Tschornobyl 1997 (ukrainische Schreibweise)
Am 26. April 1986 ereignete sich in der Stadt Prypjat, Ukraine (damals: Sowjetunion) eine katastrophale Kernschmelze und Explosion im Kernreaktor Tschornobyl Block 4. Der Hergang des Unfalls ist bis heute nicht zweifelsfrei geklärt. Er gilt als die zweitschwerste nukleare Havarie nach der von Majak und war eine der größten Umweltkatastrophen überhaupt.
Bekannt ist diese Katastrophe unter dem russischen Namen der Nachbarstadt Tschernobyl, da Russisch zum Zeitpunkt der Katastrophe Hauptamtssprache war. Der korrekte ukrainische Name der Stadt lautet Tschornobyl. Vereinzelt werden auch die englischen Schreibweisen Chernobyl bzw. Chornobyl verwendet.
Als Ursache allgemein anerkannt ist eine bauartbedingte Eigenheit des Reaktors (ein so genannter RBMK-Reaktor). Ausgelöst wurde die Katastrophe durch schwere Betriebsfehler der Betreiber der Anlage, welche genau die Prozeduren missachteten und die Sicherheitssysteme abschalteten, die den sicheren Betrieb gewährleisten sollten.
Tschornobyl in der Oblast Kiew
Tatsache ist, dass am Reaktor ein Experiment durchgeführt wurde, dessen fehlerhafte Ausführung die Katastrophe einleitete.
Da Kernkraftwerke Strom nicht nur erzeugen, sondern auch verbrauchen (beispielsweise für den Betrieb der Kühlpumpen, Mess- und Anzeigetechnik usw.) und diesen aus dem Netz entnehmen, muss sichergestellt sein, dass bei einem totalen Stromausfall genügend elektrische Leistung zur Verfügung steht, um den Reaktor sicher abzuschalten. In dem anstehenden Test sollte geprüft werden, ob die Leistung der bei der Abschaltung langsam auslaufenden Turbine die Zeit bis zum Anlaufen von Dieselgeneratoren (etwa 40-60 Sekunden) überbrücken kann. Ein früherer Versuch im Block 3 des Kraftwerks war zuvor gescheitert, weil die Spannung zu schnell absank. Nun sollte der Versuch mit einem verbesserten Spannungsregler wiederholt werden. Diesen erneuten Versuch führte man bei einer Routineabschaltung des Reaktors durch.
25.4.1986, 1:00: Als erster Schritt sollte die Leistung des Reaktors von ihrem Nennwert bei 3.200 Megawatt (thermisch) auf 1.000 MW reduziert werden, wie bei einer Regelabschaltung üblich. Um 13:05 wurde auf Anweisung des Lastverteilers in Kiew die Leistung bei 1600 MWth stabilisiert.
23:10: Die Leistung wurde weiter abgesenkt. Nach dem Schichtwechsel um 24:00 stellte die neue Mannschaft um 00:28 bei 500 MWth auf automatische Leistungsregelung um. Durch einen Bedienfehler - der Sollwert für die Gesamtleistungsregelung wurde nicht richtig eingestellt - oder einen technischen Defekt - die Leistungsregelung reagiert nicht - sank die Leistung weiter bis auf nur etwa 30 MW.
Nach jeder Leistungsabsenkung erhöhte sich vorübergehend die Konzentration des Isotops Xenon-135 im Reaktorkern („Xe-Vergiftung“). So auch dieses Mal. Xenon-135 ist ein sehr guter Neutronenabsorber. Durch seine Konzentrationszunahme nahm die Leistungsbereitschaft des Reaktors immer weiter ab. Als die Betriebsmannschaft am 26.4.1986 um 00:32 Uhr die Leistung des Reaktors durch weiteres Ausfahren von Regelstäben wieder anheben wollte, gelang ihr das infolge der mittlerweile aufgebauten Xe-Vergiftung nur bis zu etwa 200 MW oder 7% der Nennleistung.
Obwohl der Betrieb auf diesem Leistungsniveau unzulässig war (laut Vorschrift durfte der Reaktor nicht unterhalb von 20% der Nennleistung betrieben werden) und sich so zu diesem Zeitpunkt außerdem viel weniger Regelstäbe im Kern befanden, als für einen sicheren Betrieb notwendig waren, wurde der Reaktor nicht abgeschaltet, sondern das Signal zum Beginn des Testlaufs gegeben.
26.04.1986, 01:03: Da für den Test die vier Hauptkühlmittelpumpen die Verbraucher darstellten, wurden diese nun auf volle Leistung geschaltet. Trotz der resultierenden Unterkühlung sank die Reaktivität langsam weiter, da durch die geringe Leistung und den damit einhergehenden zu geringen Neutronenfluss die Vergiftung des Reaktors, vor allem mit Xenon-135, weiter anstieg. Weitere Regelstäbe mussten entfernt werden, um die Leistung zu stabilisieren. Dies wäre der letzte Zeitpunkt gewesen, an dem man den Reaktor noch durch eine Notabschaltung hätte retten können.
