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Kernkraft
Katastrophen und ihre Hintergründe
Inhaltsverzeichnis
Funktionsprinzip der Kernkraft
Folgen einer Atombombenexplosion
Katastrophen und ihre Hintergründe
Katastrophen und ihre Hintergründe
Ende 1938/Anfang 1939 entdeckte Otto Hahn(siehe Bild 1) in Berlin zusammen mit Fritz Straßmann die Spaltung des Uran-Atomkerns.
Wichtige Beiträge lieferte seit 1907 auch Hahns Mitarbeiterin Lise Meitner, die allerdings den Erfolg ihrer Arbeiten nicht mehr in Berlin erleben
konnte.
Aus ihrem Exil lieferte sie aber die entscheidenden theoretischen Berechnungen, die Hahn letztendlich dazu veranlassten, seine Entdeckung zu veröffentlichen.
Nicht vergessen sollte man allerdings auch die junge Freiburger Chemikerin Ida Noddack, die schon 1934 in der 'Zeitschrift für angewandte Chemie' die Vermutung des Zerplatzens der Kerne nach dem Beschuss mit Neutronen äußerte aber von Fermi und Hahn nicht ernst genommen worden war.
Bald darauf wurde erkannt, dass sich hieraus womöglich eine Kettenreaktion solcher Spaltungen unter großer Energiefreisetzung entwickeln ließe. Schon im Sommer 1939 veröffentlichte Siegfried Flügge einen Zeitungsaufsatz, in dem diese Möglichkeit öffentlich erörtert wurde.
Mit dem Beginn des Zweiten Weltkrieges wurden die Arbeiten als geheim erklärt und in die Verantwortung des Herreswaffenamtes in Berlin gelegt und von Kurt Diebner betreut. Diebner setzte auch das Kaiser-Wilhelm-Institut für Physik ein. Die Leitung übernahm Werner Heisenberg.
Die gesamten deutschen Arbeiten während des Krieges konzentrierten sich auf den Bau eines Atomreaktors. Allerdings erkannte v. Weizsäcker früh, daß mit Plutonium, das im Reaktor entstehen und leicht abzutrennen sein würde, eine Atombombe realisierbar sein würde.
Auf einer Sitzung im Herreswaffenamt im Februar 1942 antwortete Heisenberg auf die Frage, ob innerhalb eines dreiviertel Jahres eine kriegsentscheidende Waffe produziert werden könne, mit einem klaren Nein. Daraufhin verloren die Nazis ihr Interesse an dem Projekt und das ganze Unternehmen wurde dem Heereswaffenamt entzogen und dem Reichsforschungsrat unterstellt. 1944 übernahm Walther Gerlach dessen Leitung.
Über Spionagekanäle wurde die Möglichkeit eine Bombe zu bauen, den deutschen Kriegsgegnern bekannt und versetze diese in großen Schrecken. Mit dem Einsatz großer Mittel wurde daher in Amerika die Atombombe entwickelt, welche später in Hiroshima eingesetzt wurde (siehe Kap. 1.3).
Wahrscheinlich erinnerte sich Prof. Gerlach, der in Tübingen Physik studierte und dort auch Professor war, der Gegend um Hechingen und Haigerloch. Er machte den Vorschlag, im schmalen Muschelkalktal der Eyach ein Bunkerlabor zu bauen, da man sich hier sicherer fühlte vor Luftangriffen. Zufällig entdeckten die Wissenschaftler den Bierkeller des Schwanenwirtes in Haigerloch und mieteten diesen für ihre Arbeit an.
In einer abenteuerlichen Lastwagenfahrt wurde Uran und Schweres Wasser von Berlin nach Haigerloch überführt, wo Ende März/Anfang April 1945 der Versuch begann.
Der Kernreaktor befand sich in einem Betonzylinder. Zwischen der äußeren Betonummantelung und dem inneren Mantel aus Aluminium war zu Kühlung normales Wasser eingefüllt. In diesem Aluminiumkessel mit 210 cm Querschnitt und 210 cm Höhe war ein weiterer Kessel aus Magnesium. Zwischen die beiden Kesselwände kam eine etwa 40 cm dicke Graphitschicht. Dadurch sollte der Reaktor nach außen hin abgeschirmt werden, damit die entstehenden Neutronen nicht entweichen konnten. Die am Deckel festgemachte Anordnung mit 664 Uranwürfel(Kantenlänge 5 cm) wurde nun in den inneren Magnesiumzylinder eingelassen. Es lag also ein räumliches Gitter vor, der Abstand nächster Nachbarn betrug 14 cm. Dann wurde der Deckel auf das Reaktorgefäß aufgeschraubt.
