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Fukushima : Woher kommt das Xenon?

  • -Aktualisiert am

Der japanische Abgeordnete Yasuhiro Sonoda trank am Montag ein Glas dekontaminiertes Wasser aus Fukushima Bild: REUTERS

Fast acht Monate nach der Abschaltung wurden in Fukushima kurzlebige Edelgasisotope festgestellt. Wie kann das sein? Das havarierte Kraftwerk gibt neue Fragen auf.

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          Die radioaktiven Edelgasisotope Xenon-133 und Xenon-135 sind Produkte der Kernspaltung. Sie sind sehr kurzlebig: Xenon-133 zerfällt mit einer Halbwertszeit von fünf Tagen, Xenon-135 mit einer Halbwertszeit von neun Stunden. Wie kann es sein, dass sie dennoch fast acht Monate nach der Abschaltung in Reaktor 2 des harvarierten Kraftwerks gefunden werden?

          Eine Möglichkeit ist, dass das Xenon von „spontanen“ Zerfällen von radioaktiven Atomkernen stammt, die auch nach der Abschaltung des Reaktors noch ständig in den Brennstäben stattfinden. Die gemessene Konzentration von etwa zehn Millionstel Becquerel pro Kubikzentimeter lässt aber auch einen anderen Schluss zu: Der geschmolzene Brennstoff ist an einigen Stellen wieder kritisch geworden.

          Das Xenon könnte von „spontanen“ Zerfällen von Uran- und Plutonium-Kernen stammen, die auch nach der Abschaltung des Reaktors noch ständig in den Brennstäben stattfinden
          Das Xenon könnte von „spontanen“ Zerfällen von Uran- und Plutonium-Kernen stammen, die auch nach der Abschaltung des Reaktors noch ständig in den Brennstäben stattfinden : Bild: dpa

          Das hieße, dass es an manchen Stellen wieder zu einer nuklearen Kettenreaktion kommt. Während des Betriebs des Reaktors ist Kritikalität der gewollte Zustand: die Uran- und Plutonium-Kerne in den Brennstäben werden mit Neutronen beschossen und von diesen zur Spaltung angeregt. Bei dieser „induzierten“ Spaltung entstehen neben zwei Tochterkernen weitere Neutronen, die wiederum neue Uran- und Plutonium-Kerne spalten können. Der Reaktor ist so eingestellt, dass pro Spaltreaktion im Durchschnitt genau ein Neutron entsteht - es kommt zu einer kontrollierten Kettenreaktion.

          Bei abgeschaltetem Reaktor soll das nicht passieren. Normalerweise werden die Neutronen der spontanen Spaltung von zwischen die Brennstäbe gefahrenen Steuerstäben absorbiert. In den Reaktoren von Fukushima sind die Brennstäbe jedoch samt der Steuerstäbe geschmolzen und auf den Boden des Reaktordruckbehälters getropft. Reaktorexperten gehen davon aus, dass sie beim Erstarren zerbröselt ist und Teile sich aus dem dem Reaktorinneren in den umgebenden Sicherheitsbehälter gefressen haben.

          Damit der verklumpte Brennstoff aber wieder kritisch werden kann, muss noch eine weitere Bedingung erfüllt sein: Weil nur langsame Neutronen Uran- und Plutonium-Kerne spalten können, müssen die in der spontanen Spaltung entstehenden Neutronen abgebremst werden. In den japanischen Reaktoren übernehmen die Moleküle des Kühlwassers diese Aufgabe. Damit wurde in den Tagen nach der Katastrophe der gesamte Reaktor geflutet - sodass durchaus denkbar ist, dass an manchen Stellen Brennstoffklumpen gerade so von Wasser umspült werden, dass in ihnen wieder eine kritische Kernreaktion in Gang kommen kann. Reaktorexperten schätzen, dass bereits einige wieder kritisch gewordene Kilogramm der hundert Tonnen schweren Schmelze ausreichen könnten, um das Auftreten der Xenon-Isotope zu erklären.

          Wieso misst der Betreiber Tepco dann aber keine erhöhte Temperatur im Reaktorinneren?
          Die gemessene Xenon-Aktivität legt den Schluss nahe, dass im gesamten Reaktor nur ein Millionstel der induzierten Spaltungen stattfinden, die man bei einem laufenden Reaktor erwarten würde. Das reicht kaum, um das Wasser messbar zu erhitzen. Oder aber die Anzeigen sind fehlerhaft, wie in Reaktor 1, wo schon kurz nach der Katastrophe die Detektoren kaputt gingen. Aufschluss über die Vorgänge im Reaktor könnte Neutronenstrahlung liefern, die man im Falle einer erneuten Kettenreaktion eigentlich messen müsste.

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