Block 4 des stark beschädigten Atomkraftwerks Fukushima Daiichi
Bild von digitalglobe vom 18.03.2011
Während es in Block 1 des Atomkraftwerks Fukushima Daiichi bereits am Tag nach dem Erdbeben und Tsunami eine schwere Explosion gab, die den oberen Teil des Reaktorgebäudes bis auf ein Stahlgerippe wegsprengte, gab es in Block 4 erst am Tag 4 eine vergleichbare Explosion, die zudem weniger Schaden anrichtete. Diese war von einem Feuer in der Nähe des Lagerpools (oder im Lagerpool) für abgebrannte Brennelemente gefolgt, das aber selber wieder ausging. Am nächsten Tag gab es nochmals ein Feuer, das zwar ebenfalls wieder von selber ausging, aber den oberen Teil des Gebäudes ähnlich stark verwüstete, wie die starken Wasserstoffexplosionen in Block 1 und 3.
Schlimmer noch, scheint durch diese Vorgänge in Block 4 wesentlich mehr Radioaktivität freigesetzt worden zu sein als in den anderen Blöcken. Immer wieder heißt es, dass die Hilfsmannschaften wegen der hohen Radioaktivitätsbelastung besonders vorsichtig sein müssen, wenn sie sich Block 4 nähern. Deswegen wurde anfangs nur Block 3 gekühlt, nicht Block 4. Obwohl die Explosion und die beiden Feuer in Block 4 keinen Zweifel daran lassen, dass es mit dem besonders voll beladenen Abklingbecken in Block 4 - dafür ist der Reaktor selber leer - massive Probleme geben muss.
Um so erstaunlicher, dass es um Block 4 komplett ruhig geworden ist: Kein Dampf, kein Rauch, keine Explosionen in den letzten Tagen. Thermobilder des Reaktors zeigen mäßige 40 bis 50 °C. Nummer 1 und 3 sind heißer.
Zum Vergleich: An den Tagen vor der Explosion und den beiden Bränden wurde bereits eine Wassertemperatur von 84 °C gemessen. Und am Tag der Explosion müssen zumindest Teile der Brennelemente ca. 1 000 °C heiß geworden sein, sonst kommt es nicht zur Reaktion zwischen Wasserdampf und Zirkonium-Brennelementhülsen, bei der Wasserstoff freigesetzt wird. Die Brände an den folgenden Tagen sprechen ebenfalls für Temperaturen von 1 000 °C und höher.
Schnittbild eines Siedewasserreaktors vom Typ Fukushima Daiichi.
Das Bild zeigt den Zustand, nachdem der Reaktor für Brennelementtausch und Wartung geöffnet wurde.
Quelle: world-nuclear-news.org, Bildbearbeitung durch gau-japan.de
Doch plötzlich werden nur noch 40 bis 50 °C gemessen, der Reaktor ist ruhig. Wo ist also die Hitze hin, und wo sind die abgebrannten Brennelemente hin, die diese Hitze erzeugen? Mögliche Erklärungen:
- Die 100 Tonnen Wasser, die zwischenzeitlich auf
Reaktor 4 gesprüht wurden, haben diesen abgekühlt:
Unmöglich. Denn im Vergleich zu den 1 400 Tonnen Wasser im Pool, die nach dem Ausfall der Kühlung auf 84 °C erhitzt worden waren, sind diese 100 Tonnen nicht mehr, als der sprichwörtliche Tropfen auf den heißen Stein. Diese würden allenfalls kurz die Temperatur des Pools senken. Danach heizt er sich wieder auf, und die Kamerabilder müssten zeigen, wie weißer Dampf aufsteigt: Bei 84 °C siedet Wasser bereits. - Der Pool ist trocken gefallen und die Kühlung
erfolgt nun auf anderem Weg (Wärmestrahlung,
Konvektion):
Denkbar, aber nicht im Einklang mit den Beobachtungen. Die Abwesenheit von Wasserdampf spricht dafür, dass der Pool trocken gefallen ist. Doch Luft und Wärmestrahlung kühlen weniger effizient als Wasser. Man bräuchte schon einen orkanartigen Wind, um mit 50 °C warmer Luft die durch den Zerfall entstehende Wärmeleistung von ca. 8 Megawatt wegzutragen. Für Wärmestrahlung ergibt sich gemäß dem Stefan-Boltzmann-Gesetz bei dieser Leistung an der Pool-Oberfläche von 10 m × 12 m eine Durchschnittstemperatur von 1 040 °C, nicht von 40nbsp;°C! - Der radioaktive Inhalt des Pools hat sich bereits
komplett in der Umgebung verteilt:
Unwahrscheinlich. Dafür sind die gemessenen Radioaktivitätswerte noch viel zu gering. - TEPCO lügt:
Sicher, aber nicht so dreist. Die Brennelemente könnten in Block 4 statt im Abklingbecken im Reaktor sein. Doch woher kommt dann die hohe im Abklingbecken gemessene Temperatur? Und woher kommt dann die starke Radioaktivität im und um das Reaktorgebäude 4?
