Artikel „Warum ich wegen der japanischen Kernkraftwerke nicht besorgt bin“

Ein Wort vorab (am 16.3., also eigentlich Update 4): Die Ereignisse haben die in diesem Artikel geäußerten Voraussagen leider überholt. Ich lasse ihn dennoch unverändert stehen, denn er ist vielfach verlinkt. Der ursprüngliche englische Artikel wurde mittlerweile auf den MIT NSE Nuclear Information Hub umgezogen, wo nun auch die neueren Ereignisse nach jeweiligem Kenntnisstand (von Studenten der Kerntechnik) erklärt werden.


Dies ist eine Übersetzung des englischen Artikels von Dr. Josef Oehmen (Twitter), der am 13.3. meistgetweetete Artikel des Webs.

Ein Englischlehrer aus Australien lebt in Japan. Er fragt seinen entfernten Verwandten Josef Oehmen um Rat, wie er die Vorfälle im japanischen Kernkraftwerk besser einschätzen könne, und Josef schreibt ihm ein langes Email als Antwort. Dieses Email postet der Englischlehrer auf einem Blog, und so entstand der Original-Artikel, den ich übersetzt habe.

Josef Oehmen schildert und bewertet als Wissenschaftler die Vorgänge im den japanischen Kernkraftwerk und hat mir gestattet den Text zu übersetzen und zu veröffentlichen.

Inhaltlich möchte ich seinen Text weitgehend unkommentiert lassen, auch wenn mir einige Teile seiner Bewertungen nicht gefallen. Denn natürlich ist ein solcher Unfall mindestens für die evakuierten Anwohner mehr als bedauerlich, und allemal für die verletzten Mitarbeiter. Außerdem sind mir z.B. widersprüchliche Informationen untergekommen zu der Frage, ob der Reaktor über einen Kernfänger („core catcher“) verfügt oder nicht. Was freilich nicht zwangsläufig bedeutet, dass im Artikel unzutreffende Fakten behauptet werden. Ich halte den Text insgesamt für aufklärend genug, als dass ich ihn hier veröffentliche.

Ich selbst bin kein Physiker und habe den Text rasch übersetzt. Wer die Übersetzung verbessern möchte, kann dies gerne tun und mit eine Mail schreiben an mail ät petereich.com. Ich werde dann Zugang gewähren zu einem Google-Doc, wo wir die Übersetzung gemeinsam verbessern können.

Update 1: Die TAZ bezieht sich in einem Kommentar auf meine Übersetzung. Das in meinen Augen überraschende und interessante Fazit des Kommentars:

In Deutschland geht man inzwischen auf allen Seiten des politischen Spektrums davon aus, dass Fukushima das Ende des Atomzeitalters besiegelt – die Kernenergie sei schlicht nicht beherrschbar. Viele Ingenieure sehen das vermutlich anders: Gerade Fukushima könne beweisen, dass auch unter extremsten Bedingungen ein Unfall in einem Atomkraftwerk beherrschbar sei. Vermutlich ist beides richtig, je nach Blickwinkel.

Update 2: (14.3., 21:30h) Ich habe die Übersetzung nun noch ein zweites Mal durchgesehen und an einigen Stellen verbessert, Hervorhebungen und die Links eingefügt.

Update 3: (15.3., 16:35h) Server war down und Blog unerreichbar. Läuft nun wieder. Danke für die Hinweise.

Und hier ist der Artikel:


Josef Oehmen: Warum ich wegen der japanischen Kernkraftwerke nicht besorgt bin

Ich schreibe diesen Text (am 12. März), um dich etwas zu beruhigen im Hinblick auf die Probleme mit der Sicherheit japanischer Kernreaktoren. Eines vorab: die Lage ist ernst, aber unter Kontrolle. Und dieser Text ist lang! Aber du wirst nach dem Lesen dieses Artikels mehr über Kernkraftwerke wissen, als alle Journalisten der Welt zusammen.

Es gab und wird keine signifikante Freisetzung von Radioaktivität geben.

Mit „signifikant“ meine ich eine Strahlendosis, die höher ist, als die bei einem normalen Langstreckenflug oder durch das Trinken von einem Glas Bier, das aus einer Gegend mit natürlich höherer Radioaktivität kommt.

Ich habe jede Pressemitteilung über den Vorfall seit dem Erdbeben gelesen. Und es gab keinen einzigen (!) Bericht, der präzise und fehlerfrei war (und ein Teil dieses Problems ist auch die Qualität der japanischen Krisenkommunikation). Mit „fehlerfrei“ meine ich nicht den tendenziösen Anti-Atomkraft-Journalismus – er ist eine normale Erscheinung in diesen Tagen. Mit „fehlerfrei“ meine ich vielmehr eklatante Fehler in Physik und Naturwissenschaft sowie grobe Fehlinterpretation von Tatsachen aufgrund eines offensichtlichen Mangels an fundamentalen und einfachem Verständnis der Art und Weise wie Atomreaktoren gebaut und betrieben werden. Ich habe einen dreiseitigen Artikel auf CNN gelesen, wo jeder einzelne Absatz fehlerhaft war.
Wir müssen uns einigen Grundlagen zuwenden, bevor wir dazu kommen, was gerade in Japan passiert.

Der Bau der Kernkraftwerke in Fukushima

Die Kernkraftwerke in Fukushima sind so genannte Siedewasserreaktoren (auch SWR genannt). Sie funktionieren ein wenig wie ein Schnellkochtopf. Der Kernbrennstoff erhitzt Wasser, das Wasser beginnt zu kochen, es entsteht Wasserdampf, und dieser Dampf treibt Turbinen an, die elektrischen Strom erzeugen. Der Dampf wird anschließend abgekühlt, er kondensiert und wird wieder zu Wasser, das dann eine weitere Runde im Kreislauf nimmt und erneut vom Kernbrennstoff erhitzt wird. Dieser Schnellkochkopf arbeitet bei einer Temperatur von etwa 250 Grad Celsius.

