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Kernkraftwerke : Reaktoren unter Dauerbeschuss

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Bestrahlter Reaktorstahl

Ein andere Erscheinung, welche die Forscher genauer untersuchen wollen, ist der sogenannte Late-Blooming-Effekt. Dabei handelt es sich um eine beschleunigte Versprödung des Stahls, wenn ein Schwellenwert bei der Bestrahlung überschritten ist. Dieser Effekt ist abhängig von der Zusammensetzung des Stahls und der herrschenden Temperatur. Ob er im Langzeitbetrieb bei Kernkraftwerken auftritt und wie man ihn in Überwachungsprogrammen berücksichtigen kann, sollen umfangreiche Versuchsreihen zeigen.

Am Forschungszentrum Dresden-Rossendorf untersuchen Wissenschaftler um Eberhard Altstadt bestrahlte Proben von Reaktorstahl in sogenannten Heißen Zellen. Diese speziellen Container sind von dicken Bleiwänden umhüllt, die die Umgebung vor radioaktiver Strahlung schützen. Durch grünliche, fast einen halben Meter dicke Bleiglasscheiben kann man ins Innere der Zellen schauen. In den Containern lässt sich nur mit ferngesteuerten Greifern arbeiten: Die Manipulatoren bewegen die Proben und bedienen die Geräte, mit denen die Wissenschaftler mechanische Prüfungen vornehmen, um etwa die Härte oder Zähigkeit zu bestimmen.

Die Forscher aus Dresden können sich auf ein einmaliges Probenarchiv stützen: Sie verfügen über Proben aus dem abgeschalteten Kernkraftwerk Greifswald, das von 1973 bis 1990 in Betrieb war. Der Stahl stammt aus drei verschiedenen Blöcken des Kraftwerks, die in unterschiedlichem Ausmaß betrieben wurden. Somit gibt es Proben, die jahrelang unter Neutronenbeschuss standen, und solche, die nur wenig bestrahlt wurden. Anhand dieser Materialien können die Forscher den Grad der Versprödung erfassen und vergleichen, inwieweit diese Werte mit den ursprünglichen Abschätzungen zur Alterung übereinstimmen.

Neue Richtlinie als Ziel

Bei der Untersuchung der Proben aus Greifswald haben sie bereits unter anderem nachgewiesen, dass sich die Versprödung des Stahls rückgängig machen lässt, wenn man den Reaktordruckbehälter für hundert Stunden auf fast fünfhundert Grad Celsius erhitzt. Die Eisenatome wandern dabei wieder auf ihre ursprünglichen Gitterplätze zurück, und die Defekte verschwinden. Ein derart "ausgeheilter" Stahl ist anschließend sogar weniger anfällig für Versprödung.

Der Greifswalder Reaktor gehört zur Bauart WWER-440, die heute noch in Russland, Finnland, Bulgarien, Tschechien und der Slowakei in Betrieb ist. Er hat einen besonders schlanken Reaktordruckbehälter. Der Reaktorkern befindet sich daher dicht an den Stahlwänden, der wassergefüllte Spalt dazwischen ist lediglich sechzehn Zentimeter breit. Bei den in Westdeutschland gebauten Kernkraftwerken ist dieser Spalt wesentlich breiter. Die Neutronen werden darin stärker abgebremst, so dass die Strahlenbelastung des Stahls geringer ist und dieser deshalb viel langsamer altert. Den an "Longlife" beteiligten Forschern, die aus neun europäischen Ländern kommen, steht ein umfangreiches Programm bevor. Sie müssen eine Vielzahl von Materialproben untersuchen, die für die in Europa laufenden Druckwasserreaktoren repräsentativ sind.

Ein Ziel der Arbeiten ist es unter anderem, eine neue Richtlinie zu erstellen, anhand derer sich Alterungseffekte frühzeitig nachweisen und überwachen lassen. Eine verlängerte Laufzeit wäre für die in deutschen Kernkraftwerken verwendeten Materialien unbedenklich. Denn die in Deutschland verwendeten Stähle sind in ihrer chemischen Zusammensetzung so optimiert, dass sie eine möglichst geringe Bestrahlungsempfindlichkeit aufweisen, erklärt Altstadt im Gespräch mit dieser Zeitung. "Durch die konstruktionsbedingte niedrige Neutronenbelastung könnten die modernen deutschen Reaktoren unter dem Aspekt der Versprödung des Reaktordruckbehälters achtzig bis hundert Jahre sicher betrieben werden."

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