Kernschmelze

Wie kommt es zur Kernschmelze?

Ursache für eine Kernschmelze ist in jedem Fall ein Ausfall des Reaktor-Kühlsystems. Hierdurch steigen die Temperaturen in den Brennstäben, die Uran oder Uran-Plutonium-Mischungen enthalten, an. Nicht nur die radioaktiven Materialien, sondern auch die stählernen Brennstab-Umhüllungen schmelzen, das zur Kühlung eingesetzte Wasser verdampft oder wird durch die Hitze in Wasserstoff und Sauerstoff getrennt.

Jedes Atomkraftwerk verfügt zwar über einen weiteren Schutzmantel aus Stahl um den Reaktorbehälter herum, aber auch dieser kann durch Explosionen zerstört oder von der heißen radioaktiven Masse durchbrochen werden.

Vollständige Kernschmelze und Teil-Kernschmelze

Experten unterscheiden zwischen einer vollständigen Kernschmelze und einer Teil-Kernschmelze. Von einer vollständigen Kernschmelze spricht man, wenn das gesamte Brennelement-Material von der Kernschmelze erfasst wird.

Eine Teil-Kernschmelze liegt vor, wenn das Schmelzen der Brennelemente auf den Bereich des Reaktorkerns beschränkt werden kann, der aus dem Wasser herausragt. Das geschmolzene Material bildet einen Schmelzklumpen, der in seinem Inneren durch den Zerfall der Spaltprodukte aufgeheizt wird und der nur von außen über seine Oberfläche gekühlt werden kann. Um eine vollständige Kernschmelze verhindern zu können, hängt nun alles davon ab, ob sich die Schmelze durch eingespeistes Wasser so weit kühlen lässt, dass sie an der Oberfläche fest wird. Die Kühlung muss so lange aufrechterhalten bleiben, bis die durch den Zerfall der Spaltprodukte erzeugte Wärmeleistung so weit zurückgegangen ist, dass der Schmelzklumpen auch ohne Kühlung fest bleibt. Gelingt es nicht, den Schmelzklumpen ausreichend zu kühlen, kann die Kernschmelze immer größere Bereiche des Reaktorkerns erfassen, der Schmelzklumpen wächst. Es sind nun immer größere Kühlanstrengungen erforderlich. Im schlimmsten Fall kann bei besonders großen Schmelzklumpen selbst unter Wasser die Oberflächentemperatur den Schmelzpunkt überschreiten, so dass der Schmelzklumpen auch unter Wasser flüssig wird. Eine vollständige Kernschmelze ist dann nicht mehr zu verhindern.

Ein Unfall, infolge dessen es zur Kernschmelze kommt, wird als Super-GAU (GAU steht für Größter Anzunehmender Unfall) bezeichnet. Auf der Internationalen Skala für nukleare Ereignisse – kurz INES für International Nuclear Event Scale – werden Super-GAUs auf den Stufen 6 und 7 angesiedelt. In der Vergangenheit kam es weltweit in zwei Atommeilern zu Super-GAUs der Stufe 7 auf der INES Skala, 1986 im ukrainischen Tschernobyl und im Jahr 2011 im japanischen Kernkraftwerk Fukushima Daiichi.

Die Reaktorunfälle in Tschernobyl und Fukushima

Am 26. April 1986 kam es im ukrainischen Tschernobyl zu der in der Geschichtsschreibung bis dahin schwersten Reaktorkatastrophe weltweit. Bei einer Simulation eines vollständigen Stromausfalls kam es auf Grund schwerwiegender Verstöße gegen die geltenden Sicherheitsvorschriften zu einem unkontrollierten Leistungsanstieg, der in der Folge zur Explosion des Reaktors führte. Die Explosion schleuderte radioaktives Material hoch in die Atmosphäre, mit der Folge, dass in weiten Teilen Europas erhöhte radioaktive Strahlung gemessen wurde. Als bis dahin erstes Ereignis wurde das Reaktorunglück auf der siebenstufigen Skala INES als katastrophaler Unfall, in dessen Folge es zur Kernschmelze kam, eingeordnet.

Am 11. März 2011 erschütterte das schwerste Erdbeben seit Beginn der japanischen Aufzeichnungen die Hauptinsel Honshu. Die sechs Reaktorblöcke des Kernkraftwerks Fukushima Daiichi schalteten sich umgehend ab. Kurze Zeit später erreichte ein durch das Beben ausgelöster Tsunami das an der Küste gelegene Kraftwerk. Die Wassermassen zerstörten den größten Teil der Notstromversorgung so stark, dass in vier der sechs Blöcke der Strom bis auf geringe Batteriereserven komplett ausfiel. Die fehlende Stromversorgung, die ebenfalls durch den Tsunami verursachte Zerstörung des Nebenkühlwassersystems und der anschließende Ausfall weiterer Systeme führten zu einer Unterbrechung der Kühlung der Reaktoren. In der Folge kam es zu mehreren Wasserstoffexplosionen, woraufhin große Mengen radioaktiver Stoffe in die Umwelt gelangten.

Erst zwei Monate nach dem Reaktorunglück räumten die Verantwortlichen ein, dass es in drei von sechs Reaktoren zur Kernschmelze gekommen war.

Ebenso wie der Reaktorunfall in Tschernobyl wurde auch das Reaktorunglück von Fukushima auf der höchsten INES-Stufe 7 als „katastrophaler Unfall“ eingeordnet. Die Reaktoren haben mittlerweile einen Zustand der Kaltabschaltung erreicht und sind unter Kontrolle. In etwa zehn Jahren kann mit der Entkernung der Meiler begonnen werden.