Der Kernbrennstoff ist Uranoxid. Das ist eine Keramik mit sehr hohem Schmelzpunkt von etwa 3.000 Grad Celsius. Der Brennstoff wird in Form von kleinen Pellets hergestellt (das sind kleine Zylinder in der Größe von Lego-Steinen). Diese Stücke werden dann in eine lange Stange gefüllt, das aus der Metall-Legierung Zircaloy besteht und anschließend dicht verschlossen wird. Zircaloy beginnt bei etwa 2.200 Grad Celsius zu schmelzen. Diese Stangen werden Brennstoffhüllen genannt. Diese Brennstäbe werden nun zu größeren Einheiten zusammengefasst und in den Reaktor eingeführt. Alle diese Pakete zusammen werden als „der Kern“ genannt.

Der Zircaloy-Behälter ist der erste Sicherheitsbehälter („erstes Containment“). Es trennt den radioaktiven Brennstoff vom Rest der Welt.

Der Kern befindet sich im Druckbehälter. Das ist der Schnellkochtopf, von dem wir eben sprachen. Der Druckbehälter ist der zweite Sicherheitsbehälter („zweites Containment“). Es ist ein rubuster Topf, der dazu entworfen wurde, um den Kern bei Temperaturen von mehreren Hunder Grad Celsius sicher zu halten. Das entspricht den Szenarien, wenn die Kühlung irgendwann wieder hergestellt sein wird.

Die gesamte „Hardware“ des Kernreaktors – der Druckbehälter, alle Rohrleitungen, Pumpen und Kühlmittelvorräte (Wasser) sind vom dritten Sicherheitsbehälter („drittes Containment“) umgeben. Der dritte Sicherheitsbehälter ist eine hermetisch (luftdicht) verschlossene sehr dicke Kugel, hergestellt aus dem stärksten Stahl und Beton. Dieses dritte Containment wurde geplant, gebaut und gestestet um nur einen einzigen Zweck zu erfüllen: um auf unbestimmte Zeit einer kompletten Kernschmelze standzuhalten. Aus diesem Grund befindet sich im dritten Sicherheitsbehälter unter dem Druckkessel (dem zweiten Sicherheitsbehälter) ein großes und dickes Betonbecken. Dies ist der sogenannte Kernfänger („core catcher“). Falls der Kern schmilzt und der Druckbehälter platzt (und eventuell elbenfalls schmilzt), wird der Kernfänger den geschmolzenen Brennstoff und alles andere auffangen. Er ist üblicher Weise so gebaut, dass der Brennstoff sich flächig verteilt und somit schneller abkühlt.

Dieser dritte Sicherheitsbehälter ist wiederum umgeben vom Reaktorgebäude. Das Gebäude ist eine Hülle, die das Wetter fernhält, aber keine Funktion bei der Zurückhaltung von Radioaktivität hat. (Dies ist der durch die Explosion beschädigte Teil, aber mehr dazu später.)

Grundlegendes zur Kernreaktion

Die Uran-Brennelemente erzeugen Wärme durch Kernspaltung. Große Uran-Atome werden dabei gespalten in kleinere Atome. Das erzeugt Wärme, und es entstehen Neutronen (eines der Teilchen, aus denen Atome bestehen). Wenn ein solches Neutron ein anderes Uran-Atom trifft, spaltet es dieses, und weitere Neutronen entstehen, und so weiter. Dieser Prozess wird nukleare Kettenreaktion genannt.

Wenn man nun einfach eine Menge solcher Brennstäbe nebeneinander packt, dann würde eine solche Kettenreaktion schnell zu einer Überhitzung führen, und nach etwa 45 Minuten würden die Brennstäbe schmelzen und damit eine Kernschmelze stattfinden. Ich möchte an dieser Stelle darauf hinweisen, dass der Kernbrennstoff in einem Kernkraftwerk niemals eine nukleare Explosion auslösen kann, wie sie zum Beispiel bei einer Atombombe stattfindet. Eine Atombombe zu bauen ist sogar sehr kompliziert (frage den Iran danach). Die Explosion seinerzeit in Tschernobyl war verursacht durch einen übermäßigen Druckaufbau, einer Wasserstoff-Explosion und dem Bruch aller Sicherheitsbehälter und trieb geschmolzenes Kernmaterial in die Umwelt (eine „schmutzige Bombe“). Warum das in Japan weder stattfand noch passieren wird – dazu später mehr.

Um eine nukleare Kettenreaktion zu steuern, verwenden die Betreiber des Reaktors so genannte Steuerstäbe. Diese Steuerstäbe absorbieren die Neutronen und stoppen die Kettenreaktion augenblicklich. Ein Kernreaktor ist so gebaut, dass im Normalbetrieb alle Steuerstäbe herausgezogen sind. Das Kühlwasser transportiert alle entstehende Wärme in der Menge weg, wie der Kern sie produziert (und verwandelt verwandelt sie in Dampf und Elektkrizität). Und es gibt einen großen Spielraum rund um die normale Betriebstemperatur von 250 Grad Celsuis.

Die Herausforderung besteht darin, dass selbst nach dem Einführen der Stäbe und dem Stoppen der Kettenreation, der Kern weiterhin etwas Wärme produziert. Die Kettenreaktion des Uran ist gestoppt, aber das Uran hatte bei seiner Spaltung einige radioaktive Spaltprodukte geschaffen. Dies sind vor allem Cäsium- und Jod-Isotope, also radioaktive Varianten dieser Elemente, die bald selbst in kleinere Atome zerfallen und dann nicht länger radioaktiv sein werden. Diese Elemente zerfallen also noch und produzieren dabei weiter Wärme. Weil sie selbst aber nicht länger aus dem Uran entstehen (das Uran hörte ja auf zu zerfallen, seit die Kontrollstäbe eingeführt wurden), werden sie weniger und weniger, und so kühlt der Kern ab im Zeitraum von einigen Tagen, bis diese Zwischenelemente irgendwann alle zerfallen sind.