Im Zentrum der Anordnung befand sich die Neutronenquelle, die durch den sog. Kamin eingelassen wurde. Außerdem befanden sich im Deckel Kanäle, durch die Neutronensonden eingeführt werden konnten. Damit erhielt man eine genaue Messung der Neutronenverteilung im Inneren der Anordnung, in dem umgebenden Graphit und im Leichten Wasser des Außenraumes. Das Schwere Wasser wurde zuletzt und vorsichtig eingefüllt und dauernd die Vermehrung der Neutronen verfolgt. Wäre der Reaktor kritisch geworden, dann wäre der Versuch abgebrochen worden.
Leermessung: Man bestimmte die Neutronenzahl ohne Uran und ohne Schweres Wasser, aber mit eingefahrener Neutronenquelle, im Außenraum.
Vollmessung: Man bestimmte die Neutronenzahl ebenfalls im Außenraum mit eingebrachter Uran- und Schwerwasserfüllung.
Der Vermehrungsfaktor (das Verhältnis Voll- zu Leermessung) ergab sich etwa zu 7. Damit war der Haigerlocher Reaktor nicht kritisch geworden. Berechnungen ergaben, dass etwa die eineinhalbfache Reaktorgröße notwendig gewesen wäre. Eine Vergrößerung war im April 1945 nicht mehr möglich, weil weder weiteres Uran noch Schweres Wasser vorhanden war.
Seit 1942 arbeiteten tausende von Wissenschaftlern in Amerika fieberhaft an einer Atombombe, welche gegen Deutschland verwendet werden sollte. Die Operation hieß 'Manhattan Project' und kostete 2 Billionen Dollar. Doch Deutschland kapitulierte früher als die Bombe fertig war. So wurde sie gegen Japan eingesetzt, da diese noch nicht zur bedingungslosen Kapitulation bereit waren.
Die Bombe sollte auf einer Stadt abgeworfen werden, die noch nicht bombardiert worden war. So konnte man den 'Test' besser bewerten.
Der zuständige General Groves hatte als Testgelände für die Zündung der ersten Atombombe eine Felswüste bei Alamogordo in Neumexiko ausgewählt. Dort begann am 16. Juli 1945 um 5.30 Uhr das Atomzeitalter mit einem Blitz, der noch in 400 km Entfernung den Himmel erleuchtete und der in Bodennähe heller als viele Sonnen war. Ein riesiger Feuerball wuchs auf 1½ Kilometer Durchmesser an. Die Erde bebte. Eine heiße Druckwelle verbreitete sich nach allen Seiten. Der 30m hohe Turm, auf dem die Atombombe gelegen hatte, wurde in Nichts aufgelöst. Bei den 16 km entfernten Beobachtungsständen traf der Donner der Explosion erst viele Sekunden später ein. Inzwischen schoss eine weiße Rauchsäule kerzengerade empor, nahm Pilzform an und stieg 12 000 Meter hoch. Die Detonation war im gesamten Südwesten der Vereinigten Staaten zu hören, und alle, die zu solch früher Stunde schon auf den Beinen waren, beobachteten ein sonderbares Phänomen: Die Sonne schien aufzu-
gehen und gleich darauf wieder zu versinken.
Viele der Wissenschaftler, darunter auch Albert Einstein, warnten Truman vor dem Einsatz einer Atombombe. Sie wiesen auf die Folgen der radioaktiven Strahlung und auf ein zu befürchtendes Ost-West rüsten hin. Trotz aller Warnungen befahl Truman am 25.Juli 1945 die Atombombe einzusetzen.
Zwischen Atombomben und üblichen Sprengköpfen gibt es zwei wesentliche Unterschiede. Die Atombombe übertrumpft ihren 'Vorgänger' mit der enormen Zerstörungskraft und der Radioaktiven Strahlung. In Hamburg starben im 2. Weltkrieg 3-6 % der Bevölkerung, und das bei tausenden Bombenabwürfen. In Nagasaki starben auf einen Schlag 40 % der Bevölkerung durch eine einzige Bombe.
Neben der historisch bedeutenden Kernspaltungsbombe existieren weiters noch die Wasserstoffbombe (Sinterbombe) die mit dem Prinzip der Kernfusion arbeitet. Da diese aber den Umfang meiner Facharbeit sprengen würde, konzentriere ich mich nur auf die in Verwendung gekommene Kernspaltungsbombe.
