Die Katastrophe von Tschernobyl

Tschernobyl Allgemein

Umgangssprachlich auch der Super- Gau von Tschernobyl geschah am 26. April im Jahr 1986. Tschernobyl liegt in der Nähe der Stadt Prypjat in der Ukraine. Das Kernkraftwerk Tschornobyl Block 4 explodierte in Folge einer Kernschmelze. Der Super- Gau gilt als zweitschwerste Havarie und als größte Umweltkatastrophe der Welt.
Die schwerste nukleare Havarie war die von Majak im Jahr 1957. Die Katastrophe wurde unter dem Namen Tschernobyl bekannt, welche die Nachbarstadt ist. Dies ist ein russischer Name, da zu dem damaligen Zeitpunkt russisch die Hauptamtssprache war. Heute lautet der amtliche Name der Stadt Tschornobyl, welches Ukrainisch ist. In Einzelfällen verwendet man jedoch auch englische Schreibweisen wie Chernobyl oder Chornobyl.
Der sogenannte Super- Gau von Tschernobyl wurde durch Mängel bei der Konstruktion eines Atomreaktors und Bedienungsfehlern ausgelöst. Praktisch gesehen geschah der Unfall durch zu geringe Sicherheitstechniken. Durch die Explosion wurden große Mengen von radioaktiven Material in die Luft gestoßen, welche sich größtenteils über die nordöstliche Region von Tschernobyl, jedoch auch über einige Regionen Europas verteilten. Die Zahl der Toten durch diesen Unfall wurde nie genau bekannt. Die Strahlung, welche durch die Explosion freigesetzt wurde, wird auch bei anderen Krankheiten als eventuelle Ursache gesehen.
Weitere Schäden liegen in der Ökonomie, Ökologie, Soziologie und in der Psychologie vor. Über die Langzeitfolgen, welche erwartet wurden, existiert seid Jahren ein Streit unter den Wissenschaftlern. Nach der Explosion wurden provisorische Betonmäntel um den Reaktor von mehr als hunderttausenden von Helfern errichtet. Inzwischen ist dieser jedoch an vielen Stellen einsturzgefährdet und gerissen. Mit finanziellen Mitteln aus dem Ausland soll in den folgenden Jahren eine erneute Schutzhülle erbaut werden.

Die Ursachen der Tschernobylkatastrophe

Der stellvertretende Chefingenieur A. S. Djatlow führte ein Experiment Tschernobylkraftwerk durch, welches den Nachweis einer Stromversorgung bei einer Reaktorabschaltung bei einem gleichzeitigen Totalausfall der Versorgung durch ein äußeres Stromnetz erbringen sollte.

Während des Experiments ist das Kraftwerk explodiert. Die Hauptursache dafür sollen die bauartbedingten Eigenschaften sein, mit denen der mit Graphit verabreichte Kernreaktor erbaut worden ist. Die zweite Hauptursache ist der Betrieb des Kernreaktors in einem Leistungsbereich, welcher zu niedrig und somit auch unzulässig war. Das Merkmal dieses Kernreaktor ist ein sehr stark positiver Void- Koeffizient. Dies bedeutet eine Minderung der Neutronenabsorption von Kühlwasser, in dessen Folge sich Dampfblasen bilden.
Gleichzeitig wurde ein hoher Void- Koeffizient durch einen fortgeschrittenen Abbrand von einem Kernbrennstoff begünstigt. Des Weiteren war eine betriebliche Reaktivitätsreserve nicht in das automatisierte Reaktorsicherheitssystem eingefasst. Es wurde nur ein Minimalwert vorgegeben, welcher in den Betriebsvorschriften stand. Dieser Minimalwert wurde schon Stunden vor dem Experiment unterschritten, woraufhin der Reaktor hätte abgeschaltet werden müssen. Hinzu kam, dass die Betriebsmannschaft die Sicherheitssysteme abgeschaltet hatte, um das Experiment eventuell wiederholen zu können, da die automatisierten Sicherheitssysteme dies verhindert hätten. Ob die Systeme in eingeschaltenem Zustand die Katastrophe hätten verhindern können ist heute noch umstritten.
Vermutet wird, dass die endgültige Explosion auf eine konstruktive Besonderheit eines Regelstabsystems zurückzuführen sei. Viele Steuerstäbe besitzen am unteren Ende einen Graphitfolgestab. Dieser bewirkt beim Einfahren aus der hohen Endlage eine Reaktivitätszufuhr die positiv ist, und somit eine Leistungssteigerung.
Erst bei einer größeren Einfahrtiefe ergibt sich eine Leistungsminderung. Da der Schichtleiter später eine Reaktorschnellabschaltung ausgelöst hat, ist dieser Effekt aufgetreten. Es fuhren viele Stäbe zur gleichen Zeit ein und haben dadurch dem Reaktor mehr Reaktivität zugeführt. Dadurch wurde dieser schnell überkritisch und seine Leistung stieg auf ein Vielfaches innerhalb Sekunden von der Nennleistung. Es wird vermutet, dass er ungefähr auf das Hundertfache anstieg. Der nächste Fehler war, dass sich kein Sicherheitsbehälter um den Kernreaktor befand, auch wenn es heute noch fraglich ist, ob jener bei der Explosion standgehalten hätte.
Der nächste umstrittene Punkt sind die Fehlentscheidungen des Personals im Tschernobyl Atomkraftwerk. Fakt ist, dass die Betriebsvorschriften nicht vorschriftlich eingehalten wurden, jedoch ist fraglich, wie sehr sie dem Personal bekannt waren. Nachgewiesen wurden unzureichende Kenntnisse und Unerfahrenheit in dem Umgang mit dem Reaktor und dessen Leistungsanhebung. Der Großteil der beim Experiment anwesenden Mitarbeiter waren Elektrotechniker, da ein neuer Spannungsregler getestet werden sollte. Aufgrund von früheren Störfällen in Kernkraftwerken wie Ignalia oder Leningrad hätten sorgfältige Untersuchungen statt finden sollen und das Personal über mögliche Probleme informiert werden müssen, was jedoch nicht der Fall war.
Der wesentlichste Grund für die Explosion in Tschernobyl-Kraftwerk war eine Verschiebung vom Experiment um einen halben Tag. Der Reaktor hat sich durch die lange Haltezeit mit neutronenabsorbierendem Xenon- 135 angereichert, wodurch dessen Verhalten komplexer und unübersichtlicher wurde. Des weiteren war bei dem Experiment andere Mitarbeiter anwesend, als eigentlich geplant war.

