noch funktioniert.
Ausführlich hat Eng in den Kommentaren etwas dazu geschrieben. []

Bonus-Track: Fukushima in Bananen-Äqulivalenz-Dosis

Und für alle die, die bis hier her ausgehalten haben, noch ein kleines Schmankerl: Bananen sind leicht radioaktiv — erfahrene physikBlog-Hasen wissen das bereits. In Bananen ist Kalium enthalten, dass natürlichweise auch zu 0,012 % aus dem radioaktivem Kalium-40 besteht. Durch das Essen einer Banane wird man somit einer Strahlendosis von etwa 0,1 µSv ausgesetzt59.
Das bedeutet also, dass die Leute in Tokyo einer Strahlung ausgesetzt sind60, die etwa einer Banane pro Stunde entspricht. Vermutlich ist das nicht so gesund, liegt aber wohl eher an der dann unausgewogenen Ernährung. []

Schlussworte

Ohne die besten Leser und Kommentatoren aller lila physikBlogs da draußen wären wir nichts. Und dieser Artikel auch nicht. Denn in den vielen vielen Kommentaren zu unseren letzten Artikeln kamen über die sachlichen Diskussionen Ergebnisse, die uns geholfen haben, den Artikel zu schreiben.

Ich gehe mal davon aus, dass das hier nicht anders wird.
In diesem Sinne: fröhliches Kommentieren!

Änderungen am Artikel

21.03. 18:20 Uhr: Frage/Antwort zu Plutonium im Reaktor 3 hinzugefügt.
21.03. 18:45 Uhr: Fußnote zur Entwicklung von Robotern durch die Kraftwerksbetreiber hinzugefügt
21.03. 19:50 Uhr: Änderung beim Ablauf der Kernschmelze: eine direkte Explosion in Folge einer Kernschmelze wurde früher mal angenommen, mittlerweile nicht mehr — insbesondere wegen Stickstoff als Schutzgas13. Ein reines Durchschmelzen scheint der wahrscheinliche Weg zu sein61.
21.03. 21:30 Uhr: Kleine Änderungen. Zur Verdeutlichung die nicht vorhandene INES-Einstufung von Block 5 & 6 erwähnt. Am Ende des zusammenfassenden Teils, kurz vor den Fragen, die Sekundärliteraturlinkliste noch um zwei Wikipedia-Links erweitert: Fukushima I nuclear accidents und Timeline of the Fukushima nuclear accidents. Wolfram-Alpha-Links durch Kurz-URL-Äquivalente ersetzt.
22.03. 18:30 Uhr: Containment in Fukushima ist gegen 4 bar ausgelegt, nicht 8 bar (das sind typische Druckwasserreaktoren in Deutschland).
23.03. 10:00 Uhr: Stand der Reaktorblöcke aktualisiert.
23.03. 13:31 Uhr: Frage/Antwort, warum die Stromversorung so lange braucht hinzugefügt.
27.03. 16:00 Uhr: Frage/Antwort zu verschiedenen Einheiten der Strahlungsmessung hinzugefügt.
27.03. 22:35 Uhr: Stand der Reaktorblöcke aktualisiert, einen neuen Weitere-Infos-Link hinzugefügt.
30.03. 00:33 Uhr: Antwort zur Schädlichkeit von Plutonium etwas überarbeitet.
05.04. 15:30 Uhr: Stand der Reaktorblöcke etwas aktualisiert (in kurz: Wasser überall, wo es nicht sein soll, Strom in den Maschinenhäusern, alles andere relativ unverändert)
11.04.: Es gibt ein Diskussions-Forum zu Unfall! Im passenden Blog-Artikel findet ihr etwas mehr Info.

  1. Wer den Beitrag von Samstag kennt, wird ein paar Überschneidungen feststellen. Aber dazwischen findet sich auch Neues. Durchhalten! []
  2. Das funktioniert mit Wasser deswegen so gut, weil es leicht ist. Stellt euch vor, ihr nehmt einen Tischtennisball (= Neutron) und schießt ihn auf eine Billiardkugel (=schwerer Kern) – der Tischtennisball wird zurückprallen und nicht langsamer werden. Tischtennisball auf Tischtennisball wird dafür sorgen, dass der andere Ball schneller wird und unser Startball langsamer ? wir haben das Neutron gebremst. []
  3. Die haben wir mittlerweile ja gestoppt. []
  4. direkt nach Abschalten etwa 5% der ursprünglichen Leistung []
  5. Die Pumpen für den Primärkreislauf haben eine Leistungsaufnahme von ca. 7 MW und werden mit 10 kV betrieben! []
  6. Betriebsdruck: 70-80 bar. []
  7. In deutschen Kernkraftwerken kommen dafür übrigens Wallmann-Ventile mit eingebauten Filtern zum Einsatz, die radioaktive Stoffe auf ein hunderstel reduzieren sollen. []
  8. Quelle: Zusammenfassung des BMU. []
  9. Das Reaktorgebäude wird ab und zu als »secondary containment« bezeichnet, hat aber keine hermetische Abriegelung gegenüber der Atmosphäre. (Siehe Kommentar von Christoph) []
  10. Die brauchen dann sinnvollerweise nicht mehr so viel Leistung wie die Pumpen im Primärkreislauf. []
  11. Quelle: http://www.insc.anl.gov/matprop/uo2/melt.php []
  12. Schmelzpunkt: ca. 1500 °C, hängt von der genauen Zusammensetzung ab. []
  13. Siehe Kommentar von Susi [] []
  14. Quelle: JAIF-Report, Karte auf Seite 3. Ich habe allerdings in den offiziellen Pressemitteilungen der NISA (Beispiel) nur 10 gefunden, das AKW Tokai fehlt dabei. Keine Ahnung warum. []
  15. Station Blackout Diesel Generators. []
  16. Quelle: Technology Review bzw. diese Übersicht der Tsunami-Ankunftszeiten. []
  17. Quelle: Kurzbericht der GRS, die sich auf AKW-Betreiber TEPCO berufen. Alle weiteren Zahlen zu der Anzahl der Brennelemente in den Becken ebenfalls dieser Bericht. []
  18. als der Druck 8,4 bar überschitten hat — ausgelegt war er für 4 bar. Quelle: Zusammenfassung des BMU. []
  19. Die Zeit, nach der nur noch die Hälfte des Stoffs vorhanden ist. []
  20. Stickstoff ist deswegen da, weil es als Schutzgas eingesetzt wird. []
  21. Quelle: JAIF-Report vom 18.03. []
  22. Übrigens wird der Reaktordruckbehälter mittlerweile über Feuerlöschleitungen gefüllt. []
  23. Er liegt dabei auf einer Höhe mit dem Unfall im AKW Three Mile Island in den USA, bei dem es nach Aussetzen der Kühlung zu einer teilweisen Kernschmelze kam. []
  24. Das geschieht normalerweise durch einen aktiven Kühlkreislauf. []
  25. So ein Ding mit 58 m Gelenkarm, die mit einer Förderleistung von 50 m3/h betrieben wird. []
  26. Quelle: TEPCO Pressemitteilung []
  27. Quelle: Zusammenfassung der GRS, Stand: 27.03.2011, 20:00 Uhr. []
  28. Übrigens erreichen die dort gelagerten Brennelemente eine Leistung über die Nachzerfallswärme von etwa 2 MW (Quelle: Kurzbericht der GRS). []
  29. Temperaturdaten aus den Presseberichten von NISA und JAIF []
  30. 74 Bq/cm3, das ist ca. 2.000 mal mehr als erlaubt. Wie schlimm das jetzt aber wirklich ist, wissen wir leider auch nicht. []
  31. Vermutlich noch ein Stück besser? []
  32. Aber Achtung, mit der nötigen Skepsis genießen! Aber das solltet ihr bei dem Thema sowieso immer und überall. []
  33. Das Fachwort dafür ist: »Wirkungsquerschnitt«. []
  34. Zeitraum: Sekunden, Stunden oder gar Jahre. Das ist völlig unterschiedlich. []
  35. Allerdings auch nur bei extrem hohen Temperaturen mit über 2000°C. []
  36. Quelle: Kurzbericht der GRS []
  37. Dort sind typische Daten von deutschen Siedewasserreaktoren mit 1300 MWel angegeben. []
  38. Streng genommen gibt es noch eine Stabposition in der Mitte, durch die Wasser fließt — Temperatur und so. Aber wir wollen ja hier nur grob abschätzen. []
  39. Durchmesser der Uran-Pallets bei 12,5 mm, aktive Höhe 3,8 m []
  40. Quelle: Reaktortechnik-Skript, allerdings für einen typischen Druckwasserreaktor. []
  41. Siehe auch Wikipedia Kernkraftwerk Brunsbüttel. []
  42. Tatsächlich gibt es Vermutungen, dass die Strahlung die Evolution mit voran getrieben hat []
  43. 1 mSv (milli) = 1.000 µSv (mikro) = 1.000.000 nSv (nano). []
  44. Ein besonders schlechtes Beispiel war ein »Experte« in einer Radiosendung, der mit dem bisherigen Maximalwert von 400 mSv/h ausgerechnet hat, dass die Techniker spätestens nach einem Tag tod sein müssen (weil man dann im Bereich von 10 Sv ist, siehe übernächste Frage). Dass es aber nur kurz so stark war, schien er unter den Tisch fallen gelassen haben. []
  45. Also ?-, ?-, ?-, und Pony-Strahlung. Eine von denen haben wir soeben frei erfunden. []
  46. Minuten oder nur Sekunden. []
  47. Das heißt, es entsteht ein radioaktives Isotop eines bekannten Elements. []
  48. Damit ist nicht euer Nachbar gemeint, sondern Kakerlaken und anderes solches Krabbelvieh. []
  49. Mikrosievert pro Stunde, s.o. []
  50. Siehe auch Symptome der Strahlenkrankheit der Wikipedia. []
  51. Das ganze scheint auf Daten zu basieren, die auch in diesem PDF, S. 17 verwendet werden. []
  52. Wochen? Monate? Jahre? []
  53. Bei einem Erwachsenen ca. 75 mg in einer einzelnen Dosis []
  54. Es wird dazu Forschung betrieben, hier auch ein Wikipedia-Artikel. []
  55. Laut dieserm Interview haben die Betreiber in Japan die Entwicklung von passenden Robotern abgelehnt, weil es dafür keinen Bedarf gebe. [via Kommentar von hilti] []
  56. Wir beziehen uns hier auf die häufigen Isotope U-238 und Pu-239, die in den Brennstäben vorkommen. []
  57. Ganz im Gegensatz z.B. zu Iod-131 oder Caesium-137. []
  58. ca. 1 % eines abgebrannten Brennelements aus einem Leichtwasserreaktor ist Plutonium — ganz im Gegensatz zu einem Brutreaktor, dessen Aufbau auf die massive Produktion von Plutonium ausgelegt ist. []
  59. Quelle: http://www.ehs.unr.edu/Documents/RadSafety.pdf, Seite 31 []
  60. Daten wie oben vom 17.03. []
  61. Quellen dafür: Vorlesungsskript sowie eine Beschreibung des Karlsruher Instituts für Technologie. []
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947 Antworten auf Eine Zusammenfassung der Probleme bei Fukushima I

  1. Eng sagt:
    #301

    @Roland 306, Betr. Fertigungsfehler. So ein Reaktor ist im Grunde nur ein Druckbehälter der bei der Fertigung wärmebehandelt wird. Maßabweichungen sind dabei ganz normal. Wenn man sich mit der Materie auskennt sind die Aussagen von diesem ehemaligen Mitarbeiter zumindest teilweise sehr unglaubwürdig und einen Professor am Telefon nach einer Ferndiagnose zu befragen ist doch wohl in jedem Fall unseriös. Außerdem steht dieser Sachverhalt in keinem Zusammenhang mit den aktuellen Problemen.