Diese Nachzerfallswärme ist es also, worüber man sich momentan Sorgen macht.

Die erste Art von radioaktivem Material sind also das Uran in den Brennstäben sowie die Spaltprodukte, in die das Uran zerfällt (Cäsium und Jod) – beides befindet sich in den Brennstäben.

Es entsteht aber noch eine zweite Art von radioaktivem Material, und zwar außerhalb der Brennstäbe. Der große Hauptunterschied vorweg: diese radioaktiven Stoffe haben eine sehr kurze Halbwertszeit und zerfallen darum schnell in weitere und nicht-radioaktive Stoffe. Mit „schnell“ meine ich innerhalb von Sekunden. Wenn also solches radioaktives Material in die Umwelt gelangen, dann: ja, es wurde Radioaktivität freigesetzt, aber auch: nein, es ist überhaupt nicht gefährlich. Warum? Weil du nur „R-A-D-I-O-N-U-K-L-I-D“ zu buchstabieren brauchst, und schon werden die Stoffe harmlos sein, denn sie sind bereits ins nicht-radioaktive Elemente zerfallen. Diese radioaktiven Elemente sind N-16, die radioaktiven Isotope (Arten) von Stickstoff (Luft). Die anderen sind Edelgase wie Argon. Aber woher stammen sie? Wenn das Uran zerfällt, dann entsteht ein Neutron (siehe oben). Die meisten dieser Neutronen treffen andere Uran-Atome und halten damit die Kettenreation am Laufen. Aber einige der Neutronen verlassen den Brennstab und treffen auf ein Wassermolekül oder auf die Luft, die sich im Wasser befindet. Dabei kann ein nicht-radioaktives Element das Neutron einfangen. Es wird damit radioaktiv. Aber wie oben beschrieben, wird es das Neutron schnell (binnen Sekunden) verlieren und wieder in seinen ursprünglichen Zustand zurück kehren.

Diese zweite Art von Radioaktivität ist sehr wichtig wenn wir später davon sprechen, dass Radioaktivität in die Umwelt gelangen kann.

Was in Fukushima passiert ist

Ich werde versuchen die wichtigsten Fakten zusammenzufassen. Das Erdbeben, das Japan getroffen hat, war 5 Mal stärker als das schlimmste Erdbeben, dem standzuhalten das Kernkraftwerk kontruiert wurde (die Richterskala ist logarithmisch; der Faktor zwischen 8,2, wofür die Anlage gebaut wurde, und den eingetretenen 8,9 ist 5 und nicht 0,7). Also eine erste Gratulation an die japanischen Ingenieure, weil alles [dem Erdbeben] standgehalten hat.

Als das Erdbeben mit 8,9 stattfand, schalteten sich die Reaktoren automatisch ab. Innerhalb von Sekunden nach dem Beginn des Erdbebens wurden die Kontrollstäbe in den Kern eingeführt und die nukleare Kettenreaktion des Urans stoppte. Nun musste das Kühlsystem die Restwärme abtransportieren. Die Menge der Restwärme beträgt etwa 3% der Wärmelast unter Normalbetrieb.

Das Erdbeben zerstörte die von außen kommende Stromversorgung des Kernreaktors. Das ist einer der gefährlichesten Unfälle für ein Kernkraftwerk, und dementsprechend wird viel Aufmerksamkeit darauf verwendet, den Umgang mit einem solchen Black-Out zu planen. Es wird Strom benötigt um die Kühlpumpen zu betreiben. Weil aber das Kraftwerk selbst herunter gefahren wurde, kann es selbst keinen Strom mehr erzeugen.

Für eine Stunde liefe die Dinge nach Plan. Eine Gruppe von mehreren Diesel-Notstrom-Generatoren sprang an und produzierte die benötigte Elektrizität. Dann kam der Tsunami und war viel größer als die Leute ihn erwarteten, als sie das Kraftwerk geplant hatten. Der Tsunami zerstörte alle diese Backup-Dieselgeneratoren.

Wenn ein Kernkraftwerk geplant wird, verfolgen die Ingenieure eine Philosophie, die „Verteidigung in Tiefe“ (Defense of Depth) genannt wird. Sie bedeutet, dass man erstmal jedes Teil so baut, dass es der schlimmsten denkbaren Katstrophe widerstehen kann, um dann das Kraftwerk dann so zu kontruieren, dass es trotz Ausfall eines jeden Teiles weiter funktioniert (ein Ausfall, von dem man angenommen hatte, das er niemals eintritt). Ein Tsunami, der alle Backup-Generatoren zerstört, ist ein solches Szenario. Die letzte Verteidigungslinie besteht darin, dass alles vom dritten Sicherheitsbehälter umschlossen wird (siehe oben), so dass alles im Reaktor zusammengehalten wird, egal wie groß das Chaos ist, egal ob die Kontrollstäbe eingeführt sind oder nicht, egal ob der Kern geschmolzen ist oder nicht.

Als die Diesel-Generatoren ausgefallen waren, wechselten der Reaktor-Betreiber zu Notfall-Batteriestrom. Die Batterien sind als eines der Backups eines Backups konstruiert, um die Stromversorgung der Kühlung des Kerns für 8 weitere Stunden sicherzustellen. Und sie haben funktioniert.

Innerhalb dieser 8 Stunden muss für das Kernkraftwerk eine andere Stromquelle gefunden werden, mit der es verbunden wird. Das Stromnetz war jedoch durch das Erdbeben zerstört. Die Diesel-Generatoren waren vom Tsunami zerstört. Darum wurden fahrbare Diesel-Generatoren herangeschafft.

Und an dieser Stelle begannen die Dinge ernsthaft schief zu gehen. Die externen Generatoren konnten nicht mit dem Kraftwerk verbunden werden (die Stecker passten nicht). Nachdem die Batterien verbraucht waren, konnte darum die Restärme nicht länger abtransportiert werden.

