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Harrisburg - Tschernobyl - Fukushima : Konstruktionsmängel und Bedienungsfehler

  • -Aktualisiert am

Bild: F.A.Z.

Der Aufbau eines Siedewasserreaktors, wie er auch in Fukushima eingesetzt wurde, ist vergleichsweise einfach - und genau das ist sein Nachteil. Doch auch bei komplexeren Reaktoren bleibt ein Restrisiko.

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          Die beiden Kernkraftwerke Fukushima 1 (Daiichi) und Fukushima 2 (Daini) des Energieversorgungsunternehmens Tokyo Denryoku (TEPCO) bestehen aus zehn Blöcken. Alle sind Siedewasserreaktoren, von denen drei bereits vor dem Erdbeben außer Betrieb waren. Alle Anlagen beziehen ihr Kühlwasser aus dem Meer. Die Leistung der sieben aktiven Reaktoren beträgt 6227 Megawatt.

          Siedewasserreaktoren gehören wie Druckwasserreaktoren zu der Gruppe der Leichtwasserreaktoren, die ihre Bezeichnung der Tatsache verdanken, dass sogenanntes leichtes Wasser als Kühlmittel und „Moderator“ verwendet wird. „Leichtes Wasser“ bezeichnet dabei gewöhnliches Wasser, dessen Wasserstoffatome fast vollständig aus Protium, dem leichtesten Wasserstoffisotop, besteht. Wasser als „Moderator“ bremst die bei einer Spaltung von Uran oder Plutonium entstehenden schnellen Neutronen ab. Das ist nötig, um die Kernspaltung fortzusetzen. Schnelle Neutronen tun das nicht, hingegen die verlangsamten Neutronen. So bleibt die erwünschte Kettenreaktion der Kernspaltung in Gang.

          Radionuklide im Wasserdampf

          Der Aufbau eines Siedewasserreaktors ist vergleichsweise einfach, hat er doch nur einen Wasser-Dampf-Kreislauf, der sowohl die Wärme aus der Kettenreaktion abführt als auch den Dampf für den Turbinenantrieb liefert. Wasser durchströmt den Reaktorkern von unten nach oben, erhitzt sich, siedet schließlich, so dass Dampf über die Heißdampfleitung den Reaktorkern verlässt. Dieser Dampf wird direkt auf die Turbine geleitet, die den Generator zur Stromerzeugung antreibt.

          Diese vergleichsweise einfache Konstruktion hat Nachteile: Da der auf die Turbine geschickte Dampf Radionuklide enthält, muss das gesamte Maschinenhaus nach außen hin abgeschirmt werden. Das erschwert Wartungen und erfordert zusätzliche Vorkehrungen zur Kontrolle des radioaktiven Dampfes.

          Eine weiteres Manko des Siedewasserreaktors ist sein „träges“ Regelverhalten. Da an den Außenwänden der Brennstäbe Dampfblasen entstehen, schwankt die Moderationsfähigkeit des Wassers, was durch Variieren der Leistung der Kühlmittelpumpen ausgeglichen werden muss. Zusätzlich kann der Reaktor über Kontrollstäbe gesteuert werden, die von elektrischen Antrieben von unten in den Reaktor eingefahren werden. Für die Schnellabschaltung steht ein hydraulisch wirkendes System zur Verfügung; in Drucktanks gespeicherte Energie bewegt die Steuerstäbe (Fail-Safe-Prinzip).

          Der Druckwasserreaktor ist leichter zu warten

          Fallen bei einem Siedewasserreaktor alle Umwälzpumpen aus, fällt die Leistung auf 30 bis 40 Prozent der Nennleistung. Wird er daraufhin abgeschaltet, muss, wie bei jedem Reaktor, die Nachzerfallswärme abgeführt werden. Beim Siedewasserreaktor kann das durch Ableiten von Dampf in den Turbinenkondensator oder in einen Kondensationsbehälter erfolgen. Auf diesem Weg kann vergleichsweise viel Energie abgeführt werden. In einigen Siedewasseranlagen steht dazu eine Hochdruckpumpe zur Verfügung, die von einer separaten, kleinen Dampfturbine angetrieben wird. Dabei wird zugleich Energie aus dem Reaktor abgeführt wie auch Wasser nachgespeist. Die Regelung dieses Aggregats kann aus Batterien erfolgen, so dass für begrenzte Zeit eine Kernkühlung auch ohne Diesel-Notstromgeneratoren möglich ist.

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