  2. Angelika sagt:
    #302

    sodala, da ja dt. mitarbeiter von Areva NP vor ort in Fukushima waren, habe ich jetzt endlich mal was gefunden.
    @all zur kenntnis, englisch

    http://www.scribd.com/doc/51564602?secret_password=th7hw1mmpjwnfmd0mbj

    (gefunden via http://freerepublic.com/focus/f-news/2694784/posts )

  3. chefin sagt:
    #303

    @Willi

    Die 200mSv waren eher beispielhaft gemeint, erst nach deiner bemerkung erinnere ich mich, das wirklich mal kurzfristig ein solcher Wert gemessen wurde.

    Stell dir aber solche Messergebnisse mal vor als wäre es Lumen (beim Licht). Röntgenstrahlung schliesst sich in der Wellenlänge direkt hinter das Licht an bis zu Gammastrahlung. Folglich gelten ähnliche Regeln. Wenn Licht aus einer Quelle mit sehr hoher Stärke abstrahlt, ist das lokal sehr extrem, kann sogar zu Augenschäden führen. Die selbe Quelle hat aber nach 1km ungefähr die Stärke wie die Schlüssellochfinder-LED an meinem Autoschlüssel.

    Bitte als Funktionsprinzip und nicht als Absolutwert betrachten.

    Selbst ein 100W Laser wird nach einigen km nur noch die Stärke einer LED-Taschenlampe haben. Mit einem 100W Laser kann ich auf einige cm Stahlblech schneiden.

    200mSv/h…wo gemessen? Gebündelt wie ein Lichtstrahl oder als Kugelförmig ausbreitende Strahlungsquelle? Der Wert alleine sagt garnichts. Wenn eine Dampfblase aus dem Reaktor als Überdruck abgelassen wird und 20 Sec lang Dampf mit einem Wert von 1mSv Strahlung an einem Sensor vorbei strömt, habe ich auch 200mSv/h. Halt nur für die 20sec. Stell ich mich neben den Sensor habe ich meine 3 Monatsdosis in 20sec bekommen. Sicherlich etwas, was ich nicht all zu oft machen sollte. Das gefährlichste ist jetzt das sich eventuell Partikel aus diesem Dampf in meine Lunge einlagern und dauerhaft strahlen und mich dadurch mit µSv Strahlung über lange Zeit töten.

    Jede Einheit die über eine Zeit gemessen wird ist quasi eine Leistung. Leistung ist immer relativ zu sehen. Oder würdest du den alten Golf Diesel als 350MWj Boliden bezeichnen. Soviel leistet er aber pro Jahr bei Vollgas. Es bleibt aber ein 40KW Motor. Alle Einheiten mit Zeitangabe muss ich natürlich auf die Zeit runter rechnen die das Ereigniss gedauert hat um die absolute Stärke zu ermitteln.

    Also keine Aussagen in denne Zeit steckt ohne intensives Nachdenken und genauer Analyse einfach so hinnehmen. Menschen können in den seltensten Fällen 4-Dimensional denken, sie müssen sich zu 99% 3-Dimensionale Krücken zurecht legen um es zu begreifen. An Zeit verzweifelt nahezu die gesamte Menschheit. Sonst würde jeder die Einsteinsche Theorie in der ersten Klasse zusammen mit dem kleinen 1×1 lernen. Kleines Gedankenbeispiel: was passiert mit einem Lichtstrahl aus einer Taschenlampe den ich in einem Raumschiff mit Lichtgeschwindigkeit aussende. Kann er mir die Wand erleuchten? Wie sieht das ein Aussenstehender?

    Wenn du da genau nachdenkst, merkst du wie unbegreiflich Zeit wird. Kann ich überhaupt noch etwas mit den Augen sehen, ohne das dabei irgendein Licht schneller wie Lichtgeschwindigkeit werden muss? Wenn ein Lichtstrahl mit Lichtgeschwindigkeit auf mein Auge trifft das ebenfalls mit Lichtgeschwindigkeit auf den Lichtstrahl zu fliegt ist dann die Energie 2x Lichtgeschwindigkeit…also total überbelichtet? Und so kann ich dir noch 1000 Fragen stellen, die man kaum noch als Frage versteht, geschweige den was dahinter steckt. Also…Finger weg von allen Begriffen in denen Zeit benutzt wird. Dafür haben wir keinen Sinn, das können wir nur über Umwege uns begreiflich machen.

  4. Diana Meyer sagt:
    #304

    Vielen Dank an Andi + Andre für die Zusammenfassung zu den Ereignissen in
    Fukushima.
    Ich bin keine Physikerin,aber nach ausführlichen Recherchen zum Thema komme ich
    zu dem Schluß:man muß die ganze hochradioaktive halbgeschmolzene “Sauce”
    (ich glaube,daß die Kernschmelze längst eingesetzt hat und Druckbehälter und
    Containment dem nicht standgehalten haben – alles leckt…)
    schnellstens mit Bergen von Sand zuschütten,in der Vorstellung ,daß irgendwelche Silicatverbindungen (natürlich auch radioaktiv) etnstehen werdern,
    aber man wird dadurch die Klumpen auch “verdünnen” und dadurch die kritische Masse verkleinern…
    Was haltet Ihr davon?

  5. Angelika sagt:
    #305

    thema wellenhöhe/wellenauge tsunami bei Fukushima.
    da ich herausfinden wollte, ob es dazu gemessene daten gibt (die max. auslegung war wohl bis ca. 5m) bin ich leider nicht auf zuverlässige zahlen gekommen.

    hier eine darstellung von NOAA/science on a sphere, englisch
    http://sos.noaa.gov/datasets/Ocean/japan_quake_tsunami.html

    eindrucksvoll und visuell : hier das erdbeben interaktiv mit den bisherigen nachbeben, englisch
    http://www.newscientist.com/embedded/japan-quake

  6. Andreas Lichte sagt:
    #307

    @ Angelika # 320

    “thema wellenhöhe/wellenauge tsunami bei Fukushima.”

    die FAZ schreibt: “Zudem wurde bekannt, dass bei der Konstruktion des Kernkraftwerkes eine maximale Tsunami-Höhe von 5,7 Metern angenommen wurde. Der Tsunami am 11. März war aber 14 Meter hoch.” http://www.faz.net/s/RubB08CD9E6B08746679EDCF370F87A4512/Doc~EC4172E566E0C4EF0ABA339A3045CBFAD~ATpl~Ecommon~Scontent.html

    Die Katastrophe in Japan ist für mich keine Naturkatastrophe, sondern “Menschliches Versagen”: Wie kann man bei der Konstruktion des AKW von 5,7 Metern ausgehen, wenn es in Japan schon viel grössere Tsunamis gegeben hat?

    “15. Juni 1896: Der so genannte Sanriku-Tsunami, eine Wasserwand von 23 m Höhe, überraschte Japan während religiöser Feierlichkeiten, 26.000 Menschen ertranken.” http://de.wikipedia.org/wiki/Tsunami#Die…..n_Tsunamis

  7. Eng sagt:
    #308

    @Diana: Die Dosisleistungen in Fukushima sind rückläufig, die ersten Kühlkreisläufe sind in Betrieb – warum soll man ausgerechnet jetzt das Ganze zuschütten? Außerdem, wenn überhaupt, dann wissen nur die Leute vor Ort ob überhaupt eine Schmelze gleich welcher Art und an welchem Ort stattgefunden hat, und wenn ja in welchem Umfang und mit welchem Schadensbild. Da helfen von hier aus auch die besten Recherchen nicht.

  8. Eng sagt:
    #309

    @Andreas: Die verantwortlichen Konstrukteure von Fukushima haben bereits öffentlich zugegeben das sie bei der Planung die möglichen Auswirkungen durch einen Tsunami nicht ausreichend berücksichtigt haben.

  9. Andreas Lichte sagt:
    #310

    @ eng # 324

    “…bei der Planung die möglichen Auswirkungen durch einen Tsunami nicht ausreichend berücksichtigt haben.”

    Wie hätte denn irgendein Konstrukteur die Auswirkungen durch einen Tsunami AUSREICHEND berücksichtigen können? Wie hoch soll der Wall werden? “23 Meter”, wie beim Tsunami am 15. Juni 1896? Wer sagt, dass die nächste Welle nicht noch höher wird?

    Am anderen Ufer, in Kalifornien, stehen auch AKWs direkt am Meer, auch dort gibt es Tsunamis … haben auch dort die Konstrukteure versagt?

    Es ist doch so: man will billigen Strom, und dazu geht man Risiken ein. Im Spiegel, print 21.3.2011, steht:

    “Wer begreifen will, was am 12 März mit der Explosion im Atomkraftwerk Fukushima Daiichi wirklich passiert ist, der muss sich eine große Wette vorstellen, auf die sich die Menschheit mit dem Bau des ersten Atomkraftwerks 1954 eingelassen hat: der Strom, der so produziert werden kann, gegen das Risiko, die Welt zu verseuchen.”

  10. Angelika sagt:
    #311

    @Andreas Lichte #322
    die zahlen die dazu im webz inter-/national “rumgeistern” (weil basiert auf hören-sagen) sind mir bekannt und deshalb nicht wissenschaftlich/verwertbar/verifizierbar; das ginge lediglich mittels sog. wave-poles (an land befestigte “stangen” zur messung).
    tsunamis treten defacto selten auf und sind daher, im vergleich zu erdbeben u.a., entsprechend wenig erforscht.

    // einfach nur mal 10 leute fragen, welche höhe sie aus 10m/50m/100m entfernung zu einem 10m hohen objekt als mass zu sehen/erkennen meinen //

    “Wie kann man bei der Konstruktion des AKW von 5,7 Metern ausgehen, wenn es in Japan schon viel grössere Tsunamis gegeben hat?”

    DAS und vieles andere, das mir bei meinen recherchen begegnet/aufgefallen ist, sind mE entscheidende fragen.
    zu diversen dieser habe ich bereits antworten gefunden, die hier jedoch off-topic sind.

  11. Eng sagt:
    #312

    @Andreas: Das nur 12 km entfernte neuere Kraftwerk Fukushima II mit 4 Blöcken steht auch direkt am Meer, hat aber wesentlich weniger Schäden. Es gibt zahlreiche Möglichkeiten Anlagen vor Wassereinbruch zu schützen. Aber das ist hier im Blog nicht das Thema, weil wir nicht rückgängig machen können was passiert ist. Hier sollen nur die aktuellen Vorgänge in Fukushima zusammengefasst und erläutert werden damit sachliche Informationen zur Verfügung stehen.