An dieser Stelle beginnen die Betreiber einem Notfallplan zu folgen, der eintritt im Fall eines „Kontrollverlustes der Kühleinheit“. Dies ist wiederum ein Schritt entlang der „Verteidigung in Tiefe“. Die Stromversorgung der Kühlsysteme hätte niemals komplett ausfallen dürfen, aber sie tat es, und so begann der Rückzug auf die nächste Verteididungslinie. All dies, wie sehr es uns auch schockiert, ist ein Teil des tagtäglichen Trainings, das man als Betreiber durchläuft, bis hin zur Handhabe einer Kernschmelze.

Zu diesem Zeitpunkt begannen die Menschen von einer Kernschmelze zu sprechen. Denn am Ende des Tages, wenn die Kühlung nicht wiederhergestellt werden kann, wird der Kern schließlich schmelzen (nach Stunden oder Tagen), und in dieser letzten Verteidigungslinie würden der Kernfänger und das dritte Containment ins Spiel kommen.

Aber das Ziel war es in diesem Moment erstens den Kern unter Kontrolle zu behalten während er sich erhitzte, und außerdem den zweiten Sicherheitsbehälter (den Druckbehälter) so lange wie möglich intakt und operativ kontrollierbar zu behalten, um den Ingenieuren die Zeit zu geben, das Kühlsystem zu reparieren.

Weil die Kühlung des Kerns so wichtig ist, besitzt der Reaktor eine Vielzahl von Kühlsystemen, und jedes davon in mehreren Versionen (das Wasserreinigungssystem des Reaktors, die Nachwärmeabfuhr, die Isolierung des Reaktorkerns, die Standby-Flüssigkeitskühlung und die Notfall-Kühlsysteme des Reaktorkerns). Welche davon aufielen und welche davon funktionierten ist zum momentanen Zeitpunkt nicht klar.

Also stelle dir vor, unser Schnellkochtop steht weiterhin auf dem Herd, die Platte ist zwar auf niedriger Stufe, aber sie ist angeschaltet. Die Betreiber nutzen jedes Kühlsystem, das ihnen zur Verfügung steht, um so viel Wärme abzutransportieren wie möglich, aber der Druck steigt dennoch an. Die Prorität besteht nun einerseits darin, das Funktionieren des ersten Sicherheitsbehälters zu garantieren (also die Temperatur der Brennstäbe unterhalb von 2.200 Grad Celsius zu halten), und andererseits das Funktionieren des zweiten Sicherheitsbeälters, dem Druckbehälter. Um das Funktioneren dieses Druckbehälters (also das zweite Containment) zu gewährleisten, muss von Zeit zu Zeit Druck abgelassen werden. Weil die Möglichkeit dies zu tun so wichtig ist, hat der Reaktor 11 Druckablassventile. Der Betreiber begann an dieser Stelle also von Zeit zu Zeit Dampf abzulassen, um den Druck zu kontrollieren. Die Temperatur betrug in diesem Moment etwa 550 Grad Celsius.

Dies ist die Stelle, als erste Berichte über die austretende Radioaktivität hereinkamen. Ich glaube ich habe weiter oben klar gemacht, warum Dampfablassen zwar theoretisch dasselbe ist wie die Freisetzung von Radioaktivität, es aber weder gefährlich ist noch war. Weder der radioaktive Stickstoff noch die Edelgase bedrohen die menschliche Gesundheit.

Irgendwann während dieser Entlüftung kam es zur [ersten] Explosion. Sie ereignete sich außerhalb des dritten Sicherheitsbehälters (unserer „letzten Verteidiungslinie“) und dem Reaktorgebäude. Denke daran, dass das Reaktorgebäude keine Funktion hat die Radiaktivität einzudämmen. Es ist im Moment nicht ganz klar, was genau passiert ist, aber es ist wahrscheinlich folgendes Szenario: Der Betreiber entschied den Dampf nicht direkt in die Umwelt abzulassen, sondern zuerst in den Raum zwischen dem dritten Containment und dem Reaktorgebäude (um der Radioaktivität im Dampt mehr Zeit zu geben zu zerfallen). Das Problem ist bei so hohen Temperaturen, die der Kern zu dieser Zeit bereits erreicht hatte, dass sich Wassermolekühle in Wasserstoff und Sauerstoff trennen können – eine explosive Mischung. Und kam zu einer Explosion, und zwar außerhalb des dritten Sicherheitsbehälters, und das Reaktorgebäude drumherum wurde beschädigt.

Diese Art von Explosion führte damals zur Explosion von Tschernoby, jedoch trat sie damals innerhalb des Druckkessels auf (weil es schlecht konstruiert und nicht richtig betrieben worden war). Diese Gefahr war jedoch in Fukusima niemals gegeben. Das Problem der Wasserstoff-Sauerstoff-Bildung ist eine der größten Herausforderungen, wenn man ein Kernkraftwerk konstruiert (außer damals in der Sowjetunion), und darum wird der Reaktor in einer Art konstruiert und betrieben, dass es nicht innerhalb des Sicherheitsbehälters passieren kann. Es passierte außerhalb, was zwar auch nicht vorgesehen, aber ein mögliches Szenario und damit OK war, denn es stellte kein Risiko für den Sicherheitsbehälter dar.

Der Druck war also unter Kontrolle und es wurde Dampf angelassen. Wenn nun dein Topf weiter und weiter kocht, dann wird der Wasserstand weiter und weiter fallen. Der Kern ist bedeckt von mehreren Metern Wasser, damit genug Zeit bleibt (Stunden, Tage), bevor er anfängt trocken zu liegen. Sobald die Stäbe an ihrem oberen Ende aus dem Wasser ragen, werden die herausragenden Teile die kritische Temperatur von 2.200 Grad Celsius innerhalb von 45 Minuten erreichen. Dann würde das erste Sicherheitsbehältnis, die Zircaloy-Röhre, versagen.