Alternativ könnte TEPCO auch Temperaturmesswerte fälschen und Infrarot-Bilder retuschieren. Doch müssten bei 1 000 °C rotglühende Brennelemente auch auf den Satellitenbildern der Anlage zu sehen sein. - David Copperfield hat die Brennelemente einfach
weggezaubert:
Unwahrscheinlich. Die hübsche Assistentin, die an Stelle der Brennelemente, wie von Zauberhand geschaffen, erscheinen müsste, würde sich im Brennelementpool alles andere als wohlfühlen. - Ein Wunder ist geschehen:
Dafür beten derzeit viele. - Teile des Gebäudes sind eingestürzt und decken
das Brennelementbecken ab, so dass die Glut
nicht sichtbar ist:
Möglich. Allerdings ist die Konsequenz, dass die Temperaturen weiter steigen, denn die Abdeckung verhindert die Wärmeabgabe durch Wärmestrahlung oder Konvektion. Irgendwann schmilzt dann die Abdeckung. - Die Brennelemente sind geschmolzen, und befinden
sich bereits auf den Weg nach unten, quer durch das
Reaktorgebäude:
Unter Umständen möglich. Bei den oben genannten 1 000 °C, ab denen die Wärmestrahlung reicht, um die durch den radioaktiven Zerfall erzeugte Wärme abzuführen, kommt es aber noch nicht zur Kernschmelze. Allerdings sind einige der Brennelemente aktiver als andere, und so können lokal deutlich höhere Temperaturen auftreten. Hinzu kommt noch die Energie, die bei der Reaktion der Zirkonium-Hülsen mit Luft oder Wasser freigesetzt wird. Im Abklingbecken war ja zweimal ein Brand beobachtet worden, wo wahrscheinlich diese Reaktion stattfand. Während des zweiten Brandes könnten vorübergehend die Temperaturen erreicht worden sein, die für eine Brennelementschmelze nötig sind. Alternativ oder zusätzlich kann auch eine Abdeckung von Teilen oder des ganzen Beckens durch Schutt die Temperaturen gesteigert haben.
Keines der geschilderten möglichen Szenarien ergibt ein eindeutiges, klares Bild. Nur eines ist sicher: Radioaktivität verschwindet nicht so einfach. Somit ist es sehr wahrscheinlich, dass es sich bei Block 4 gerade um die Ruhe vor dem Sturm handelt.
Update vom 25.05.2011: Glück im Unglück!
Gut einen Monat, nachdem der obenstehende Text geschrieben wurde, hat TEPCO die wahrscheinliche Lösung des Rätsels des wieder beruhigten Lagerpools bzw. der verschwundenen Radioaktivität veröffentlicht: Die Wasserstoff-Explosion vom Tag 5 nach dem Erdbeben und Tsunami beschädigte glücklicherweise eine oder mehrere der Schleusen zwischen dem Abklingbecken und weiteren Wasserreservoirs der Anlage. Dadurch floss kaltes Wasser in den Pool, kühlte die Brennelemente wieder, und verhinderte so buchstäblich in letzter Sekunde eine Kernschmelze unter freiem Himmel
Eine dieser Schleusen ist mit geschlossenem Schleusentor im obigen Diagramm sichtbar; sie befindet sich zwischen dem Lagerbecken und dem Becken, in dem Transportbehälter ("Castor") befüllt werden. Eine ähnliche Schleuse, die nicht eingezeichnet ist, befindet sich wohl zwischen dem Reaktorbereich und dem Lagerbecken, um die Brennelemente umlagern zu können, ohne sie aus dem Wasser ziehen zu müssen. Das Versagen dieser Schleusen rettete Japan vor einer nuklearen Katastrophe vom Ausmaß der in Tschernobyl, nämlich einer Kernschmelze unter freiem Himmel.
Ebenso wurden von TEPCO Videoaufnahmen veröffentlicht, die die Brennelemente von Pool 4 in scheinbar gutem Zustand zeigen. Freilich beweisen die von TEPCO ebenfalls veröffentlichten Messwerte von hoher Radioaktivität im Poolwasser, dass es erhebliche Schäden an den Brennelementhüllen gibt. Die wahrscheinlichste Erklärung ist, dass die Temperaturen an den Brennelementen mit der höchsten Radioaktivität bereits für den Beginn der Zirkonium-Wasserdampf-Reaktion reichten, aber noch nicht so hoch gestiegen waren, dass ein regelrechtes Zirkonium-Brennen einsetzte.
In dem untenstehenden Video vom Pool sind regelmäßig aufsteigende Dampfblasen sichtbar. Diese zeigen, dass das Wasser kocht, und weiterhin regelmäßig nachgefüllt werden muss. TEPCO hatte übrigens die Angaben bezüglich des Wasserverlusts durch Verdunstung wiederholt nach oben korrigiert, zuletzt auf 140 bis 210 Tonnen täglich.
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