Das Experiment von Tschernobyl

Es ist notwendig, dass auch ein abgeschaltetes Kraftwerk mit elektrischer Energie versorgt wird. Die Kühlung und die Instrumentierung muss aufrecht erhaltet werden und die Überwachung muss aus sicherheitstechnischen Gründen durchlaufend eingeschaltet sein. Normalerweise wird dieser Strom aus den öffentlichen Energieversorgungsnetzen gezapft. Wenn dies nicht möglich ist, laufen in dem Kernkraftwerk die Notstromaggregate an. In dem Experiment sollte nun bewiesen werden, dass die Rotationsenergie von den auslaufenden Turbinen bei einem Netzausfall ausreicht, um die Zeit von ca. 40- 70 Sekunden bis zu dem vollen Anlaufen von den Notstromaggregaten zu überbrücken. Dies sollte in dem Rahmen einer wegen Wartungsarbeiten anstehenden Abschaltung vom Atomreaktor geschehen. Wenn die Sicherheitsvorschriften beachtet worden wären, hätte das Experiment vor der Inbetriebnahme Ende 1983 durchgeführt werden müssen. Zu dieser Zeit wäre der Reaktor unvergiftet und ohne Abbrand gewesen und hätte sichere Voraussetzungen für das Experiment geboten. Es ist unbekannt, weshalb dies nicht eingehalten wurde. Ein früherer versuch im Block Nummer 3 ist fehlgeschlagen, da die Spannung zu schnell abgefallen ist. Im wesentlichen Experiment sollte dies durch einen verbesserten Spannungsregler positiv ausfallen. Geplant war die Durchführung des Experiments bei einer reduzierten Reaktorleistung durch die Schließung der Dampfzufuhr zu allen Turbinen.

Chronologie der Geschehnisse von Tschernobyl

25. 04. 1986, 01:06 Uhr
Der erste Schritt war es, die Leistung des Reaktors von dem Nennwert mit 3200 Megawatt auf ca. 1000 Megawatt zu reduzieren. Dies ist bei einer Regelabschaltung so üblich. Die Absenkung wurde bei einer Leistung von 1600 Megawatt um 13:05 Uhr unterbrochen. Der Reaktor wurde konstant mit dieser Leistung weiter betrieben. Um 13:05 Uhr wurde die Leistungsabsenkung wieder freigegeben. 24:00 Uhr wurde der Reaktor von neuem Personal übernommen.

26. 04. 1986, 00:28 Uhr
Als die Leistung 500 Megawatt erreicht hatte, wurde innerhalb der Reaktorleistungsregelung eine Umschaltung durchgeführt. Später sank die Leistung auf nur noch ca. 30 Megawatt, welches aufgrund eines Bedienfehlers geschah. Der Sollwert für die Gesamtleistungsregelung wurde nicht richtig eingestellt oder sank aufgrund eines technischen Defekts. Wie es bei einer Leistungssenkung geschieht, hat sich die Konzentration des Isotops im Reaktorkern vorübergehend erhöht, wodurch die Reaktivität im Reaktor abnahm. Dies geschieht, da das Isotop Xenon- 135 für die nukleare Kettenreaktion Neutronen stark absorbiert. Um 00:32 Uhr versuchte die Betriebsmannschaft die Leistung des Reaktors wieder zu erhöhen, indem sie weitere Steuerstäbe ausfuhren. Dies gelang der Mannschaft jedoch nur bis zu einem Wert von etwa 200 Megawatt, da sich schon eine hohe Xenon- Vergiftung aufgebaut hatte.
Der damalige Zustand zu dieser Zeit war ein Betrieb des Reaktors, welcher auf solch einem Leistungsniveau unzulässig war, zuwenig Steuerstäbe im Kern waren und der Reaktor trotz dessen nicht abgeschaltet wurde.