Und genau dies begann zu passieren. Das Kühlsystem konnte nicht wiederhergestellt werden, bevor einiger (kleiner, aber immerhin) Schaden an der Hülle des Brennstoffs auftrat. Das Kernmaterial selbst war noch intakt, aber die es umgebendes Zircaloy-Hülle begann zu schmelzen. Was nun passiert, ist, dass einige Nebenprodukte des Uran-Zerfalls – radioaktives Cäsium und Jod – sich mit dem Dampf vermischten. Der wichtigste Teil, nämlich das Uran, war nach wie vor unter Kontrolle, weil die Uranstäbe bis zu 3.000 Grad Celsius standhalten. Der Nachweis von kleinen Mengen Cäsium und Jod im Dampf, der in die Atmosphäre gelangte, wurde bestätigt.

Es scheint dies war der Auslöser für den großen Plan B. Die kleinen Mengen Cäsium, die gemessen wurden, waren ein Hinweis für den Betreiber, dass das erste Sicherheitsbehältnis einer der Stäbe irgendwo defekt war. Der Plan A war das usprüngliche Kühlsystem des Kerns wiederherzustellen. Warum das nicht klappte, ist unklar. Eine mögliche Erklärung ist, dass der Tsunami auch das saubere Wasser für die planmäßige Kühlung zerstörte oder verschmutzte.

Das im Kühlsystem benutzte Wasser ist sehr sauber, entmineralisiert (ähnlich wie destilliertes Wasser). Der Grund dafür sauberes Wasser zu verwenden ist die oben erwähnte Aktivierung durch die Neutronen vom Uran: reines Wasser wird nicht sehr stark aktiviert, es bleibt praktisch frei von Radioaktivität. Schmutz oder Salz im Wasser absobiert die Neutronen schneller und wird damit stärker radioaktiv. Das hat keinerlei Auswirkung auf den Kern – ihm ist es egal womit er gekühlt wird. Aber es bereitet Probleme für den Betreiber und die Mechanik, wenn sie mit aktiviertem (also leicht radioaktivem) Wasser umgehen müssen.

Aber Plan A war gescheitert – die Kühlsysteme waren ausgefallen oder zusätzliches sauberes Wasser war nicht vorhanden – und so trat Plan B ein. Und es sieht so aus als wäre folgendes passiert:

Um eine Kernschmelze zu verhindern, begannen die Betreiber Meerwasser zu verwenden, um den Kern zu kühlen. Ich bin nicht ganz sicher, ob sie unseren Kochtopf damit füllten (den zweiten Sicherheitsbehälter), oder ob sie den dritten Sicherheitsbehälter fluteten und damit den ganzen Kochtopf eintauchten. Aber das ist für uns auch nicht relevant.

Entscheidend ist, dass der Kernbrennstoff nun abgekühlt wurde. Da die Kettenreaktion längst gestoppt war, wurde nur noch sehr wenig Restwärme produziert. Die große Menge an Kühlwasser, die verwendet wird, reicht aus, um diese Wärme aufzunehmen. Und weil es sich um eie große Menge Wasser handelt, produziert der Kern nicht mehr genug Wärme, um nennenswerten Druck zu erzeugen. Darüber hinaus wurde dem Wasser Borsäure zugesetzt. Borsäure ist eine „flüssige Steuerstange“. Welcher Zerfall auch immer passiert, das Bor wird die Neutronen einfangen und damit den die Abkühlung des Kerns zusätzlich beschleunigen.

Das Kraftwerk kam einer Kernschmelze nahe. Nun ist das zu vermeidende Worst-Case-Szenario: wenn das Meerwasser nicht verwendet werden könnte, dann hätten die Betreiber weiterhin Dampf abgelassen, um den Druckaufbau zu verhindern. Der dritte Sicherheitsbehälter wäre dann komplett verschlossen worden, um den Kern schmelzen zu lassen ohne Radioaktivität freizusetzen. Nach der Kernschmelze hätte man einige Zeit abwarten müssen, bis die entstehenden radioaktiven Zwischenprodukte innerhalb des Reaktors zerfallen wären und alle radioaktiven Materialien auf der Oberfälche innerhalb des Sicherheitsbehälters angekommen wären. Das Kühlsystem wäre dann eventuell wiederhergestellt worden, und der geschmolzene Kern wäre auf eine moderate Termperatur gekühlt worden. Der Sicherheitsbehälter wäre dann innen gereinigt worden. Damit hätte eine schmutzige Arbeit begonnen, wenn der geschmolzene Kern vom Sicherheitsbehälter entfernt würde, die nun wieder festen Teile des Brennstoffes in Transportcontainer gepackt würden und zur Weiterverarbeitung abtransportiert würden. Abhängig von der Größe des Schadens würde das Kraftwerk entweder repariert oder abgebaut.

Nun, wohin bringt uns das nun? Meine Bewertung:

  • Das Kraftwerk ist nun sicher und wird sicher bleiben
  • Japan ist mit einem INES-Unfall der Stufe 4 konfrontiert: Kernunfall mit lokalen Auswirkungen. Das ist schlecht für die Betreiberfirma, aber sonst für niemanden.
  • Einige Radioaktivität wurde freigesetzt, als der Druckkessel gelüftet wurde. Alle Isotope von aktivierten Dampf sind verschwunden (zerfallen). Eine kleine Menge Cäsium wurde freigesetzt, so wie auch Jod. Wenn du auf der Spitze des Schornsteins des Kraftwerks gesessen wärst während der Entlüftung, dann solltest du nun vielleicht das Rauchen aufgeben, um zu deiner vorherigen Lebenserwartung zurück zu kehren. Das Cäsium und das Jod wurden auf das Meer getragen und werden nie wieder gesehen.
  • Es gab einige limitierten Schäden am ersten Sicherheitsbehälter. Das bedeutet, dass einige Mengen radioaktives Cäsium und Jod in das Kühlwasser gelangt sind, aber kein Uran oder anderes übles Zeug (das Uranoxid löst sich in Wasser nicht auf). Es gibt Einrichtungen im dritten Sicherheitsbehälter, mit denen das Kühlwasser behandelt werden kann. Das radioaktive Cäsium und Jod wird dort vom Wasser geschieden und schließlich als radioaktiver Abfall in einem Endlager gespeichert.
  • Das zur Kühlung verwendete Meerwasser wird zu einem gewissen Grad aktiviert sein. Weil die Kontrollstäbe vollständig eingeführt sind, wird es zu keiner Kettenreaktion des Urans kommen. Das bedeutet, dass die eigentliche nukleare Kettenreaktion nicht stattfindet, also auch nicht zur Aktivierung des Materials beiträgt. Die radioaktiven Spaltprodukte (Cäsium und Jod) sind mittlerweile fast alle zerfallen, weil die Uranspalung vor langer Zeit gestoppt wurde. Das reduziert die Aktivierung zusätzlich. Die Quintessenz ist, dass auf niedrigem Niveau das benutzte Meerwasser aktiviert wurde, was von den Reinigungsanlagen entfernt werden wird.
  • Das Meerwasser wird dann mit der Zeit durch normales Kühlwasser ersetzt.
  • Der Reaktorkern wird dann abgebaut und zu einer Weiterverarbeitung gebracht, nicht anders als bei einem normalen Wechsel der Brennstäbe.
  • Die Brennstäbe und das gesamte Kraftwerk werden auf mögliche Schäden untersucht. Das wird 4-5 Jahre dauern.
  • Die Sicherheitssysteme aller japanischen Kraftwerke werden modernisiert, damit sie einem 9,0 Erdbeben und Tsunami widerstehen können (mindestens).
  • Ich glaube das größte Problem wird eine längere Stromknappheit sein. Elf der 55 japanischen Kernreaktoren in verschiedenen Kernkraftwerken wurden abgeschaltet und müssen untersucht werden. Das wird die Kapazität der nationale Kernkraft um 20% reduzieren, wobei Kernkraft etwa 30% der nationalen Energiegewinnung ausmacht. Ich weiß nichts von den möglichen Konseqenzen bei den nicht direkt betroffenen Kernkraftwerken. Es werden vermutlich Gaskraftwerke bei der Abdeckung der Grundlast einspringen, die normalerweise dazu verwendet werden, Spitzenlasten abzudecken. Ich kenne mich nicht mit Japans Lieferkette von Gas, Öl und Kohle aus und damit, wie viele Schäden die Häfen Raffinerien, Lagerstätten und Transportsnetze genommen haben sowie das nationale Stromnetz. All das wird die Stromrechnung erhöhen und außerdem zu Stromknappheit führen während der Leistungssptzen sowie während des Wiederaufbaus in Japan.
  • All dies ist nur ein Teil einer viel größeren Herausforderung. Erste Hilfe muss sich nun mit Unterkunft, Trinkwasser, Nahrung, medizinischer Versorgung, Transport und Kommunikationsinfrastruktur sowie Stromversorgung befassen. In einer Welt der schlanken Lieferketten stehen wir in all diesen Bereichen vor einer großen Herausforderungen.

About Peter Eich

Mathematiker und Philosoph eigentlich, Seriengründer und Investor tatsächlich. Gründer von Inselhüpfen, Radweg-Reisen, Bikemap, Toursprung, Tourbook, Bodensee-Verlag, und Cyclesummit. Außerdem Referent, Immobilien-Investor, Pilot, NLP-Coach und Barista. Und meistens unterwegs.

28 comments

  1. vielen dank für diesen aufklärenden artikel, peter! danke für deine mühe ihn zu übersetzen, ich kann jetzt auf jeden fall gut schlafen! hier indonesien drehen irgendwie schon alle durch und beten. die ganzen nachrichten und vor allem tweets machen das alles schlimmer. daher haben mir die fakten hier jetzt echt sehr geholfen. bis in zwei wochen in deutschland?!

  2. “The plant is now safe and will stay safe”

    Another explosion, 2 deaths, 20+ injuries, 22 being treated for radiation poisoning with 190 more feared contaminated, US Navy retreating as they are being exposed over 60 miles away and now the cores being fully exposed and melting later – How wrong the author was!

  3. look into the news and see pictures of the completely exploded and destroyed powerplant

    i dont now what sense it makes to do a translating of a nuclear power advertising article like this

    btw: there is no 3th containment in this kind of reactors …

  4. Ops, die Kommentarfunktion war versehentlich deaktiviert. Eben bemerkt und wieder aktiviert. Hatte keinen tieferen Grund, war nur ein Versehen.

  5. Verblendung - Verblödung

    Das ist unglaublich wie man falsche Informationen liefern kann, indem man das Wichtigste einfach wegläßt. Hier schreibt jemand für eine Atomlobby und das MIT kürzte auf deren Seite bereits 4/5 Text weg.

    Hier wird getan als ob alles in der Luft verpufft. Jod und Strontion haben aber Halbweertzeiten von 8 Tagen bzw. 30 Jahren. Plutonium ist in minimalten Spuren hoch toxisch. Die Strahlenwerte in fFukushima sind bereits tödlich für die dortigen Arbeiter – wir werden es erleben. Das Umland ist bereits landwirdschaftlich nicht mehr zu gebrauchen. Das Kraftwerk wird in einen Sarkophag eingeschlossen werden müssen (Zur Erinnerung in Tschernobyl waren fast 600.000 Personen an den Arbeiten beteiligt) Und die Fische dort wird keiner mehr esssen können.

    Wie gesagt – das ist Volksverdummung hier!

  6. Hallo Peter,

    du schreibst, dass du deinen Artikel unverändert stehen lässt, obwohl die Ereignisse ihn mittlerweile überholt haben. Der Grund: Weil er so oft verlinkt ist.

    Ich hab diesen Link inzwischen leider auch von zwei verschiedenen Bekannten gemailt bekommen, weshalb ich mich jetzt per Kommentar äußere, weil es mich angesichts der Ereignisse in Japan echt betroffen macht.