  12. Andreas Lichte sagt:
    #313

    @ 327 # 327

    “Es gibt zahlreiche Möglichkeiten Anlagen vor Wassereinbruch zu schützen.”

    sag mal, kennt dein Technik-Glauben gar keine Grenzen?

    Es ist doch letztlich egal, was zur Katastrophe führt, es ist wird immer etwas geben, dass der Techniker “nicht ausreichend berücksichtigt hat”, oder aber richtiger:

    “nicht ausreichend berücksichtigen DURFTE”

    weil das die Kosten ins Unendliche steigern würde. Versuch mal, die Deutschen AKWs 100% sicher gegen jede Art von terroristischen Angriffen zu machen …

  13. Andi sagt:
    #314

    @Andreas Lichte (#328): Wie Eng (#327) bereits hervorragend und klar festgestellt hat: Nicht das Thema dieses Blogs; nicht das Thema dieses Kommentarbereichs. Bitte unterlasse weitere Hinterfragungen, bezüglich der Möglichkeit, ob das Unglück zu vermeiden gewesen wäre.
    Danke.

  14. Eng sagt:
    #315

    Die Reaktoren 1,2 und 3 werden jetzt, wie normalerweise üblich, mit Frischwasser statt wie bisher im Notbetrieb mit Meerwasser gekühlt. Dadurch werden Salzablagerungen vermieden und die Korrosion verringert. Die Drücke und Temperaturen die gemessen werden können sind zur Zeit stabil (aber einige sind immer noch zu hoch) und nach wie vor ist nicht geklärt ob Reaktor 3 beschädigt ist. Es werden kontinuierlich weitere Stromanschlüsse wieder hergestellt und in den Leitständen 1,2 und 4 werden die ersten Systemanzeigen getestet. Es gibt wichtige Fortschritte, aber die Lage ist nach wie vor ernst.
    http://www.iaea.org/newscenter/news/tsunamiupdate01.html

  15. Rudi sagt:
    #316

    Als völliger Laie, der Eure Webseite mit großer Begeisterung liest und sich herzlich für die Aufklärung bedankt, habe ich ein Frage, deren Beantwortung ich noch nirgendwo gefunden habe.

    Was bedeuten die negativen Vorzeichen beim Reaktordruck der Blöcke 2 und 3, so wie er von der JAIF angegeben wird – siehe: http://www.jaif.or.jp/english/news_images/pdf/ENGNEWS01_1301137974P.pdf (Seite 4 unten).

    Vielen Dank

  16. ham sagt:
    #317

    @Rudi #331: Defekte Messungen, solche unsinnigen Werte stehen, nach meinem Kenntnisstand, in den Berichten ersten seit Vorgestern. Gestern gab es in einem Bericht eine Temperatur im Reaktor 3 von -33… Grad Celsius, da ist halt die Messung defekt, weil einfach Unsinn.

  17. Basti sagt:
    #318

    @Rudi (#331): Die Drücke sind in MPaG angegeben. Das G steht bei Druckangaben für “gauge” und zeigt, dass ein Differenzdruck angegeben wird, kein absoluter Druck. Die Angabe für den “Druck im Reaktor” ist also in Wirklichkeit “Druck im Reaktor minus Druck im Containment” und ein negativer Wert heißt dementsprechend, dass momentan der Druck im Containment größer ist als der Druck im Reaktor.

  18. Grufti91 sagt:
    #319

    Hat sich jemand mal etwas intensiver mit den Messdaten zur Bodenbelastung auseinandergesetzt? Diese tauchen verstreut immer wieder bei den Lageberichten der IAEA auf:

    http://www.iaea.org/newscenter/news/tsunamiupdate01.html

    Ziemlich erschreckend sind dabei die teilweise extrem hohen Angaben von z.B. bis zu 4.9 MBcq pro Quadratmeter (24.3. in “30-32″ km Abstand, unter “Radiation Monitoring” zu finden). Auch heute (26.3.) tauchen Werte bis 0.4 MBcq/m^2 “23 to 97 km S/SW von Fukushima” auf. Das wird anscheinend nirgendwo kommentiert, obwohl mir das extrem hoch vorkommt oder täusche ich mich da? Das ist doch ähnlich viel wie in den Hotspots rund um Tschernobyl? Siehe z.B.
    http://wua-wien.at/home/atomschutz/akw-in-europa/reaktorkatastrophe-tschernobyl-11

    Kann natürlich sein, dass ein Teil davon nur Jod-131 ist, das demnächst wieder zerfällt, aber wo Jod ist, ist auch Caesium-137 nicht weit :(

  19. Rudi sagt:
    #320

    @Basti (#333) – vielen Dank – das war meht als erhellend.

  20. ham sagt:
    #321

    @Basti @Rudi: Mein Eintrag #332: Ich habe eine solche Differenzdruckmessung nie gesehen, und halte es für seltsam. Aber ich weiss nicht was das MPaG bedeutet, sorry. Aber die rausgegebenen Daten sind in meinen Augen seit einiger Zeit nicht mehr so gut kontrolliert (können einfache Tippfehler sein) Aber Temperaturangaben von -33 Grad kann halt nicht wirklich sein.

  21. H.H.Herzog sagt:
    #322

    1 megapascal = 145.037738007 pound/square inch
    1 MpaG = 145.037738007 PSIG

    Es ist eine Krux mit Dingen, die ‘eigentlich nicht sein können’

  22. Ben sagt:
    #323

    Hallo,

    vielen Dank für diese tollen Beiträge hier. Ich hätte mal eine Frage, im heutigen Newsrelease der NISA:
    http://www.nisa.meti.go.jp/english/files/en20110325-6.pdf
    Ist von Cl-38 in 1.6×10^6 (Concentration (Bq/cm3) die Rede.

    Bei arstechnica ist darüber schon eine kleine Diskussion im Gange:
    http://arstechnica.com/civis/viewtopic.php?f=26&t=1139141&start=1400
    (& Folgeseiten)
    Dort vertreten einige die Ansicht, dass dies ein Anzeichen für eine andauernde Kettenreaktion sei, die Berechnungen übersteigen aber etwas mein Verständnis.
    Gibt es noch andere Erklärungsansätze?
    Vielen Dank und LG, tolle Seite hier :)

  23. chefin sagt:
    #324

    Differenzdruckmessungen sieht man öfters als man denkt ohne es zu wissen.

    Jede Filter reinigen Anzeige, egal welche Anlage (Gasthof Lüftung, Filterluft für Lebensmittel, Abgasfilterung, usw).

    Differenzdruck benutzt man wenn nur geringe Abweichungen vom Normaldruck vorhanden sind. Generell bekommt man bei Druckmessungen ein Problem den Nullpunkt zu finden. Null Absolut ist so wenig machbar wie ein Seil mathematisch gerade zu spannen. Die Kraft bei einem Seil wird bei 180° unendlich, genauso ist null Bar nur machbar wenn die Kraft unendlich ist.

    Fast alle Druckmessgeräte arbeiten daher als Differenzdruckmessgeräte. Sie geben immer den Druck gegenüber dem Umgebungsdruck an. Echte Absolutwertmessgeräte haben eine Druckmessdose deren Sekundärkammer auf einen genormten Druck gesetzt wird zb 1 Bar. Dann wird der Wert der in der Primärkammer anliegt als Differenz zu diesen 1 Bar angeben. Diese 1 Bar sind dann Luftdruckunabhängig. Wettermessungen sind in der Regel die einzigen die Absolutmessung benötigen. Statt 1Bar wird dort meist eine Federvorspannung als Referenz benutzt.

    Bei Messungen die nur wenige Millibar vom Umgebungsdruck abweichen sind als Absolutwert nutzlos, da man sonst immer den aktuellen Luftdruck mit dazu rechnen muss. 0,953bar könnte Überdruck oder Unterdruck sein (und dementsprechend wird kontaminierte Luft wild abgeblasen oder gefiltert). 0,014MPa = 0,14bar, Hoch/Tiefdruck schwankt um ca 0,08bar. Das wäre im Absolutbereich ein 50% Fehler.

  24. ham sagt:
    #325

    @chefin #336: Ja, natürlich, für Anlagenzustandsbewertungen klar (Staubfilter uvam.) ist das klar. Ich war etwas überrascht in Bffizellen Bekanntgaben.

  25. Carsten sagt:
    #326

    Kann mir jemand eine Einschätzung geben, wie wohl tonnenweise Kernschmelzplasma(?) mit hohen Spaltmaterialanteil sich in durch die Erde fressen wird und wie tief sie dabei vorstoßen könnte? Kann das durch die Erdkruste gehen? Was passiert wenn man Kernschmelze erhitzt?

  26. chefin sagt:
    #327

    @Ham

    Ich denke mal das lässt sich nicht so ohne weiteres umrechnen. Übrigens sind in dem Dokument sowohl MPaG als auch MPaabs werte enthalten. Die geben also einfach das wieder, was ihre Messgeräte ausspucken ohne Umrechnung oder Harmonisierung.

  27. Christoph sagt:
    #328

    @Grufti91: Momentan lassen sich die Werte nur schwer mit denen aus Tschernobyl vergleichen, da das Iod-131 diese doch sehr stark nach oben treibt. Die Werte aus Tschernobyl beziehen sich meistens nur auf das Caesium-137.
    Laut einer Messung stehen z.B. 0,168 MBq Caesium-137 einem Wert von 1,17 MBq Iod-131 gegenüber.
    Quelle: http://german.china.org.cn/international/2011-03/24/content_22212616.htm

  28. Eng sagt:
    #329

    @ham 336: vielleicht nicht gesehen aber unbewusst bemerkt. Eine Differenzdrucksteuerung hat man zum Beispiel auch beim Automotor im Bereich des Turboladers.

  29. Michi sagt:
    #330

    @Carsten: Da es nur sehr wenige Kernschmelzen gab bisher, gibt es hier keine Erfahrungswerte. Es ist aber ausgeschlossen, dass sich eine Kernschmelze weit durch die Erdkruste durchfrisst (oder gar “bis nach China”). Das ist mit Sicherheit eine Legende.

    In Three Mile Island ist die Kernschmelze nicht einmal durch die Wand des Reaktordruckbehäters durchgekommen. Und das, obwohl nach der Abschaltung quasi keine Kühlung mehr vorhanden war. In Fukushima hat die Kühlung immerhin noch 8 Stunden funktioniert (in denen auch im Vergleich zu später die größte Hitze durch Zerfall auftritt). Ich würde daher einfach davon ausgehen, dass auch in Fukushima kein Durchschmelzen des Druckbehälters stattfinden wird.

    Selbst in Tschernobyl ist das ausgetretene Corium “nur” bis in den Keller der Anlage vorgedrungen.

  30. Willi sagt:
    #331

    Wie kann es eigentlich sein, dass das Trinkerwasser in Tokio belastet ist? Klar, die Belastung ist nicht besonders hoch, aber dass das Grundwasser so schnell belastet ist finde ich schon komisch.

  31. Michi sagt:
    #332

    @Willi: In Japan (zumindest Tokio) wird das Wasser nicht aus dem Grundwasser gewonnen. Stattdessen wurde Jod-131 aus der Atmosphäre geregnet und gelang in den Einzugsbereich von Flüssen, aus denen das Trinkwasser gewonnen wird.

  32. ham sagt:
    #333

    @willi: Trinkwasserversorgung hauptsächlich aus Flüssen nicht Grundwasser.