26.04.1986, 01:03 Uhr
Normalerweise geht das Kernnotkühlsystem in Betrieb, wenn die Turbineneinlassventile sich schließen. Jedoch war dies zu diesem Zeitpunkt ausgeschaltet. Dessen Stromverbrauch sollte jedoch in dem Experiment simuliert werden, weshalb zwei weitere Hauptkühlmittelpumpen nacheinander in Betrieb genommen wurden. Dadurch erhöhte sich der Kühlmitteldurchsatz, welcher weiterhin die Wärmeabfuhr aus dem Reaktorkern verbesserte und den Dampfblasengehalt im Kern reduzierte. Des weiteren wurde durch den positiven Void- Koeffizienten eine Reaktivitätsabnahme bewirkt. Die Reaktorregelung reagierte daraufhin mit dem Herausfahren von weiteren Steuerstäben. Somit verschob sich der Zustand des Reaktors in einen unzulässigen Bereich.

26.04.1986, 01:23 Uhr
Nun begann der eigentliche Test durch das Schließen von den Turbinenschnellschlussventilen. Dies unterbrach die Wärmeabfuhr aus dem Reaktor und die Temperatur vom Kühlmittel stieg nun an. Es kam zu einem Leistungsanstieg, wodurch die automatische Reaktorregelung die Steuerstäbe einfuhr. Da die Stäbe jedoch sehr langsam einfahren, war es unmöglich, die Leistung zu stabilisieren, wodurch der Neutronenfluss weiterhin anstieg. Die angesammelten Neutronengifte im Kern bauten sich nun verstärkt ab. Dies war der Grund, weshalb die Reaktivität und die Leistung weiter anstiegen und immer höhere Mengen von Dampfblasen entstanden, welche die Leistung auch wieder erhöhten. So kam eins zum Anderen.

01:23 Uhr wurde die Notabschaltung durch den Schichtleiter ausgelöst.
Dadurch wurden alle entfernten Steuerstäbe wieder eingefahren. Durch die Gleichmäßigkeit des Einfahrens steigerte sich die Neutronenausbeute und ließ die Reaktivität sehr ansteigen. Um 01:23:44 Uhr reichten demnach die Neutronen alleine aus, um eine Kettenreaktion auszulösen. Die Leistung steigerte sich nun innerhalb von einigen Sekunden auf das Hundertfache des Nennwertes. Die Kanäle von den Steuerstäben wurden von der hohen Hitze verformt und konnten somit nicht tief genug in den Reaktorkern eindringen, und nicht ihre Wirkung erzielen. Die Druckröhren rissen und das Zirconium von den Brennstäben sowie das Graphit reagierten mit dem umgebenden Wasser. Dadurch entstand Wasserstoff und Kohlenmonoxid, welches aufgrund von Beschädigungen am Reaktorkern entweichen konnte. Im unteren Teil des Reaktorgebäudedeckels bildeten diese zusammen mit dem Sauerstoff ein entzündbares Gas. Dieses, so wird vermutet, entzündete sich führte zu der nachfolgenden Explosion nach der "nuklearen Explosion".
Eine der Explosionen führte zu dem Abheben des Reaktorkerndeckels, welcher mehr als 1000 Tonnen wog. Welche von den beiden Explosionen ausschlaggebend dafür wäre, weiß man nicht. Da die Explosionen das Dach zerstörten, hatte der Reaktorkern nun direkte Verbindung mit der Atmosphäre. Der Graphit im Kern des Reaktors fing Feuer. In den nächsten zehn Tagen sollten 250 Tonnen Graphit verbrennen.
Durch die Explosionen und den Brand wurden viele Mengen von radioaktiver Materie in die Umwelt freigesetzt. Viele der radioaktiven Materien wurden über Wolken weit getragen, andere wurden in Form von Staubpartikeln in der Nähe des Kernreaktors freigesetzt.

26.04.1986, 05:00 Uhr
Die Brände wurden gelöscht und der Block 3 wurde abgeschaltet.

27.04.1986
Block 1 und Block 2 wurden um ca. 01:13 Uhr abgeschaltet und es wurde damit begonnen, den Reaktor des 4. Blocks mit Lehm, Sand, Blei und Bor zuzuschütten. Dies deckte das Graphit, welches noch brannte, ab und verringerte die Freisetzung des Spaltpordukts.

28.04.1986, 09:00 Uhr
In dem Atomkraftwerk in Forsmark, Schweden, wurde auf dem Gelände Alarm ausgelöst, da eine erhöhte Radioaktivität herrschte. An den Arbeitskleidungen weisten Messungen erhöhte radioaktive Werte nach. Der Verdacht richtete sich auf die aktuelle Windrichtung gegen das Atomkraftwerk Tschernobyl.

Die Radioaktivität verteilte sich über die gesamte nördliche Halbkugel !