Materialien für den Unterricht 22 Naturwissenschaften sozial

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e) Der Reaktorunfall in Tschernobyl
Tschernobyl eine Rückschau
Der Reaktorunfall von Tschernobyl und die daraus resultierende Kontamination in der Bundesrepublik
Von W. Weiss, A. Sittkus, H. Sartorius und H. Stockburger, Freihurg i. Br. *)
Einleitung
Am 26. April 1986 um 1.23 Uhr (Ortszeit)
ereignete sich im Block 4 des sowjetischen
Kernkraftwerks Tschernobyl ein
schwerer UnfalL der die Zerstörung des
Reaktors und eine erhebliche Radioaktivitätsfreisetzung
zur Folge hatte. In den
Tagen und Wochen danach waren nur wenige
Fakten über Ursache, Art, Ablauf
und Stärke des Unfalls verfügbar. Die Informationslage
verbesserte sich wesentlich
durch das IAEA-Expertentreffen Ende
August 1986 in Wien, wo Vertreter der
UdSSR eine umfangreiche Dokumentation
des damaligen Kenntnisstands vorlegten
[1] .•••
Die Anlage in Tschernobyl
In der UdSSR wurden 1985 insgesamt
14 Reaktoren des Typs RBMK-lOOO mit
einer Gesamtleistung von 14 GW cl betrieben.
Die Verfügbarkeit dieser Reaktoren
liegt im Mittel bei 80 %. Am Standort
Tschernobvl befanden sich zur Zeit des
Unfalls vi~r Reaktorblöcke dieses Typs
im Vollastbetrieb. Die Reaktoren des
Typs RBMK-I000 sind Siedewasser­
Druckröhrenreaktoren. Als Moderator
wird Graphit, als Kühlmittel (leichtes)
Wasser verwendet. Der Moderator von
insgesamt 1700 t Gewicht, der im Leistungsbetrieb
eine Temperatur zwischen
550 und 700°C besitzt. ist bei Luftzufuhr
und bei Temperaturen oberhalb 800 oe
brennbar. Die große räumliche Ausdehnung
des Reaktorkerns macht eine umfangreiche
Regelung des Neutronenflusses
notwendig. Der Einsatz eines Graphitmoderators
und Wassers als Kühlmittel
kann zu einem Störfallverhalten führen,
das unter bestimmten Voraussetzungen
* Dr. Wo~rgang Weiss, Leiter des Instituts für
Atmosphärische Radio(/ktil'ität des Bundesam­
'es für Zivi/schUl: (Rosastr. 9, 7800 Freiburg
i. Br.); Dr. A/bert Sillkus. his 1981 Leiter dieses
Tnstitws; Dip/. -Ph\'s. Hartmut SarlOrius lind
Dr. He/mlll Stockhurger, wissenschaftliche Mitarbeiter.
eine sich selbst verstärkende Leistungserhöhung
prinzipiell nicht ausschließt. Es
besteht deshalb die Vorschrift, den Reaktor
aus Sicherheitsgründen bei weniger als
20 % der Nennlast grundSätzlich nicht zu
betreiben. • • •
Die Chronologie des Unfallablaufs
Der Block 4 des Reaktors in Tschernobyl
sollte am 25. April 1986 wegen der
jährlich notwendigen Revision heruntergefahren
werden. Im Verlauf dieser Maßnahme
war ein Experiment an einer der
beiden Turbinen vorgesehen, das die Frage
beantworten sollte, oh die Rotationsenergie
der auslaufenden Turhine bei einem
Kühlmittelverlust-Störfall mit gleichzeitigem
Ausfall der Netzversorgung
kurzzeitig zur Energieversorgung der
Speisewasserpumpen verwendet werden
kann. Ein früherer Versuch dieser Art
hatte einige Modifikationen elektrotechnischer
Art nahegelegt. die nun getestet
werden sollten. Das im einzelnen schriftlich
festgelegte Experiment war als rein
"konventionell" eingestuft, eine Rückwirkung
auf den Reaktor seIhst nicht erwogen
worden.