  33. Eng sagt:
    #334

    Statusbericht: Laut Tepco und Nisa sind die Sicherheitsbehälter von Reaktor 1 und auch von Reaktor 3 nicht beschädigt. Bei Reaktor 2 wird nach wie vor eine Beschädigung der Kondensationskammer (Ring unten um den Reaktor) nicht ausgeschlossen.

    Die Messwerte auf dem Gelände sind gleichbleibend:
    http://www.tepco.co.jp/en/nu/monitoring/11032611a.pdf

  34. Eng sagt:
    #335

    Nachfolgend noch einmal die Schnittzeichnung eines Reaktorgebäudes:
    http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/2/25/Mark_I_Containment.jpg

  35. Michi sagt:
    #336

    @Eng: Eigentlich auch schwer vorstellbar, wie die Sicherheitsbehälter von Block 1 und 3 beschädigt sein sollten – schließlich herrscht immer noch starker Überdruck. Das radioaktive Wasser im Turbinenraum ist vermutlich aus dem Reaktorkern über den Primärkreislauf dorthin gelangt. Wenn dann im Turbinengebäude ein Leck besteht, kann dieses Wasser natürlich hoch belastet sein.

  36. Carsten sagt:
    #337

    @Michi: danke für deine Einschätzung. Kann man nur hoffen, dass sich die Suppe in Fukushima ähnlich verhält wie in Tschernobyl und sich in den Keller verdrückt und dort verbleibt. Ich hatte nur gehört die Brennstäbe seien umso gefährlicher je mehr Spaltmaterial sie beinhalten. In Tschernobyl sollen die Brennstäbe nur einige Tage verwendet worden sein, hier aber einige Jahre. Bekomm leider die Quelle nicht mehr zusammen, zu viele Pages in den letzten Tagen zum Thema.

    Noch eine Frage: Bezieht sich die Nachzerfallswärme nicht auf abgeschaltete Brennstäbe? Also nach Einfahren der Steuerstäbe in den Reaktor? Kann es nicht sein das sich die Steuerstäbe durch die Explosion nicht mehr an ihrem Sollplatz befinden und somit funktionslos sind? Würde dann die Kettenreaktion wieder in Gang kommen oder ist dieses schon der Fall gewesen weil sonst der Kern nicht schmelzen würde und wenn letzteres der Fall heißt es dann, dass eine Kernschmelze Produkt einer Kettenreaktion ist oder nur des Zerfallsprozesses? Sorry ich hab so wenig Plan ich nerv mich schon selber…

    Hat denn noch kein Physiker der Welt einen Kernschmelzversuch gestartet? Wenn nicht dann sollten jene mal schnell beginnen und Fukushima 1 im Maßstab 1:1000x nachbasteln und das Szenario Kernschmelze einleiten! Ok. Ich fange mal an Fukushima nachzubauen. Hat jemand eine Idee wo ich ein paar Brennstäbe herbekomme? Asse genau, die freuen sich bestimmt nen paar loszuwerden…

  37. chefin sagt:
    #338

    Nein, Kernschmelze nachbauen wird etwas schwer werden. Vorallem nutzt nur ein 1:1 Modell. Ansonsten könnte ich einen Schweissbrenner als Wärmequelle nutzen. Das wäre dann wohl 1:1000. Ein Kernkraftwerk ist nichts anderes wie eine Dampfmaschinen welche statt Kohleverbrennung Atomspaltung als Wärmequelle benutzt.

    Zu deinen anderen Fragen: die sind alle bereits beantwortet in den Kommentaren zu diesem Blog sowie bei den vorherigen Blogs

    In Kürzform: nein, Kernreaktion ist definitiv gestoppt. Dieser Reaktortyp kann auch nicht selbst zünden, zudem braucht er Wasser um die Reaktion am laufen zu halten. Er ist quasi selbstverlöschend, wenn das Wasser verdampft.

    Die Probleme kommen also ausschliesslich von der Nachzerfallswärme.

  38. Eng sagt:
    #339

    Statusbericht (27.03., 01:15 UTC)
    Die Einheiten 1-4 sind wieder an eine externe Stromversorgung angeschlossen. (Das bedeutet aber nicht das jetzt alles wieder läuft, weil ja auch die Stromverteilung und Schaltschränke beschädigt wurden. Die Reparatur ist nach wie vor zeitaufwendig und sehr schwer abzuschätzen). Die ersten Schaltschränke der Einheiten 2 und 4 wurden angeschlossen, Licht gibt es in den Kontrollräumen 1 bis 3 und die ersten Systemanzeigen funktionieren wieder in den Kontrollräumen 1, 2 und 4.
    Seit gestern wird Frischwasser in die Reaktoren 1-3 gepumpt, die Kühlung der Abklingbecken erfolgt noch mit Meerwasser. Die Drücke und Temperaturen sind einigermaßen stabil.

    In den Reaktoren 5 und 6 ist die externe Stromversorgung komplett wieder hergestellt.

    http://www.iaea.org/newscenter/news/tsunamiupdate01.html

  39. Eng sagt:
    #340

    Strom ist doch da, warum läuft nicht alles wieder?

    Falls sich jetzt jemand wundert: ja, wenn Licht da ist, dann ist der Strom doch da, warum geht dann nicht alles andere? In jedem Reaktorblock mit angeschlossener Turbinenhalle und was sonst noch so dazu gehört gibt es über 1000 (eintausend) Elektromotoren für Pumpen, Kompressoren, Hydraulikaggregate, Krane, Ventilatoren usw. Vieles ist aus Sicherheitsgründen doppelt- und dreifach vorhanden. Dazu kommen auch noch ca. 1000 (eintausend) Schieber in den unterschiedlichsten Größen.
    Die Schalträume dafür sind gigantisch groß (Größenordnung: Mehrfamilienhäuser) und werden unter anderen aufgeteilt in Nieder-, Mittel-, Hoch- und Höchstspannung. Die Lichtverteilung hat zum Beispiel eine andere Spannung als die Instrumentenanzeige und als die Motorantriebe.

    Jetzt nehmen wir mal einen einfachen Schieber. Der hat einen Schalter Auf/Zu. Dann hat er eine Endstellungsanzeige Auf/Zu (im Steuerstand gibt es eine Rückmeldung ob der Schieber tatsächlich Auf oder Zu ist). Dazu kommt noch eine Laufzeitüberwachung (wenn man den Auf- oder Zu-Befehl gibt überwacht eine Einrichtung die Laufzeit. Wird nach einer bestimmten Zeit die Endstellung nicht erreicht, weil z.B. der Schieber klemmt, gibt es eine Fehlermeldung, damit man im Steuerstand weiß dass am Schieber Handlungsbedarf besteht). Und schon hat man für einen einfachen Schieber eine ganze Menge Kabel, Elektrik und Elektronik – und das mal tausend.
    Und an einem einfachen Motor gibt es neben An/Aus noch Amperemeter, Drehzahlüberwachung, Temperaturüberwachung und wenn es ein drehzahlgeregelter Motor ist noch einiges mehr – und das auch mal tausend.
    Und dann ist man schnell bei zigtausend Kabeln die in Hunderten von Schaltschränken zusammenlaufen.

    Einige Schaltschränke sind durch den Tsunami zerstört und irgendwo auf einigen der kilometerlangen Kabelbühnen, auf denen die Kabel zu dutzenden gebündelt durch die Gebäude geführt werden, hat es durch die Explosionen im Gebäude Beschädigungen gegeben. Findet man alles, geht auch alles zu reparieren – nur es dauert eben etwas.

  40. Andreas Lichte sagt:
    #341

    – wie ist die hohe radioaktive Belastung des Wassers des Turbinenhauses zu erklären? http://www.tagesschau.de/ausland/fukushima322.html

    – Die frz. Behörde zur Reaktorsicherheit (IRSN, Institut de Radioprotection et de Sureté Nucleaire) geht wohl davon aus, dass der Reaktorblock 3 nicht mehr dicht ist und nicht mehr unter Kontrolle zu bekommen ist. Es werden aktuell Szenarien durchgerechnet, was es genau bedeutet, wenn die defekten Stäbe sich mit den umgebenden Beton mischen.

    http://www.irsn.fr/FR/Actualites_presse/Actualites/Documents/IRSN_Seisme-Japon_Point-situation-26032011-10h.pdf

    Point de situation du 26 mars 2011 à 10h00, Seite 3:

    “L’IRSN examine des scénarios d’aggravation possible de la situation, notamment les scénarios associés à une rupture de la cuve du réacteur n°3 ou des circuits qui lui sont connectés.”

    (…) Réacteur n°3

    L’exploitant injecte maintenant de l’eau douce dans la cuve à la place de l’eau de mer. Le débit d’injection d’eau est ajusté afin d’assurer le refroidissement du cœur. L’enceinte de confinement ne semble plus étanche selon les indications de pression ; cette perte d’étanchéité serait à l’origine de rejets radioactifs « continus » non filtrés dans l’environnement.

    Les dégagements de fumées constatés le 23 mars se sont arrêtés. L’IRSN poursuit ses investigations sur les causes potentielles de défaillance du confinement du réacteur n°3. Une des hypothèses examinée par l’IRSN concerne l’éventualité d’une rupture de la cuve du réacteur suivie d’une interaction entre le corium (mélange de combustible et de métaux fondus) et le béton au fond de l’enceinte de confinement. L’impact en termes de rejet dans l’environnement est en cours d’examen.

    La salle de commande a été réalimentée en électricité. Des travaux de vérification des matériels ont été interrompus du fait de la présence d’eau fortement contaminée dans la salle des machines.

  41. Dirk sagt:
    #342

    Wenn die Reaktoren jetzt mit Frischwasser gekühlt wewrden, warum steigt dann nicht auch der Wasserstand an? Sollte das nicht das Ziel sein die Brennstäbe vollständig mit Wasser zu bedecken?

  42. flyer303 sagt:
    #343

    Dazu kommt die Problematik der Radioaktivität. Die Leute müssen Schutzanzüge tragen, Schutzbrillen und vor allem Atemmasken. Das schränkt Bewegungs- und Blickfreiheit und die Atmung ein. Die müssen höllisch aufpassen, wohin sie laufen, das sie sich nicht verletzen, der Anzug heil bleibt, … Das erzeugt unglaublichen Stress und Druck, dabei muss man dann noch tlw. sicherlich schwere Arbeit verrichten (Trümmer müssen entfernt werden, Kabelbühnen sind meist nicht unbedingt auf Körperhöhe montiert, … ;) ).
    Und selbst wenn die Elektrik noch oder wieder funktioniert, keiner kann garantieren, das die Pumpen nicht auch noch ausgetauscht werden müssen. Ob die Wasserrohrleitungen dann nicht auch noch Lecks haben oder feinste Risse, die bei Inbetriebnahme zum Problem werden, ist ein weiteres Thema.

    Wie Eng sagt, ist alles reparabel, kostet aber eben alles viel Zeit. Dazu muss jemand Einsatzpläne erstellen, die Arbeiter können ja sicherlich nicht einfach mal so reingehen und gucken (dazu ist die wenige Zeit pro Schicht zu kostbar), Prioritätenlisten, Gefahrenabschätzungen, technische Improvisationsmöglichkeiten abwägen, ….

