Funktionsweise Kernreaktoren, Unfälle in KKWs
Welche radioaktiven Substanzen können bei einem Unfall in einem KKW in die Umwelt gelangen?
- Jod-131 und Jod-133: Die beiden radioaktiven Isotope des Jod dominieren in den ersten Tagen die Gesamtbelastung. Halbwertszeit: 8 Tage, 20 Stunden
- Cäsium-134 und Cäsium-137: Mit einer Halbwertszeit von 2 bzw. 30 Jahren verbleiben die radioaktiven Isotope des Cäsiums weitaus länger in der Umwelt.
- Strontium und Plutonium stellen möglicherweise bereits in geringen Mengen eine gesundheitliche Gefahr dar.
Wie funktioniert eine Kernschmelze und was passiert dabei genau?
Ursache für eine Kernschmelze ist, dass auch nach Abschalten eines Reaktors in den Brennelementen noch Wärme entsteht: sogenannte Nachzerfallswärme.
Diese Wärme muss sicher abgeführt werden. Dazu muss Kühlmittel in den Kern eingespeist und Wärme abtransportiert werden. Fällt diese Kühlung aus, dann heizt sich der Kern auf. So kann der Wasserspiegel im Reaktordruckbehälter absinken und die oberen Teile der Brennelemente frei legen.
Brennelemente bestehen aus Bündeln von Brennstäben, etwa 1 cm dick. Werden diese Brennstäbe nicht mehr gekühlt, heizen sie sich auf weit über 1000° Celsius auf und fangen an zu schmelzen. Geschmolzenes Material läuft wie Kerzenwachs an den Brennstäben abwärts. Dabei entstehen durch Wechselwirkung mit Wasserdampf zusätzliche Wärme und gefährlicher Wasserstoff.
In den unteren noch kälteren Kernbereichen, da wo noch Wasser ist, erstarrt das geschmolzene Material wieder. Damit wird die Wärmeabfuhr auch aus dem unteren Teil des Kerns zunehmend verhindert. Es können sich wachsende Bereiche geschmolzenen Kernmaterials mit Temperaturen von über 2000° Celsius bilden. An den Außenflächen solcher Schmelzmassen bilden sich im Kontakt mit Wasserdampf oder Wasser Krusten. Diese Krusten erschweren oder verhindern eine weitere Wärmeabfuhr, so dass die Klumpen geschmolzenen Materials weiter anwachsen können. Diese Massen flüssigen geschmolzenen Materials können weitere Schäden verursachen: Durchschmelzen des Reaktordruckbehälters, heftige Reaktionen mit Wasser und explosionsartiges Verdampfen.
Durch das Schmelzen des Kernmaterials werden außerdem die vorher fest im Kernbrennstoff eingebundenen radioaktiven Stoffe freigesetzt. Das in der Umgebung gemessene Jod oder Cäsium ist auf diese Weise aus dem Kernbrennstoff freigesetzt worden und nach draußen gelangt.
Quelle: www.bmu.de
Mit welchen radiologischen Folgen ist bei einer Kernschmelze zu rechnen?
In der engsten Umgebung des Reaktors kann bei einer Kernschmelze möglicherweise eine sehr hohe Strahlenbelastung von über 500 Millisievert auftreten, die zu einer akuten Strahlenkrankheit führen kann. Im Nahbereich des Reaktors kann die Strahlenbelastung eine Höhe erreichen, die längerfristig zu einem erhöhten Leukämie- und Krebsrisiko der Betroffenen führt. Das Auftreten dieser Erkrankungen liegt häufig Jahre bis Jahrzehnte nach der Strahlenexposition, und die Wahrscheinlichkeit hängt von der Höhe der Strahlenbelastung ab. Die genauen Folgen hängen stark von Art und Umfang der Freisetzung sowie den getroffenen Notfallschutzmaßnahmen ab, die derzeit nicht abzusehen sind.
Quelle: www.bfs.de
Arbeitsschutzmaßnahmen für Arbeiter am KKW: Wie lange im Einsatz, welche Schutzmaßnahmen?
- Schutzanzüge gegen Kontamination und Inkorporation
- Ständige Überwachung durch Dosimeter
- teilweise Einsatzzeitbegrenzung
- kurzzeitige Evakuierungen