01:15 Der Reaktor befand sich zu diesem Zeitpunkt in einem äußerst instabilen Zustand, in dem jede kleinste Veränderung eines Parameters schwerwiegende Folgen haben konnte. Um ihn in diesem Zustand zu betreiben, mussten automatische Sicherheitssysteme überbrückt werden und der Operator mehrere Warnanzeigen ignorieren.
01:23 Der eigentliche Test beginnt. Das Haupteinlassventil der Turbine wurde geschlossen und somit dem Generator, dessen Auslaufenergie man messen wollte, die Kraftzufuhr genommen. Dadurch wurde die Wärmeabfuhr aus dem Reaktor unterbrochen, die Temperatur stieg an und Kühlmittel verdampfte.
Im Gegensatz zu westlichen Leichtwasserreaktoren, in denen das Kühlmittel gleichzeitig Moderator ist, haben Reaktoren des RBMK-Typs im unteren Leistungsbereich einen positiven so genannten Dampfblasen- oder Voidkoeffizienten. Das bedeutet, dass mit zunehmendem Verdampfen des Kühlmittels die Reaktivität des Reaktors steigt.
Genau das geschah auch hier. Der dadurch wachsende Neutronenfluss bewirkte einen verstärkten Abbau der im Kern angesammelten Neutronengifte (insbesondere Xe-135). Dadurch stiegen Reaktivität und Reaktorleistung immer schneller an, wodurch wieder größere Mengen Kühlmittel verdampften. Die Situation geriet langsam außer Kontrolle. Um 01:23:35 befahl der Schichtleiter die Notabschaltung des Reaktors.
Dazu wurden alle zuvor aus dem Kern entfernten Steuerstäbe wieder in den Reaktor eingefahren, doch hier zeigte sich ein weiterer Konzeptionsfehler des Reaktortyps: Durch die an den Spitzen der Stäbe angebrachten Graphitblöcke (Graphit war der Hauptmoderator des Reaktors) wurde beim Einfahren eines vollständig herausgezogenen Stabs die Reaktivität kurzzeitig erhöht, bis der Stab tiefer in den Kern eingedrungen war.
Die durch das gleichzeitige Einführen aller Stäbe (über 250) massiv gesteigerte Neutronenausbeute ließ die Reaktivität so weit ansteigen, bis schließlich (um 01:23:44) die prompten Neutronen alleine (also ohne die verzögerten Neutronen) für die Kettenreaktion ausreichten („prompte Kritikalität“) und die Leistung innerhalb von Millisekunden das Hundertfache des Nennwertes überschritt („nukleare Leistungsexkursion“).
Die Hitze verformte die Kanäle der Regelstäbe, sodass diese nie weit genug in den Reaktorkern eindringen konnten, um ihre volle Wirkung zu erzielen, und sie ließ die Brennelemente reißen und mit dem umgebenden Wasser reagieren. Wasserstoff entstand in größeren Mengen und bildete mit dem Sauerstoff der Luft Knallgas, das sich vermutlich entzündete und zu einer zweiten Explosion (nur Sekunden nach der „nuklearen Exkursion“) führte.
Welche Explosion zum Abheben des über 1.000 Tonnen schweren Deckels des Reaktorkerns führte, ist nicht ganz klar. Außerdem zerstörten die Explosionen das (nur als Wetterschutz ausgebildete) Dach des Reaktorgebäudes, sodass der Reaktorkern nun nicht mehr eingeschlossen war und direkte Verbindung zur Atmosphäre hatte. Der glühende Graphit im Reaktorkern fing sofort Feuer. Insgesamt verbrannten während der folgenden 10 Tage 250 Tonnen Graphit, das sind etwa 15% des Gesamtinventars.
Große Mengen an Radioaktivität wurden durch die Explosionen und den anschließenden Brand des Graphit-Moderators in die Umwelt freigesetzt, wobei die hohen Temperaturen des Graphitbrandes für eine Freisetzung in große Höhen sorgten. Insbesondere die leicht flüchtigen Isotope Iod-131 und Cäsium-137 bildeten gefährliche Aerosole, die in einer radioaktiven Wolke teilweise hunderte oder gar tausende Kilometer weit getragen wurden, bevor sie der Regen aus der Atmosphäre auswusch. Radioaktive Metalle mit höherem Siedepunkt wurden hingegen vor allem in Form von Staubpartikeln freigesetzt, die sich in der Nähe des Reaktors niederschlugen.
05:00 Die Feuerwehr hat die Brände gelöscht. Block 3 wird abgeschaltet. 27.04.1986 Die Blöcke 1 und 2 werden um 01:13 respektive 02:13 abgeschaltet. Man beginnt den Reaktor mit Blei, Bor, Dolomit, Sand und Lehm zuzuschütten. Dies verringert die Spaltproduktfreisetzung und deckt den brennenden Graphit im Kern ab.
Am 6. Mai 1986 ist die Spaltproduktfreisetzung weitgehend beendet.
Abidin Puluca, 9c