  43. Roland sagt:
    #344

    Nach Angaben der GSR lagern im Abklingbecken etwa 1330 (1500 französische Quelle) Brennelement = etwa 225 Tonnen, die eine Wärmeleistung von 2 MW (andere Quellen 1,6 MW) produzieren. Das Becken fasst 1425 m2 Wasser. Wohin wird die Wärme jetzt abgeführt? Zwar fehlt bei Reaktor 4 das Dach, aber zwei Megawatt sind ja keine Kleinigkeit, die ich mit einem Föhn wegblasen kann. (Da Leistung auch immer eine Zeiteinheit beinhaltet, bin ich mir nicht sicher, ob sich dies auf Stunden/Tage oder sonst was bezieht)

    Ab welcher Temperatur kann Zirkonium das Uranoxid reduzieren? In der Literatur steht hierfür “weißglühend” – normalerweise ist dies bei Stahl 1200 °Celsius. Wann Zirkonium weiß glüht, weiß ich nicht. Schmelzpunkt liegt zwischen 2100 und 2500 Kelvin. Meine Frage bezieht sich auf den Zeitpunkt, ab wenn die Brennelemente schmelzen (Urandioxid 2878 C, Uran 1131 °C)

  44. ungeBILDed sagt:
    #345

    Ich habe da noch eine Frage zum Avera Dokument (Link siehe #319)
    genauer Folie 12
    Dort heißt es

    Reactor Isolation pump stops
    11.3. 16:36 in Unit 1
    (Batteries empty)
    14.3. 13:25 in Unit 2
    (Pump failure)
    13.3. 2:44 in Unit 3
    (Batteries empty)

    Kann jemand andere Quellen für diese Daten benennen? (Bei Google,JAIF, TECPO etc.) habe ich bislang nichts gefunden?

  45. Susi sagt:
    #346

    @Roland #359:
    Das Uranoxid wird nicht durch das Zirkonium reduziert, sondern das Zirkonium durch die Reaktion mit dem Wasserdampf oxidiert. Das passiert ab etwa 900°C; ab 1200°C ist diese Reaktion selbsterhaltend. Unangenehm ist dabei, dass die Reaktion exotherm ist, also zusätzlich Wärme freisetzt und ddadurch die ganze Chose mit aufheizt.

  46. Eng sagt:
    #347

    @Andreas 356: Auf das Wasser sind wir hier schon eingegangen. Es gibt viele Leitungen von und zum Reaktor. Es kann also Restwasser aus defekten Rohrleitungen sein, oder Wasser aus den Abklingbecken, oder Löschwasser das kontamiert wurde. Wir wissen nicht wie der innere Gebäudezustand ist, wir wissen nicht wo das Wasser genau ist und vor allem kennen wir hier auch nicht annäherungsweise die Menge. Ist das Wasser in einem großen Raum oder in einem der kleineren Nebenschalträumen oder zwischen einigen Betontrümmern. Es ist sogar schon von 1,5 Meter Wasserstand die Rede, dann wären die Arbeiter aber da wahrscheinlich nicht reingelaufen und hätten mehr als “nur” Wasser in den Schuhen. Von hier aus hört es sich noch am wahrscheinlichsten an das die Leute beim Kabelziehen in eine regionale Wasseransammlung hineingetreten sind und da nicht wer weiß was überschwemmt ist. Aber selbst das ist Spekulation.

  47. Andreas Lichte sagt:
    #348

    @ eng # 362

    es geht mir um die HÖHE der radioaktiven Belastung des Wassers:

    meines Erachtens ein klares Indiz dafür, dass es in den Reaktordruckbehältern “schlimm” aussehen muss. Wann ist der Moment gekommen, wo man nichts mehr machen kann? Wann ist die radioaktive Strahlung so hoch, dass sich die Rettungsmannschaften endgültig zurückziehen müssen?

    Siehe auch die Einschätzung der IRSN zum Reaktorblock 3 in Kommentar # 356.

  48. Eng sagt:
    #349

    Nachfolgend eine aktuelle Meldung bezüglich Wasser:
    According to the News Releases, high radiation level in the water was also
    found in the basement of the turbine building of Unit 1, 2 and 3. The level of
    radiation on the surface of water was more than 1000 millisieverts (mSv) per
    hour in Unit-2, 60mSv in Unit-1, 750mSv in Unit-3. NISA officials believe
    the contaminated water likely came from the reactor rather than the spent
    fuel pool because the radionuclide detected contained in the fuel and some
    had short half-lives. TEPCO took immediate action to drain off the water
    because current situation would cause delay in recovery work. TEPCO
    already started draining off the water in Unit-1, and also preparing or
    considering drain off the water in Unit-2 and -3. The water would be sent to
    condensers in the turbine building.
    (Quelle: JAIF Status of Fukushima Daiichi nuclear power station as of 17:00, March 27,2011)

  49. Eng sagt:
    #350

    @Andreas: Auf was willst Du eignetlich hinaus? Du stellst Fragen die hier niemand beantworten kann und unter anderem auch die Franzosen nicht. Die Rettungsmannschaften müssen zurückgezogen werden wenn die Strahlung zu hoch wird, das können wir hier sagen. Aber wann und ob das überhaupt der Fall sein wird können wir von hier aus doch nicht sagen. Laut Messberichten ist die Strahlenbelastung vor Ort insgesamt zurückgegangen, die Reparaturarbeiten schreiten voran, je mehr Brennstäbe im Abklingbecken und den Reaktoren gesichert werden können desto besser.
    Man kann auch die Anlage räumen und Sand und Beton und was weiß ich drüber kippen. Aber das dauert Wochen bis alles abgedeckt ist – und bis dahin sollen die Reaktoren und Abklingbecken sich selbst überlassen werden und vielleicht explodieren und dabei das “Zeug” so richtig in die Gegend schleudern? So lange es möglich ist sollten die Leute vor Ort versuchen zu retten was noch zu retten ist. Und das machen sie bisher sehr gut.
    Andreas, hier sollte nichts schöngeredet werden – aber auch kein unnötiger Pessimismus verbreitet werden.

  50. Andreas Lichte sagt:
    #351

    @ eng # 365

    “Du stellst Fragen die hier niemand beantworten kann und unter anderem auch die Franzosen nicht.”

    Wenn ich es richtig verstehe, dann VERSUCHEN die Franzosen gerade die Fragen zu beantworten. Weil sie die Ereignisse in Fukushima auf ALLE MÖGLICHEN Szenarios hin untersuchen, wie beim Reaktor 3 …

    “Laut Messberichten ist die Strahlenbelastung vor Ort insgesamt zurückgegangen”:

    wie bringst du das in Einklang mit der hohen radioaktiven Belastung des Wassers?

    und: mit “unnötigem Pessimismus” haben meine Fragen aber auch rein gar nichts zu tun, oder willst du die IRSN, Französische Behörde zur Reaktorsicherheit, angreifen?

  51. Danny sagt:
    #352

    Spricht denn einer japanisch hier ?

    http://www.meti.go.jp/press/20110327001/20110327001-4.pdf

    falls das die tatsächlichen aktuellen Werte von Fukushima sind dann ist die Lage
    wohl stabil & megabescheiden.
    2,9* 10^9 Bq/cm^3 im Block 2 klingt nach ner Menge Energie ..
    vor allem wenn die aus Jod-134 mit 52,6 min Halbwertzeit stammt .
    Kann man sowas ohne laufende Kernspaltung erklären ?

  52. Eng sagt:
    #353

    Andreas, Du sagst gerade selber: die Franzosen spielen Szenarien durch was wäre wenn. Das ist doch aber nichts konkretes. Die Franzosen können auch nicht mehr wissen als ihre japanischen Kollegen vor Ort.
    Und die Strahlenbelastung des Wassers muß doch nicht zwingend im Einklang stehen mit der Strahlenbelastung in der Luft. Das Wasser wird auch zur Zeit aufgesaugt, man könnte also daraus schließen das kein Wasser nachläuft.
    Aber ich möchte das hier jetzt gerne beenden – und angreifen möchte ich erst recht niemanden.

  53. Andreas Lichte sagt:
    #354

    @ Eng # 368

    “die Franzosen spielen Szenarien durch was wäre wenn. Das ist doch aber nichts konkretes.”

    Die Franzosen machen das aus gutem Grund – es gibt dafür KONKRETEN Anlass. Und vielleicht wissen sie – intern – auch mehr, als publiziert wird.

    Und wahrscheinlich spielen auch die Japaner Szenarios durch, nur dass sie es nicht öffentlich tun.

    Mich würde wirklich interessieren – wie “die Franzosen” – was wäre wenn. Wenn hier keiner Szenarios entwickeln kann oder will, dann eben nicht. Die Fragen finde ich aber wichtig, sonst würde ich sie nicht stellen.

  54. Andi sagt:
    #355

    @Andreas (#369): Die Was-wäre-wenn-Fragen sind tatsächlich interessant. Und ich bin mir sicher, dass jedes Land gerade seine ganz persönlichen Experten an den Szenarios arbeiten lässt. Und natürlich wird dabei nicht jeder Schritt, jeder mögliche Ausgang publiziert. Wir würden ertrinken in möglichen Informationen und keiner wüsste mehr, worauf es hinaus liefe.
    Aber ich denke, die Was-wäre-wenn-Fragen sind zu spekulativ für diese Kommentarspalte – und mit Sicherheit zu spekulativ für dieses Blog. Sie haben ihre Berechtigung, auf jeden Fall, aber bitte nicht hier. Wir (André & Andi) finden, dass damit nur (unnötig) Panik bereitet wird. Anhand von halbgaren Möglichkeitsinformationen, aufgebauscht durch überspitzte Statements und zusammengedachte Berechnungsparameter.
    Wir wollen uns hier mit den vorhandenen Fakten auseinander setzen und das in Kontext setzen, was wir wirklich wissen können.

    Szenarios zum Verhalten des Druckbehälters sind wichtig und gut, aber bevor sie nicht mehrfach unabhängig bestätigt sind, fool proof auf den Parametern der Japanern beruhen (die allein schon schwierig zu bekommen sind), bringt alles Sorgenmachen darüber nichts.

    Eng hat recht, lass uns das bitte jetzt beenden.

  55. Eng sagt:
    #356

    @Andreas: Stelle eine konkrete Frage und es wird versucht sie zu beantworten wenn es geht. Was passiert wenn es eine Kernschmelze gibt wird hier im Blog ganz oben unter Fragen und Antworten beschrieben, und vieles weitere mehr. Ich bitte um Entschuldigung das ich mich habe hinreissen lassen, aber wir sollten unser “Duett” jetzt hier wirklich beenden.

    @Danny: Ich habe nur nachfolgendes Datenblatt von Tepco gefunden:
    http://www.tepco.co.jp/en/press/corp-com/release/betu11_e/images/110327e9.pdf

  56. Christoph sagt:
    #357

    Das BfS har jetzt die Messergebnisse für Deutschland veröffentlicht: http://www.bfs.de/de/ion/imis/spurenmessungen.html

  57. Thomas Meyer sagt:
    #358

    Geniale Zusammenfassung, die tatsächlich besser ist, als alles andere, was ich seit Beginn der Krise gelesen habe.

