In der zweiten Folge von "Tschernobyl", der HBO-Miniserie über den Unfall von 1986, der zur schlimmsten Atomkatastrophe in der Geschichte der Menschheit wurde, ist die Situation ziemlich schlecht. In den Ruinen des Reaktors Nr. 4 des Kernkraftwerks Tschernobyl tobt ein großes Feuer. Ein Krankenhaus in der nahe gelegenen Stadt Pripyat ist überfüllt mit Strahlenopfern. Tödlicher radioaktiver Staub ist aus der Sowjetunion nach Schweden gewandert. Die Luft über dem Reaktor leuchtet buchstäblich dort, wo der Urankern freigelegt wurde. Und die Leute, die die Katastrophenhilfe leiten, beschließen, Tausende Tonnen Sand und Bor auf den Kern zu werfen.
Dies ist mehr weniger, was während der tatsächlichen Katastrophe im April 1986 geschah. Aber warum verwendeten Ersthelfer Sand und Bor? Und wenn 2019 eine ähnliche nukleare Katastrophe eintreten würde, würden Feuerwehrleute dies dann noch tun?
Sie wollen wirklich kein Feuer unter freiem Himmel auf einem freiliegenden Kern
Das Aussetzen eines brennenden Kerns der Luft ist auf mindestens zwei Ebenen ein Problem, wie die Kernreaktoringenieurin und Professorin der Universität von Illinois in Urbana-Champaign, Kathryn Huff, gegenüber Live Science erklärte.
Ihr erstes Problem ist, dass Sie eine anhaltende Kernspaltungsreaktion haben. Uran feuert Neutronen ab, die gegen andere Uranatome schlagen und diese spalten. Diese Uranatome setzen noch mehr Energie frei und speisen das ganze heiße Chaos. Diese Reaktion, die nicht mehr enthalten ist, spuckt auch unglaubliche Mengen an direkter Strahlung aus und stellt eine tödliche Gefahr für jeden dar, der versucht, sich ihr zu nähern.
Ihr zweites verwandtes - und viel schwerwiegenderes - Problem ist, dass das Feuer viel Rauch, Staub und Schmutz in die Luft abgibt. Das ganze Zeug kommt direkt aus einem Kernreaktor, und ein Teil davon ist tatsächlich Materie direkt aus dem Kern. Dies schließt eine Reihe von Typen (oder Isotopen) relativ leichter Elemente ein, die sich bei der Spaltung von Uranatomen bilden.
"Dies ist der gefährliche Teil eines solchen Unfalls", sagte Huff. "Diese Isotope, einige von ihnen, sind für den Menschen giftig. Und einige von ihnen sind radioaktiver als das, was Sie in Ihrem täglichen Leben antreffen würden. Und einige von ihnen sind nicht nur ziemlich giftig und radioaktiv, sondern auch sehr giftig mobil in der Umwelt. "
Mobil bedeutet in diesem Fall, dass diese Isotope in die Körper von Lebewesen eindringen können, um Probleme zu verursachen. Nehmen Sie zum Beispiel Jod-131, ein radioaktives Jodisotop, das lebende Zellen wie normales Jod behandeln.
Eine Rauchwolke wie die von Tschernobyl enthält viel Jod-131, das Hunderte von Kilometern weit treiben kann. Es kann in Flüssen enden und in Pflanzen, Tiere und Menschen gelangen. Unsere Schilddrüsen sind auf Jod angewiesen und absorbieren Jod-131 wie gewöhnliches Jod, wodurch langfristig eine ernsthafte Strahlungsquelle in unserem Körper entsteht.
(Aus diesem Grund sollen Menschen in dem betroffenen Gebiet unmittelbar nach nuklearen Katastrophen Jodpillen einnehmen, um die Reserven ihres Körpers aufzufüllen und zu verhindern, dass ihre Schilddrüsen radioaktive Isotope absorbieren.)
Sand und Bor
Das Ablassen von Sand und Bor (die eigentliche Tschernobyl-Mischung enthielt auch Ton und Blei) ist ein Versuch, sowohl das erste als auch das zweite Problem zu lösen.
Der Sand erstickt den freiliegenden Reaktor und unterdrückt die tödliche Rauchwolke. Und das Bor könnte theoretisch die Kernreaktion unterdrücken.
"In einem Kernreaktor gibt es Isotope, die die Reaktion auslösen, und Isotope, die die Reaktion verlangsamen", sagte Huff.
Um eine nukleare Kettenreaktion in Gang zu bringen, müssten genügend radioaktive Isotope nahe beieinander liegen, damit ihre Neutronen, die wild in den Weltraum schießen, dazu neigen, in andere Atomkerne zu schlagen und diese zu spalten.
"Wenn ein Neutron mit einem Isotop interagiert, besteht aufgrund der Struktur seines Kerns eine gewisse Wahrscheinlichkeit, dass es das Neutron absorbiert", sagte sie. "Uran, insbesondere Uran-235, neigt dazu, das Neutron zu absorbieren und sich dann sofort zu spalten. Bor absorbiert jedoch nur das Neutron. Aufgrund seiner Kernstruktur ist es neutronendurstig."