    Findest du nicht, dass der Respekt vor den Menschen vor Ort am Reaktor (Ingenieure etc.), die bereits seit Tagen und in diesem Moment ihre Gesundheit, vielleicht sogar in der Folge ihr Leben auf’s Spiel setzen, um den wie du gewissermaßen in Vertretung publizierst „sicheren Reaktor“ noch so gut wie irgendwie möglich zu stabilisieren, verdient hätten, dass man diesen Texte jetzt nicht mehr weiter unkommentiert und nicht aktualisiert weiter verbreitest?

    Ich muss dir ganz ehrlich sagen, dass ich das zynisch finde und leider nicht besser, als die teils zugegebenermaßen sensationsheischende Berichterstattung in den westlichen Medien.

    Ich finde beides in diesen furchtbaren Tagen unangebracht und würde vorschlagen, dass wir uns alle gemeinsam mal zurückhalten und hoffen, dass das Desaster-Management von einigen tapferen Menschen vor Ort mit viel Glück ein noch verhältnismäßig glimpfliches Ende dieser Katastrophe, nach der ohnehin schlimmen Katastrophe, nehmen wird.

    Damit will ich natürlich nicht die Risiken dieser Technologie im Allgemeinen verharmlosen und generell auf Gut-Glück hoffen, aber mehr bleibt einem in dieser speziellen Situation nun leider mal nicht mehr zu tun. Über alles Weitere werden die Gesellschaften/ Länder dieser Welt ohnehin in Zukunft diskutieren, nachdem wir inzwischen in wenigen Jahrzehnten die statistisch gerechneten Restrisiken von Jahrzehntausenden erleben mussten. Übrigens in Harrisburg und Tschernobyl sogar komplett ohne Fremdeinwirkung , d.h. ohne Jahrhunderterdbeben, ohne verheerenden Tsunami, sondern einfach nur durch menschliche Fehler (und Systemfehler).

    Ich fände es toll von dir, wenn du diesen Artikel vor dem Hintergrund der aktuellen Entwicklungen entsprechen aktualisieren und nach den neuen Erkenntnissen einordnen würdest – aus Respekt vor den Menschen vor Ort. Denn zumindest für die Arbeiter vor Ort ist der Reaktor inzwischen alles andere als sicher, sondern eine lebensbedrohliche Gefahr geworden!

    Lass uns lieber alle gemeinsam die Daumen drücken und an die Menschen vor Ort denken. Ich möchte mir nicht vorstellen, wenn es meine Familienangehörige wären, die da gerade in Fukushima 1 als Ingenieure etc. gegen die Katastrophe kämpfen und dafür ihre eigene Gesundheit opfern!

    Ein nachdenklicher Gruß

  7. Selten so viel dumpfbackigen Blödsinn auf einem Haufen gelesen.

    Vielleicht solltest Du gleich nach Japan fahren und die „Brennstäbe auf Schäden untersuchen“.

    Und sowas lässt man als Unternehmer auf die Menschheit los? Wie blöd ist das denn?

  8. Diese Technik ist unverantwortlich und unbeherrschbar. Sogar „abgeschaltete“ Reaktoren können ohne wochenlange aktive Kühlung überhitzen und zur Kernschmelze führen, das liegt leider in der Natur der Sache!

    Diesen Oehmen sollte man an den Reaktor schicken, damit er dort löschen hilft.

  9. Das kleine Ich_bin_Ich

    Für alle, die es interessiert:
    http://de.wikipedia.org/wiki/Iod

    Nur als Beispiel, wie ernst man den Artikel nehmen darf. Immerhin braucht der Hr. Doktor im Minimum 8 Tage für die Buchstabierung eines Wortes…

    Ich für meinen Teil finde die Erklärungen der New York Times stimmiger:
    http://www.nytimes.com/interactive/2011/03/12/world/asia/the-explosion-at-the-japanese-reactor.html?ref=asia

  10. Frank Waltzdorf

    Dr. Oehmen hat schon recht mit dem was er schreibt. Das ganze ist auch keineswegs überholt sondern natürlich immer noch Stand der Dinge. Allerdings kamen die Probleme mit den Abklingbecken hinzu. Diese Abklingbecken verfügen leider über kein Containment. Und zum Reaktor, er besitzt natürlich keinen Core Catcher.

  11. Der Autor bemerkt eingangs:
    „Die Ereignisse haben die in diesem Artikel geäußerten Voraussagen leider überholt.“

    Warum bleibt der Artikel dann trotzdem ohne kritische Reflexion in dieser Form stehen?(Welche Voraussagen sind nicht eingetroffen? Was ist statt dessen passiert?)

    Weiter:
    „Inhaltlich möchte ich seinen Text weitgehend unkommentiert lassen, auch wenn mir einige Teile seiner Bewertungen nicht gefallen.“

    Geht es nicht etwas konkreter? Wäre nicht eine deutliche Distanzierung zu den teilweise erschreckend arroganten Behauptungen angebracht?

    und schließlich:
    „Ich halte den Text insgesamt für aufklärend genug, als dass ich ihn hier veröffentliche.“

    Woher diese Einschätzung, dass der Text aufklärend sei und nicht etwa gefährlich verharmlosend und dies womöglich ganz bewusst?
    Was ist mit den in vorherigen Kommentaren benannten fachlichen Fehlern des Textes? Der Text ist in meinen Augen mehr polemisierend als aufklärend!

    Der Autor räumt im nächsten Satz doch selbst ein, dass er kein Physiker ist und somit seine zuvor gegebene Einschätzung fachlich sicherlich nicht rechtfertigen kann. Das enthebt in nicht der Pflicht, seine Veröffentlichung kritisch zu reflektieren.

    Mein Fazit: Hier sonnt sich der Autor in der vermeintlichen Popularität des Netzes („vielfach verlinkt“, „meistgetweeteter Artikel“) und lässt dabei jeden Ansatz von kritischem und verantwortungsbewusstem Journalismus vermissen.