    Einziger Wermutstropfen: seit Tagen keine substanziellen Ergänzungen mehr. Woran das liegt, ist mir nach Lekture der 372 Kommentare zwar klar; aber man würde doch so gerne noch mehr “harte Fakten” zur aktuellen Situation lesen – wenn es sie nur gäbe.

    Vielen Dank jedenfalls an die Autoren für ihr tolles Blog, dass ja auch noch viele andere nette Einträge vorrätig hält. Hat mich daran erinnert, wofür das Internet ursprünglich mal gedacht gewesen war.

  58. Gerhard sagt:
    #359

    Hallo,
    Die NISA hat Isotopenkonzentrationen im radioaktiven Wasser von Reaktor1 gemessen, da findet sich insbesondere der beta-Strahler Cl-38 in hoher Konzentration. Cl-38 entsteht doch aus dem stabilen Isotop Cl-37 durch Neutronenanlagerung und hat eine Halbwertszeit von nur 37 Minuten: Ist das ein Indiz dafuer, dass das salzhaltige Meerwasser direkt mit Material in Kontakt gekommen ist, in dem gegenwaertig wieder Kernspaltung ablaeuft?
    Oder gibt es eine andere Neutronenquelle, die Cl-38 aus Cl-37
    produzieren kann?

    Gerhard

    PS Hier ist der Link: http://www.nisa.meti.go.jp/english/

    “Regarding the result of concentration measurement in the stagnant water on the basement floor of the turbine building of Unit 1 of Fukushima Dai-ichi Nuclear Power Station:
    Radioactive Nuclide, Concentration (Bq/cm3):
    Cl-38 1.6×10^6
    As-74 3.9×10^2
    Y-91 5.2×10^4
    I-131 2.1×10^5
    Cs-134 1.6×10^5
    Cs136 1.7×10^4
    Cs-137 1.8×10^6
    La-140 3.4×10^2″

  59. André sagt:
    #360

    Wir haben oben im Artikel mal einen Kommentar zu den verschiedenen Einheiten geschrieben, die bei der Strahlungsmessung auftauchen. In der Hoffnung, dem ein oder anderen Leser beim Durchblick durch das lustige Einheitenkarussell helfen zu können.

  60. ham sagt:
    #361

    @Gerhard: Radioaktivität bedeutet Kernspaltung. Wo genau das Cl-38 herkommt kann ich nicht sagen. Sicher ist dass TEPCO vor x Tagen bekannt gegeben hat, dass Sie Neutronen-Strahlung gemessen haben. Wo die herkam (def. Reaktoren, oder def. Brennelemente in den 7 Abklingbecken kann, glaube ich, im Moment keiner beurteilen.

    @Andre #375: Danke, das ist ein ganz großes Problem, wenn man über radioaktive Strahlung, Aktivität usw. redet (Strahlenschutzfachkunde offene Stoffe vorhanden)!

  61. Christoph sagt:
    #362

    @Andre: Sehr gut, dass ihr das mit in den Artikel aufgenommen habt. Jedoch solltet ich noch erwähnen, dass sich die gemessenen Becquerel immer auf eine gewisse Menge, z.B. m^3, kg oder Liter, beziehen. Das führt oft noch zu weiterer Verwirrung, wenn man Werte vergleichen will.

  62. Michi sagt:
    #363

    Nur eine kleine Information zu Cl-38, mit voller Zerfallsreihe:

    http://periodictable.com/Isotopes/017.38/index2.p.full.dm.prod.html

    Man erkennt, das Cl-38 durch den Zerfall von verschiedenen Magnesium-, Aluminium-, Silicium-, Phosphor- und Schwefelisotopen entsteht. Cl-38 zerfällt zu Argon-38.

  63. Susi sagt:
    #364

    @ham: Radioaktivität bedeutet nicht automatisch Kernspaltung! Die findet man auch ganz natürlicherweise vorkommend ohne Kernspaltung.

  64. André sagt:
    #365

    @Christoph: Ah, danke! Baue ich noch ein.

  65. ham sagt:
    #366

    @Susi #379: Natürliche Radioaktivität ist auch Kernzerfall, oder? Auch K^40 hat wenigstens zwei Zerfallsreihen (Gamma- und Beta-Zerfall).

  66. André sagt:
    #367

    @ham: Jap, Kernzerfall bzw. Kernumwandlung sendet Strahlung aus => Radioaktivität. Allerdings versteht man unter »Kernspaltung« die Aufspaltung eines großen Kerns in zwei Tochterkerne plus ein bisschen sonstigen Krams (Neutronen, γ-Photonen). Die ist natürlich sehr sehr selten.

  67. ham sagt:
    #368

    @Andre #382: Ja. Ich gebe, die unsaubere Formulierung zu. Aber was ist Spaltung, die Umwandlung eines Kerns in ein Anderes Element unter Abgabe von Teilchen (beta-Zerfall). Natürlich entstehen dabei keine zwei neuen Atome (Isotope). Aber akzeptiert.

  68. Michi sagt:
    #369

    Nochmal ein paar Tage zurück, da wurde ja Neutronenstrahlung detektiert. Ist es möglich, dass diese durch spontane Spaltung von U-238 entstanden ist? Klar, spontane Spaltung ist im Vergleich zum normalen alpha-Zerfall sehr selten; wenn die Detektoren jedoch sehr empfindlich waren, ist das jedoch schon denkbar. Kenne mich jedoch nicht genug damit aus, daher wären Kommentare von anderen dazu hilfreich.

  69. H.D. sagt:
    #370

    aktuelles video:
    http://www.youtube.com/watch?v=9KZ1BvInymw

    aktuelle diskussion, sehr empfehlenswert, zu messwerten, isotopen, …:
    http://www.physicsforums.com/showthread.php?t=480200&page=95

  70. chefin sagt:
    #371

    U-238 ist nicht spaltbar, nur U-235 und Plutonium stehen in AKWs zur Verfügung. Spontane Spaltung findet permanent statt, sonst würde Uran ja nicht schon im Erdboden strahlen.

    Um eine Spaltung (auch eine spontane) zu erreichen muss ein Neutron den Kern treffen. Dabei entstehen wieder neue Neutronen. Aber nur die wenigsten freien Neutronen sind in der Lage eine Kernspaltung auszulösen (eine einzige Spaltung, keine Kettenreaktion).

    Für eine Kettenreaktion muss ich regelnd eingreifen. Zum einen muss erstmal mit einer Neutronenquelle der Prozess angeregt werden. Danach müssen die entstehenden freien Neutronen so manipuliert werden das sie ihrerseits weiter spalten.

    Könnte dieser Vorgang irgendwie per Zufall natürlich ausgelöst werden, liegt entweder die Wahrscheinlichkeit derart niedrig das die Erde in 5 Milliarden Jahren noch keine natürliche Kettenreaktion geschafft hat oder es ist schlicht weg unmöglich das sowas zufällig passiert. Man bedenke welche Zufälle nötig waren, das aus der Ursuppe eine Zelle entstanden ist und wieviel mehr zufällige Ereignisse nötig gewesen sind bis wir Menschen aus dieser Zelle entstanden sind.

    Wenn es einen zufälligen Weg für die Natur gäbe, eine Kettenreaktion zu erzeugen, wäre das doch schon längst passiert und völlig ungereglt hätte sich die Erde wohl in einen riesigen Gasball aufgelöst.

    Die Tatsache das wir hier diskuttieren ist Beweis genug, das es nicht zufällig passieren kann. Übrigens: Jupiter hätte fast das Potential gehabt eine Sonne zu werden. Und hier reden wir von einem Naturereigniss der zufälligen Art, nämlich Kernfussion und Kernspaltung. Es sind die Gravitations von dutzenden jupitergroßen Massen nötig bis genug Energie vorhanden ist um spontane Kernprozesse entstehen zu lassen.

    Diese Energien sind auf der Erde nicht machbar. Bevor sie zu einer spontanen reaktion führen könnten, wäre die Erde pulverisiert von diesen Kräften. Die Effekte der Nachwärme wie im vorherigen Blog ausführlich besprochen führen natürlich zu massiven Schäden. Stahl ist ein geiler Werkstoff, man kann durch legieren und Härten fantastische Dinge machen. Aber wehe er wird warm und erreicht eine Temperatur von 800grad. Dann ist er plötzlich weich wie Butter und hat nach dem Abkühlen fast alle Eigenschaften verloren oder geändert. Abriebfester Stahl wird plötzlich spröde und abrasiv, statt zu federn bricht er wie Glas. Oder er biegt sich wie Blei und kann keine Energie mehr aufnehmen ohne dauerhafte Verformung.

    Und das alles erreiche ich durch Überhitzung des Stahls. Bereits bei 400grad setzen Umwandlungseffekte in der Gefügestruktur ein, unter dem Begriff entspannen oder anlassen findet man hierzu Informationen.

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

    http://de.wikipedia.org/wiki/H%C3%A4rten_%28Stahl%29

    Das ganze Reaktorgefüge befindet sich inzwischen durch die Belastungen in einem nicht mehr genau vorhersehbaren Zustand von der Statik und der Belastbarkeit. Das Abkühlen könnte zb härten ausgelöst haben und jetzt ist der Behälter nicht mehr Druckfest genug…usw.

    Es gibt 100 oder 1000 Möglichkeiten was da passiert sein kann. Immer die “da wird was vertuscht…paranoia-karte” zu ziehen führt zu nichts. Vorallem weil Japan kein diktatorisches Land ist mit zensierter Presse.

  71. Susi sagt:
    #372

    Sorry an alle, aber für die natürliche Radioaktivität ist die spontane Spaltung nicht verantwortlich. Die radioaktiven Zerfälle haben nichts mit Kernspaltung zu tun.
    Damit bezeichnet man ausschließlich das “Zerschiessen” eines Atomkerns durch Neutronen. Beim radioktiven Zerfall findet eine Umwandlung der diversen Elemente (Stichwort: Zerfallsreihen) durch Aussendung von Alpha- Beta- oder Gammastrahlung statt.

  72. Henri sagt:
    #373

    Chefin schrieb heute um 19:52:

    > Wenn es einen zufälligen Weg für die Natur gäbe, eine Kettenreaktion zu
    > erzeugen, wäre das doch schon längst passiert und völlig ungereglt hätte
    > sich die Erde wohl in einen riesigen Gasball aufgelöst.

    Naja, man kann auch eloquent an den Fakten vorbei schreiben:

    > Neue Untersuchungen zeigen, dass dieser natürliche Reaktor durch Zufluss von
    > (Grund-)Wasser moderiert wurde, was eine zyklische Aktivität nach sich zog:
    > Etwa 30 Minuten lang bremste das Wasser die Neutronen auf die erforderliche
    > Geschwindigkeit für die Kernspaltung ab. Dabei erhitzte es sich und
    > verdampfte. Ohne Wasser waren die Neutronen zu schnell für eine
    > Kettenreaktion, was zur Folge hatte, dass diese zeitweilig zum Erliegen kam.
    > In dieser Zeit – etwa 2 bis 2,5 Stunden – lief Wasser nach, bis wieder
    > genügend für die Kettenreaktion vorhanden war und der Zyklus erneut begann.