Wirf also genug Bor auf den freiliegenden Kern des Reaktors Nr. 4, so die Theorie, und es würde so viele dieser wild feuernden Neutronen absorbieren, dass die Reaktion aufhören würde.
In Tschernobyls Fall stellte sich jedoch heraus, dass das Ablassen des Bors und anderer Neutronenabsorber in den Reaktor nicht funktionierte, was teilweise auf den Ad-hoc-Ansatz zum Abladen von Hubschraubern zurückzuführen war, den die Konstruktion der Anlage erforderte.
"Die intensive Strahlung hat mehrere Piloten getötet", berichtete die BBC 1997 und fügte hinzu: "Es ist jetzt bekannt, dass trotz dieser Opfer fast keine Neutronenabsorber den Kern erreichten."
Huff sagte jedoch, das Prinzip, das die Sowjets verwendeten - Neutronenabsorber, um die Reaktion zu stoppen, gepaart mit Materialien, um die radioaktiven Isotope aus der Luft zu werfen -, sei solide. Und im Falle einer ähnlichen Katastrophe würden die Reaktionsteams heute einen Ansatz verfolgen, der auf derselben zugrunde liegenden Theorie basiert.
Der große Unterschied, sagte sie, ist, dass moderne Kernkraftwerke (zumindest in den Vereinigten Staaten) so konzipiert sind, dass sie einen Großteil dieser Arbeit selbst erledigen.
Moderne Reaktoren sind viel sicherer und viel besser auf Probleme vorbereitet - aber sie verwenden immer noch Bor in ihren Notfallhandbüchern
Huff wies ausführlich darauf hin, dass US-amerikanische (und andere ordnungsgemäß fortschrittliche) Kernreaktoren viel seltener als Tschernobyl auf irgendeine Art von Katastrophe stoßen - niemals so heiß und in stabileren Schiffen. Und die Gebäude selbst sollen einen Großteil der Arbeit leisten, um ein Kernreaktorfeuer und eine radioaktive Wolke zu unterdrücken, fügte sie hinzu.
Moderne Reaktoren sind mit chemischen Sprays ausgestattet, die ein Reaktorgebäude überfluten und radioaktive Isotope aus der Luft werfen können, bevor sie entweichen können. Und im Gegensatz zu Tschernobyl sind Kernkraftwerke in den USA vollständig in versiegelten Strukturen aus Zement und Bewehrung (einem Netz aus verstärkten Stahlstangen) enthalten. Diese versiegelten Schalen sind so weit überarbeitet, dass zumindest theoretisch selbst eine signifikante Explosion sie nicht verletzen würde. Sie könnten einen kleinen Jet in die Seite eines dieser Gebäude krachen lassen, ohne den Kern freizulegen. Tatsächlich hat die US-Regierung im Rahmen eines Tests 1988 genau das an einem leeren Sicherheitsbehälter durchgeführt. Nach Angaben des NRC laufen derzeit noch Studien zu großen Jet-Auswirkungen.
All dies macht eine Katastrophe im Tschernobyl-Maßstab unwahrscheinlich, obwohl die Union of Concerned Scientists schreibt, dass kleinere (aber immer noch gefährliche) Strahlungslecks eine echte Bedrohung darstellen, auf die die Vereinigten Staaten nicht angemessen vorbereitet sind.
Die US-amerikanische Nuclear Regulatory Commission (NRC) hat jedoch für jeden der 98 im Land betriebenen Kernkraftreaktoren Notfallhandbücher mit einer Länge von Hunderten von Seiten erstellt. Diese enthalten Anweisungen, was die Einsatzkräfte im Falle aller Arten von etwas plausiblen bis höchst unwahrscheinlichen Notfällen tun sollten.
Diese Handbücher sind in einfachem Englisch auf der NRC-Website verfügbar. Hier ist die für Palo Verde, eine große Anlage im Westen von Arizona. Hier finden Sie Anweisungen, wann viel Bor in den Kern geschoben werden muss (sobald der Reaktor nicht normal abschaltet). Es wurde geprüft, was zu tun ist, wenn feindliche Kräfte die Anlage angreifen (unter anderem mit der Vorbereitung einer regionalen Evakuierung beginnen, sobald klar wird, dass die Kräfte ein erhebliches Strahlungsleck verursachen könnten). Und falls erhebliche Mengen radioaktiven Materials in die Atmosphäre entweichen, heißt es, wer eine Evakuierung erklärt (Arizonas Gouverneur, basierend auf Empfehlungen der Bauleiter).
Diese Pläne gehen nicht sehr detailliert auf Ereignisse im Tschernobyl-Stil ein, obwohl das NRC seit dem 11. September Richtlinien für extremere Katastrophen entwickelt hat. Huff sagte jedoch, dass die Bekämpfung eines Feuers auf einem freiliegenden Urankern immer zu mehr oder weniger ausgefallenen Versionen des Abwurfs von Bor und Sand führen wird.