Der zeitliche Ablauf des Unfalls wurde
von sowjetischer Seite im Detail rekonstruiert
und beschrieben: Der Block 4
wurde am 25. 4. 1986, 1.00 Uhr (Ortszeit),
planmäßig heruntergefahren. Um
14.00 Uhr war ein Teillastbetrieb von
50 % erreicht. der auf Anforderung des
Lastverteilers in Kiew - außerplanmäßig
- für ca. 9 Stunden aufrecht erhalten
werden mußte. Der zeitliche Ablauf des
Experiments mußte geändert werden. Eine
in Übereinstimmung mit der Planung
bereits durchgeführte Freischaltung des
Notkühlsystems wurde entgegen den Betriebsvorschriften
jedoch nicht rückgängig
gemacht. Um 23.10 Uhr erfolgte eine weitere
Leistungsreduktion mit dem Ziel eines
Teillastbetriebs von ca. 20-30 %,
d. h. knapp oberhalb des zulässigen Minimums.
Aufgrund eines Bedienungsfehlers
der Betriehsmannschaft am 26. 4. 1986,
0.28 Uhr, fiel die Reaktorleistung auf unter
1 % der Nennleistung ab, was eine
sofortige Reaktorabschaltung zur Folge
hätte haben müssen. Stattdessen wurde
versucht, die Reaktorleistung wieder zu
erhöhen. Dabei traten u. a. aufgrund des
komplexen Regelverhaltens des Reaktors
weitere Schwierigkeiten auf. Trotz
schwerwiegender Verstöße gegen die Betriebsvorschriften
konnte bis 1.00 Uhr eine
Leistungserhöhung auf nur 7 % der
Nennleistung erreicht werden. Die Anlage
selbst befand sich bereits zu diesem
Zeitpunkt in einem instabilen Zustand,
der eine~ sofortige Abschaltung erforderlich
gemacht hätte. Trotzdem wurde unter
Umgehung bzw. gezielter Ausschaltung
weiterer Sicherheitseinrichtungen schließlich
um 1.23 Uhr das geplante Experiment
eingeleitet. Die versuchsbedingte
Verringerung des Kühlmitteldurchsatzes
im Reaktorkern führte zunächst innerhalb
von 30 Sekunden zu einem Leistungsanstieg
auf ca .. 10 % Nennleistung. Die eingeleitete
Reaktornotabschaltung zeigte
keine Wirkung. Es kam vielmehr innerhalb
weniger Sekunden zu einer Leistungsexkursion
auf etwa das 100fache
der Nennleistung. Zwei bis drei Sekunden
danach wurde eine "Explosion" registriert,
deren Natur noch nicht geklärt ist.
Aufgrund der lokalen Aufheizung der
Brennelemente auf über 2000 °C kam es
nach sowjetischen Computersimulationen
des Unfallablaufs und Schätzungen zu einem
Üherdruckversagen und zu einer
starken Fragmentierung von etwa 30 fk
der Brennstäbe. Der Kontakt des aufgeheizten
Materials mit dem umgebenden
Wasser führte schließlich zu einer Dampfexplosion,
die die Zerstörung des Reaktors
und des Reaktorgebäudes zur Folge
hatte. Die nach der Zerstörung des Gebäudes
mögliche Konvektion von Luft
führte zum Brand des Graphitmoderators.
Nach sowjetischen Angaben wurden
in dieser Phase etwa 1 % des Inventars
der nicht-edelgasförmigen Radionuklide
des Reaktorkerns in Form von Brennstofffragmenten
freigesetzt und - infolge
des thermischen Auftriebs - bis in Höhen
über 1000 Meter verfrachtet. Die Freisetzung
am 26. April betrug etwa 25 % der
Gesamt-Freisetzung. • ••