    [http://de.wikipedia.org/wiki/Naturreaktor_Oklo]

  73. Eng sagt:
    #374

    Chefin hat leider recht in Bezug auf den Stahl. Der hat jetzt schon einiges im Wechsel mitgemacht: Erwärmung, kaltes Wasser, Explosionseinflüsse. Genaueres könnte man aber nur sagen wenn man eine Werkstoffanalyse hätte, denn es gibt fast unzählige Stahlsorten für alle möglichen Anwendungen. Glücklicherweise ist ein Reaktorbehälter von Hause aus für Temperatur- und Druckschwankungen ausgelegt und macht deshalb einiges mit.
    Der Druck in den Reaktorbehältern ist weiterhin einigermaßen stabil. IAEA (International Atomic Energy Agency) hält es deshalb für möglich das die Druckkessel keine gravierenden Beschädigungen haben.

  74. Dirk sagt:
    #375

    In dem Video vom 27. sieht man bei ~3.08 einen Kessel ähnlichen Gegenstand. Könnte das der RDB sein?

  75. André sagt:
    #376

    Wir haben oben im Artikel den Stand in den Reaktoren mit dem wichtigsten aktualisiert. Außerdem noch der Link zu den Zusammenfassungen von bravenewclimate.com, die sehr zu empfehlen sind.

  76. Eng sagt:
    #377

    @Dirk 390: Bei ~3.08 erfolgt leider genau ein Bildwechsel. Wenn das grünliche Teil vor dem Bildwechsel gemeint sein sollte ist das nicht der RDB.

  77. Michi sagt:
    #379

    @Susi: Spontane Spaltung ist neben Alpha- und Betazerfall eine weitere Art von Zerfall (die für Uran-238 aber sehr selten auftritt). Schätze mal (Größenordnung) 10^6 mal seltener als alpha-Zerfall. Effekt ist im Endeffekt der gleiche wie bei einer “normalen” Kernspaltung, wenn ein Neutron eingefangen wird: Es entstehen zwei kleinere Atomkerne sowie einige Neutronen.

    Trotzdem wäre es vielleicht eine Erklärung für die Neutronenstrahlen, welche vereinzelt gemessen wurden.

    Ansonsten natürlich irrelevant, da spontane Spaltung so selten auftritt. Ich habe mich eben gefragt, wo sonst die Neutronenstrahlung herkommen sollte.

  78. Dirk sagt:
    #380

    Es erfolgt leider immer dan ein Bildwechsel wenn es ins Detail geht, es fehlen dann auch teilweise eineige Minuten in dem Video. Wie auch bei 3.08. Danach ist ein Minutensprung zum nächsten Einstellung.
    Ich würde es zumindest nicht als Kran identifizieren.

  79. Roland sagt:
    #381

    Weder bei NISA noch bei GSR, etc findet man die aktuellen Temparaturangaben der Abklingbecken. Hat jemand irgendwo die aktuellen Daten der Temperatur im Abklingbecken von Reaktor 4 gefunden? Laut letzter aktueller Meldung lag vor einigen Tagen die Temperatur bei 84°C. Inzwischen wurden mehrere hundert Kubikmeter Wasser eingefüllt und die NISA meldet einen Wasserstand von 5,85 m. Hat dies die Temperatur gesenkt und wie kann man außer über die Nebenkühlaggregate noch die Temperatur absenken? (Beton ist mit einer Wärmeleitfähigkeit von 2,1 doch ein schlechter Wärmeleiter, aber immer noch besser als Luft mit 0,027 W/(m*K)
    Die anderen Abklingbecken haben bisher nur einen Wasserstand von 4,70 m. Wie hoch ist eigentlich der Beckenrand der Abklingbecken?

  80. Willi sagt:
    #382

    @André 391: Die Seite ist aber ordentlich biased, da kann man sich gleich die Seiten des Atomforums anschauen. Hatte aber hier auch nix anderes mehr erwartet.

  81. Andi sagt:
    #383

    @Willi #397: Das ist uns bewusst und deshalb ist oben auch die entsprechende Fußnote zu finden, wenn du nachgelesen hättest. Und wenn du auf der BNC-Seite warst, dann kannst du vielleicht nachvollziehen, weshalb wir sie dennoch hier eingebaut haben: Sie stellt gute Fakten zusammen.
    Und zu deinem letzten Satz: So ist das, mit der Erwartungshaltung.

  82. Willi sagt:
    #384

    @Andre: Na gut, es sei euch verziehen ;-) . Vielleicht kann ich nochmal ne Frage zum Wasser stellen. Weil ich das immer noch nicht richtig gecheckt habe. Die Pumpen da ständig Wasser rein in den RDB um das ganze zu kühlen und irgendwo muss dieses Wasser ja hin. Wahrscheinlich wird es ins Meer gepumpt oder in den Keller ;-) . Wie belastet ist eigentlich das Wasser, wenn es in einen normalen und intakten RDB war (wahrscheinlich über Jahre?)?

  83. #385

    Kommentar von André: Diesen Kommentar hätten wir wegen zuvieler Spekulationen eigentlich gelöscht, da aber bereits eine Antwort darauf existiert, belassen wir es bei einem Zusatz unsererseits: Spekulationen und unhaltbares Rumgerätsel gehört hier nicht hin. Punkt.
    Natürlich ist das interessant und spannend, was-wäre-wenn zu diskutieren. Aber bitte nicht hier.

    @chefin
    Ich habe keine Angst vor Elektronik (habe selbst 6 Semester E-Technik überlebt). Aber Speicherchips füllen sich unvorhersehbar mit Zufallszahlen sobald Radioaktivität an Orte gelangt wo sie nicht vorgesehen war. Darum sollten zumindest Notfunktionen wie Schnellabschaltung und Kühlung komplett Computer-unabhängig funktionieren (selbsttätig wie Reflexbögen im Nervensystem, z.B. per Relais); im Alltagsbetrieb darf der Prozessrechner sie natürlich von außen ansteuern, aber nicht übergehen können. Dass auch normale große Kraftwerke heftig explodieren können ist klar (große Energiemengen sind immer potentiell zerstörerisch – und auch bei Jumbojets hängen Menschenleben von Computern ab). Doch machen die bei Versagen kein Land für Jahrzehntausende unbewohnbar. Weil (auch durch unsichtbare Sabotage/Hacker) abstürzende Computer beim AKW besonders fatal wirken, darf er nie die Alleinherrschaft über die Anlage haben, sondern nur eine zusätzliche übersichtliche Altags-Bedienoberfläche zur Verfügung stellen, ohne die aber weiterhin alle Notfunktionen zugreifbar sein müssen (also Blinklampen und Schalter zusätzlich vorhanden). In der Hauselektrik hat ein Sicherungskasten schließlich auch manuell bediente Schalter, und nicht bloß nen WLAN-Empfänger um per Gehirngrill äh Smartphone den Strom wieder einschalten zu können. Auch Feuerlöscher werden nicht per SMS bedient, und das ist gut so.

    Erstmal Danke für Eure Versuche den Zustand genauer zu analysieren.

    Mir kommen die Meldungen im TV sehr unglaubwürdig vor. Anfangs wurde gewarnt, dass ohne Kühlung innerhalb weniger Stunden die Kernschmelze stattfinden wird, und dann wurde offenbar immer wieder tagelang garnicht gekühlt. Daraus kann man doch nur schlussfolgern dass von den Brennstabhüllen längst nicht mehr viel übrig ist.

    @hgf
    Zitat Sebastian Pflugbeil: “…Die Japaner probieren Schritte, die bisher niemand gegangen ist, das kann ihnen um die Ohren fliegen oder die Abläufe noch forcieren. Die Aussichten auf Geniestreiche sind eher gering”.

    Für mich sieht das alles so aus, als wenn ein Kind allein zuhaus den Wasserhahn abgebrochen hätte und dann mit Tesafilm, Sofakissen, ins Loch gesteckten Buntstiften, Knüllpapier und Spielzeugautos völlig hilflos versucht den austretenden Wasserschwall zu bändigen. Leider existiert kein Absperrhahn für radioaktive Zerfallswärme, doch Kühlen von außen mit Löschhubschraubern und Wasserwerfern sieht doch eher so aus, als versuchte man eine rot glühende 2000W E-Herdplatte auszupinkeln, die noch immer voll aufgedreht am Netz hängt.

    Erst weißer Qualm und dann schwarzer? – Das ist doch kein Konklave! Dass bloß irgendein Rest Bodenbelag schwelt, klingt nach dem vielen Meerwasser kaum plausibel. Das dürften schmelzende Brennstabreste in zerstörten Abklingbecken sein.

    Und dann war immer wieder von “harmlosen” Wasserstoffexplosionen die Rede. Bei der ersten (weißer Dampf, wegfliegendes Blechdach) mochte mans glauben. Doch was dann kam, sah absolut nicht mehr harmlos aus. Spätestens seit der pechschwarzen Pilzwolke habe ich den Eindruck, dass von den Abklingbecken über diesem Reaktor kaum noch was übrig sein dürfte – d.h. überhitzte Brennstabtrümmer und durch Kälteschock zerbröselte hochradioaktive Kernbrennstoffpellets überall in Landschaft und Meer verstreut. Kein Wunder dass die gemessene Strahlung steigt.

    – Sieht man nachts (Satellitenbild?) schon Cherenkov-blaues Leuchten in der Bucht?

    Der Widerspruch von 400°C Temperatur im Druckgefäß bei kaum Dampfdruck löst sich auf, sobald man zu akzeptieren beginnt dass der Kochtopf längst ein Loch hat. Wenn eine brennende Magnesiumfackel mittig in einer offenen leeren Flasche hängt und man Wasser hinein gießt, entsteht auch kein Druck wenn der Dampf durch den geborstenen Boden gleich wieder entweicht. Und dass man die mangelnde Kühlwirkung dann auf die Salzablagerungen schiebt (die durch Hitze und ionisierender Strahlung auch zur Bildung von Salzsäure führen und so die Inhaltsstoffe der Brennstabreste immer weiter in Lösung bringen) wirkt doch reichlich ratlos.

    – Ist Plutonium messbar?

    Dass TEPCO erst 10 millionenfach erhöhte Strahlung im Reaktorwasser verkündete und dann auf nur 100000fach korrigierte, klingt als wenn jemand von oben (Regierung??) zurück gepfiffen wurde um Panik zu vermeiden. Nun sagen sie wieder im TV, das sei ein kurzlebiges Jod-Isotop, was auf wieder einsetzende Kettenreaktion hindeutet.

    Das wirkt alles so, als wenn niemand mehr die Lage im Griff hat oder massiv vertuscht wird. Können Anwesende vor Ort überhaupt unterscheiden, ob es sich bei gemessener Strahlung nur (wie öffentlich behauptet) um übliche kurzlebige Spaltprodukte (Jod etc.) oder um verstreuten Kernbrennstoff (Uran, Plutonium) handelt? (Geigerzähler unterscheiden je nach Filter doch nur Alpha, Beta oder Gamma.) Um so kleine Mengen chemischer Elemente zu identifizieren, bräuchte man doch Massenspektrometer (großes Laborgerät), oder?

    (Wenn der langlebige Plutoniumstaub z.B. in Flüsse weht und von dort ins Trinkwasser gelangt, würde ggf. das ganze Wasserleitungsnetz Tokios unbrauchbar.)