  12. Ich empfehle zu dem Thema folgendes Video anzuschauen. Ich denke, nach dem Video wird jeder seine Meinung von „nicht besorgt“ in „äußerst besorgt“ ändern.

    http://video.google.com/videoplay?docid=-2825657852636100497&hl=de

  13. Welche Verbindungen hat der Autor der Übersetzung mit der Siemens AG?

    Der Autor des Originalartikels ist offensichtlich Lohnschreiber für diesen Konzern: http://geniusnow.com/2011/03/15/the-strange-case-of-josef-oehmen/

  14. Bernd, ich kenne den Autor kaum besser als du und weiß weder hü noch hott. Aber „offentsichtlich“ ist das, was du behauptest jedenfalls nicht.

  15. Da bin ich ja beruhigt, dass doch nichts passiert ist und auch gar nichts passieren kann!
    Warum haben die Versager in Tschernobyl auch damals das Kühlsystem abgeschaltet, um die Funktion des Notsystems zu testen? Warum auch Sicherheitsübungen, wenn alles doch so sicher ist.
    Zum Glück haben wir ja die Atomenergie, ohne die wir heute kaum so gut leben könnten. OK, Zumindest nicht einige Firmen und deren Bosse. Ist es wahr, dass in Deutschland die AKWs nur zu gut 2% der möglichen Schadenssumme versichert sind. Also die Anlage selbst, damit die Investoren ruhig schlafen können? Ist es wahr, dass Atomstrom teurer ist als der teuerste Solarstrom, wenn man alle tatsächlichen Kosten verrechnen würde anstatt zu subventionieren (250Mrd Subventionen in Deutschland)?
    Wenn ich solche Texte lese muss ich immer ans Ohnsorg Theater denken, da heiraten am Schluss auch alle und sind glücklich bis an ihr jähes ende.
    Atomstrom ist tot sicher!

  16. Körrie Kantner

    Ganz egal, wasLeute für Expertisen haben.

    Toll, wenn die Schlauen uns Doofen sagen: „Ich habe jede Pressemitteilung über den Vorfall seit dem Erdbeben gelesen. Und es gab keinen einzigen (!) Bericht, der präzise und fehlerfrei war […] Mit „fehlerfrei“ meine ich vielmehr eklatante Fehler in Physik und Naturwissenschaft sowie grobe Fehlinterpretation von Tatsachen aufgrund eines offensichtlichen Mangels an fundamentalen und einfachem Verständnis der Art und Weise wie Atomreaktoren gebaut und betrieben werden.“

    Um dann im Weiteren zu behaupten:
    „Dies ist der sogenannte Kernfänger („core catcher“). Falls der Kern schmilzt und der Druckbehälter platzt (und eventuell elbenfalls schmilzt), wird der Kernfänger den geschmolzenen Brennstoff und alles andere auffangen. Er ist üblicher Weise so gebaut, dass der Brennstoff sich flächig verteilt und somit schneller abkühlt.“

    So weit, so toll. Doof nur, dass in Fukushima keine Core Catcher verbaut sind:

    „[…] In Kernkraftwerken des Typs AES-91 von Atomstroiexport wird erstmals standardmäßig ein Core-Catcher eingesetzt. Damit sind die beiden Reaktoren des chinesischen Kernkraftwerk Tianwan Anfang 2011 die weltweit einzigen aktiven Reaktoren mit einem Core-Catcher.“ (Quelle: de.wikipedia.org)

  17. Mag sein, dass weitere Negativ-Entwicklungen seit dem Artikel entstanden sind. Sicher sind auch Strahlenschaeden bei den fuer unser aller Sicherheit im Gefahrenbereich der Reaktoren um das „Einfangen“ der Entwicklung Bemuehten, weshalb diese Leute wahre Helden sind, an die wir uns hoffentlich dauerhaft erinnern werden.
    Dennoch ist der Bericht sachlich aufklaerend und bisher als einziger geeignet, die schlimmste Entwicklung, naemlich die ueberbordende Hiysterie der am weitesten vom Ort des Geschehens Lebenden wenigstens etwas zu normalisieren.
    Absolut toericht und nur allen hier Lebenden finanzielle Belastungen zum Vorteil der Histerieprofiteure aufbuerdend ist aber die wahlkampftaktische voreilende Abschaltung von 2/3 unserer AKWS, als lebten wir auch unmittelbar an einer Erdschollenbruchkante und einer Weltmeer-Tsunamie-Kueste.
    Es ist geboten klare Denke statt Hysterie allzu behende.

  18. „Die Menge der Restwärme beträgt etwa 3% der Wärmelast unter Normalbetrieb.“
    Dieser Satz erweckt beim flüchtigen den Eindruck, als sei der Rest an Energie ziemlich harmlos. 3% von 1000 MW sind aber 30 MW. Das ist z.B. die Wärme, die 15000 Elektroherdplatten produzieren, wenn sie auf Höchststufe geschaltet sind, oder die elektrische Energie, die eine Stadt mit etwa 60000 Einwohnern im Mittelwert benötigt. Diese gewaltige Energiemenge muss für lange Zeit „weggekühlt“ werden!

  19. Interessanter Artikel, vielleicht nicht fehlerfrei, aber schwer verständliche Vorgänge ansprechend und verständlich dargestellt.

    HALBWERTSZEIT der Schlussfolgerungen ist allerdings wirklich dramatisch kurz und zynisch ;)

    Blogger sind doch wirklich mindestens so quotengeil wie die „konventionelle“ Presse auch. Lohnte sich die Übersetzung für ein paar Links und nur 26 Kommentare? Incroyable!

  20. „The nuclear accident at Fukushima Daiichi is now rated as a level 7 „Major Accident“ on INES. Level 7 is the most serious level on INES and is used to describe an event comprised of „A major release of radioactive material with widespread health and environmental effects requiring implementation of planned and extended countermeasures“.“

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

    Der Autor ist vermutlich weiterhin nicht besorgt, weil es ihm in Wirklichkeit nicht um Aufklärung, sondern um Verblendung ging und geht. So mein Eindruck mittlerweile, da es weiterhin keine kritische Reflexion seitens des Blogbetreibers zu diesem Beitrag gibt.

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