    – Beton drauf?

    Wäre es nicht sinnvoller, die ganze Ruine unter feuerfestem Beton zu begraben statt zu kühlen wo längst nichts mehr zu retten ist?

  84. Susi sagt:
    #387

    @Michi #394: Das weiß ich durchaus. Mir ging es darum, dass das Vorhandensein von Radioaktivität mit dem (wieder) auftreten der Kernspaltung gleichgesetzt wurde. Oder anders formuliert: radioaktive Strahlung kommt nur dann vor wenn Kernspaltung stattfimdet. Und das ist falsch. Kernspaltung und normaler Kernzerfall haben wenig miteinander zu tun.

  85. ungeBILDed sagt:
    #388

    Die von mir gesuchten Daten #360 aus dem Areva Dokument #319 kann ich in der Auflistung von #401 wiederfinden.
    Aber auch die 2.te Quelle schweigt sich über Ihre Quellen aus.

  86. Tom sagt:
    #389

    @cyberyogi

    In 319 ist ein gutes Dokument, um die Kühlung zu verstehen, ich habe mich auch die ganze Zeit gefragt, wie sie Wasser in den Druckbehälter bekommen, wenn zuerst keine Hochdruckpumpen zur Verfügung standen. Der Link http://www.scribd.com/doc/51564602?secret_password=th7hw1mmpjwnfmd0mbj und man sieht auf P.11, die Funktionsweise der Notkühlung. Die Brennstäbe erwärmen das Wasser, Dampf treibt eine Notturbine an, diese eine HPI (High Pressure Injektion) Hochdruckpumpe und diese speist aus dem unteren Ring Wasser in den Druckbehälter nach. Das ganze funktioniert fast ohne Elektrik/Elektronik. Einzig das Stellventil muss angesteuert werden und die Komponenten der Messtechnik dazu. Daher funktionierte das wohl auch recht lange mit Batteriebetrieb. Der Dampf aus der Turbine kondensiert wieder und sammelt sich im Speicherring. Das ganze funktioniert so lange, bis der Dampf nicht mehr kondensieren kann. Das dürfte bei Temperaturen an die 100 °C dann kritisch werden bzw. die Effektivität dürfte gegen Null gehen. Dies muss dann auch irgendwann eingetreten sein. Leider liegen viel zu wenig Informationen vor, ob man hier von Anfang an mit Hochdruck an einer Alternativ-Kühlung, sprich Instandsetzung des Notkühlsystems (nicht das stümperhaft anmutendede bespritzem mit Wasser von außen)gearbeitet hat, oder man hier erst einmal gar nicht gecheckt hat, was ins Haus steht.

    Ich bin mir aber sicher, sie werden alles versuchen, um hier die Sache in den Griff zu bekommen. Den Stolz den Japaner darf man hier nicht unterschätzen.

    Ich weiß nicht, ob man durch Zubetonieren aus der Geschichte raus kommt. Solange die Teile noch Wärme erzeugen, wird das sicher nicht der beste Weg sein und diese Möglichkeiten werden ganz sicher auch abgewogen.

    Zu Prozessleitsystemen etc. kann ich Dir aus meinen Erfahrungen sagen, dass in unserer Forschungseinrichtung mit einigen Kontrollbereichen in Hinblick auf Sicherheit alles so ausgelegt ist, dass man es manuell übersteuern kann. Sprich man verlässt sich aus Sicherheitsgründen nicht auf SPSen alleine, es gibt immer eine Notbedienebene und das ist auch gut so (und nein, ich bin kein Gegner von moderner Elektronik, im Gegenteil).

  87. H.D. sagt:
    #390

    Eine part. Kernschmelze in Block 2 wird mittlerweile eingeräumt,
    begründet mit den erhöhten Messwerten.

    Müsste es aber nicht vielmehr heißen, auf Grund der gemessenen
    Isotope, müssen wir von einer unkontrollierten part. Kernspaltung
    ausgehen, die wir uns nur als Folge einer part. Kernschmelze erklären können ?

  88. Eng sagt:
    #391

    Eine Präsentation der Systemwerte der einzelenen Reaktoren. Interessant vor allem jeweils die Diagramme rechts daneben mit den Aufzeichnungen der Druck- und Temperaturwerte der letzten Tage. Leider sind die Diagramme etwas klein, aber vielleicht kennt ja jemand einen Link zu den Originaldiagrammen.
    http://www.slideshare.net/iaea/fukushima-reactors-1-6-pressure-temperature

  89. H.D. sagt:
    #392

    @ENG
    was sagen dir die 2 Tage alten Diagramme ?
    hier eins von Block 1 von heute.
    http://up.picr.de/6682878tiv.jpg
    die Werte, findest du übrigends dort:
    http://www.nisa.meti.go.jp/english/index.html
    aktueller dort:
    http://www.nisa.meti.go.jp/

  90. Willi sagt:
    #393

    @Tom 404: Wenn es so funktionieren würde, dann müsste man ja nicht immer mehr Wasser nachpumpen. Es wird ja nun schon über 10 Tage Wasser dort hineingepumpt und die Brennstäbe liegen angeblich immer noch frei. Es ist viel wahrscheinlicher, dass sie einfach das kleiner Übel gewählt haben und das kontaminierte Wasser ins Meer pumpen um eine weitere Eskalation der Situation zu verhindern. Das Wasser aus dem Keller pumpen sie ja auch ins Meer. Und ich muss hier jeden Pups als radioaktiven Sondermüll deklarieren.

  91. Tom sagt:
    #394

    @Willi

    Diese Art der Kühlmethode funktioniert ja auch nur eine begrenzte Zeit, dem Areva Skript zu Folge ist nachher ja der Druck enorm angestiegen und es gab dann die Wasserstoffexplosionen. Dieses Kühlsystem stand und steht aber seither nicht mehr zur Verfügung, so dass hier extreme Beschädigungen vorliegen werden. Was bei der Wasserstoffexpplosion alles beschädigt wurde, was vorher noch nicht beschädigt war, verbirgt sich uns leider.

    Man konnte die Kondensationskammer nicht mehr mit Süßwasser nachfüllen, die Infrastruktur dazu war zersört, was dringend nötig gewesen wäre, statt dessen muss man da wohl nach der Explosion dann Salzwasser in die Kondensationskammern reingepumpt haben, wenn die Angaben bei Areva stimmen.

    Ohne Hochdruckpumpen wird man in den Reaktordruckbehälter kein Wasser rein bekommen, das war auch die ganze Zeit meine Frage, siehe oben. So wie es aussieht hat man nur ständig das Containment geflutet und somit den Reaktordruckbehälter von außen gekühlt. Es ist anzunehmen, dass dieses Wasser im Austausch dann immer ins Meer geflossen ist.

    Ich denke, dass nun fieberhaft versucht wird das HPI irgendwie wieder in Betrieb zu nehmen, damit die Brennstäbe, oder was davon noch übrig ist, wieder mit Wasser zu versorgen. Sollte das gelingen ist die nächste Frage, was machen sie mit diesem Wasser dann, das dürfte dann hochgradig radioaktiv belastet sein. Das hier ein stabiler geschlossener Kühlkreislauf zu stande kommt, kann ich mir ehrlich gesagt nicht vorstellen.

    Schau Dir mal das Skript an, scheint mir schlüssig zu sein.

  92. Andi sagt:
    #395

    In Seattle haben Forscher der Universität die dort ankommenden Winden auf radioaktive Isotope untersucht – und ein paar Dinge festgestellt: http://www.technologyreview.com/blog/arxiv/26571/ (Danke, Thomas!)

  93. CMD sagt:
    #396

    Vielen Dank fuer diesen, auch fuer Nicht-Physik’ler verstaendlichen, Beitrag!
    Locker geschrieben, leicht bekoemmlich und dennoch saettigend…

    Und dank des “Bonus-Track” sehe ich meine Fructoseintoleranz nun auch mit anderen Augen;-)

  94. Eng sagt:
    #397

    @H.D.: Danke, habe natürlich die aktuellen Diagramme gesucht. Wo und wie kann man auf die Diagramme zugreifen? Auf der NISA Seite habe ich nichts gefunden.

  95. Andi sagt:
    #398

    @Eng: Die stehen immer im NISA-Bericht in einer Tabelle, und werden mit Iterationen von N (wie in »the Nth Release«) aktualisiert. Bisher hab ich noch keine maschinenlesbare, in einem Dokument kombiniert dargestellte Version der Werte gefunden.
    Wenn du ein Google-Spreadsheet anlegst und es für alle freigibst, dann werden sicherlich welche mit dem Befüllen helfen ;).

  96. Matthias sagt:
    #399

    Ich würde mich gerne Willys Frage aus #399 anschließen: „Wie belastet ist eigentlich das Wasser, wenn es in einen normalen und intakten RDB war?“ Könnte man, vernünftige Messwerte vorausgesetzt, aus der Differenz zum „Normalzustand“ schließen, in welchem Zustand der Reaktorkern ist?

    Noch eine Frage, nicht wirklich physikbezogen, aber hier haben ja einige Beitragende Erfahrungen mit großen Anlagen: Wäre es bei uns auch so, dass der Betreiber (wie Tepco) die Hoheit über das Kraftwerk behielte? Oder würden bei uns Katastrophenschutz, BfS oder andere Stellen den havarierten Reaktor „übernehmen“? // Wenn das zu weit wegführt, bitte einfach streichen.

  97. Mechthild sagt:
    #400

    @Eng 236:
    Ich frage mich, ob das in Block 6 eingesetzte Notstromaggregat, das die Kühlung der Abklingbecken von 5 und 6 “notdürftig wiederherstellen konnte”, erst dorthin geschafft werden musste oder bereits dort war. Falls es Teil der Notstrom-Ausstattung des Reaktors war, erhebt sich die Frage, wieso das Aggregat den Tsunami überlebt hat. Block 6 scheint ja etwas moderner zu sein, jedenfalls hat er mehr Leistung. Warum klappte dort, was in Block 4 nicht möglich war ? Lag es an der Entfernung zu den Havarie-Standorten, am Alter oder am verbauten Sicherheitsniveau ?

    Dies mag in der akuten Notlage als eine eher akademische Frage erscheinen, doch ich finde es sehr relevant für die Lehre, die Ingenieure und Aufsichtsbehörden weltweit aus dieser Tragodie ziehen können. Die Notstromauslegung eines AKWs ist zentral für die Sicherheitsbeurteilung. Nicht umsonst hat die Bundesregierung gerade die deutschen AKWs vom Netz genommen, bei denen es konkrete Szenarien für den gleichzeitigen Ausfall sämtlicher Notstromgeneratoren gibt.

    Sollte die Vermutung zutreffen, dass es möglich gewesen wäre, die 13 ausgefallenen Notstromdiesel der Blöcke 1-5 durch Sicherheitsnachrüstung auf den Stand von Block 6 zu bringen, hätte dies weitreichende Konsequenzen für die andern Ortes zu ziehenden Lehren. Immerhin entziehen sich solche “common cause failures” bisher jeder Wahrscheinlichkeitsrechnung, während kosten-bedingt unterbliebene Sicherheitsnachrüstungen durchaus kalkulierbar sind.

    Wer nähere Infos zur Notkühlung von 5 und 6 ?