Die Kernspaltungsbombe ist im Prinzip ein schneller Reaktor mit sehr hoher Reaktivität, d.h. es werden jeweils viel mehr Neutronen produziert, als ausfließen oder absorbiert werden. In einer Kernspaltungsbombe muss das spaltbare Material so angeordnet sein, dass es unterkritisch bleibt. Das geschieht entweder dadurch, dass die gesamte Masse in mehrere Teile aufgeteilt wird, die getrennt voneinander lagern, oder dass es bei geringer Dichte über ein großes Volumen verteilt wird. Zur Zündung der Kernexplosion wird das spaltbare Material durch eine konventionelle Sprengladung zusammengepresst, so dass auf engem Volumen die sehr hoch überkritische Masse vereinigt wird. Gleichzeitig wird eine Neutronenquelle eingeschaltet, die zum richtigen Zeitpunkt für die ersten Neutronen zur Einleitung der Kettenreaktion sorgt.
Während das spaltbare Material komprimiert wird, darf noch keine Kernreaktion stattfinden, da ein Freiwerden von Energie im Brennstoff der Komprimierung entgegen
wirken und dadurch das Erreichen einer ausreichend hohen Reaktivität verhindern würde. Die Komprimierung muss daher so schnell erfolgen, dass während dieser Zeit kein Neutron durch spontane Spaltung im Material entsteht.
Ist die volle Überschussreaktivität erreicht, so muss sehr schnell die Kettenreaktion einsetzen, da die spaltbare Masse nach der Explosion des chemischen Sprengstoffs nur kurze Zeit im komprimierten Zustand verbleibt.
Der Ablauf der eigentlichen nuklearen Explosion ist sehr kompliziert, da bei ihr neutronenphysikalische und thermodynamische Prozesse eng gekoppelt sind. Die Neutronenflussverteilung beeinflusst die Leistungsfreisetzung und diese wieder über die Expansion und die Anderung der Reaktivität den Neutronenfluss.
Der Vorgang lässt sich grob in zwei Phasen einteilen:
In der ersten Phase, die etwa 0.5 Millionstel Sekunden dauert, bleibt die Reaktivität im spaltbaren Material konstant, da nur verhältnismäßig wenig Energie erzeugt wird. Die Leistung steigt von der Ausgangsleistung, die von der Neutronenquelle gegeben ist, das ist etwa 1/30 000 Watt, bis auf eine Leistung von ca. 1015 bis 1016 Watt an. Zum Vergleich: Ein durchschnittliches Kernkraftwerk erbringt etwa 108 Watt Leistung! Die Temperatur beträgt zu diesem Zeitpunkt ca. 50 000° C und die freigesetzte Energie etwa 20 kWh. Zu diesem Zeitpunkt wird das Material nur noch durch die Trägheitskräfte zusammengehalten und beginnt unter Einwirkung des sich aufbauenden hohen Druckes zu expandieren. Damit beginnt die zweite Phase der Explosion, in der die Reaktivität durch die Expansion abnimmt, die Leistung jedoch noch weiter zunimmt bis auf einen Spitzenwert von über 1020 Watt. Diese Phase dauert etwa 0,1 Millionstel Sekunden, danach wird die Anordnung unterkritisch und die Leistung fällt schnell ab. Nach weiteren 0,1 Millionstel Sekunden wird nur noch durch den Zerfall von Spaltprodukten Leistung abgegeben. Das Material der Bombe expandiert jetzt schnell und heizt die Umgebung auf. Dabei bildet sich der bekannte Feuerball.
Durch die Spaltung verursachte Hitze erhöht die Temperatur auf 10 Mio. °C. Dabei wird so viel Licht erzeugt, dass man erblindet, wenn man hinsieht. Die heiße Luft steigt rasch nach oben. Nach einer Minute hat die Luft sich abgekühlt und eine Höhe von mehreren
hundert Kilometern erreicht. Die kalte Luft am Rand bremst den äußeren Teil der warmen Luft. Die Luft in der Mitte des Stammes steigt nun schneller nach oben und hinterlässt in der Mitte ein Vakuum. Dieses wird durch die langsamere Luft am äußeren Stamm gefüllt. So bildet sich der Rauchring. Die Wolke ist zunächst orange (aufgrund chemischer Reaktionen mit der Luft), später wird sie dann weiß, wenn Wasserdampf kondensiert. Der Atompilz kann bei einer Explosion im Megatonnenbereich einen Durchmesser von 100 Kilometern und eine Höhe von 40 Kilometern erreichen. Bei der Explosion wird als erstes ein Fluss von Photonen frei, der 70-80 % der Bombenenergie freisetzt. Die bei der Explosion entstehende Druckwelle breitet sich mit Überschallgeschwindigkeit aus. Die Intensität der Druckwelle ist konstant, während der Radius abhängig von der Stärke der Bombe ist. Auf die Druckwelle folgt die Überdruckphase, die vergleichbar mit dem Wasserdruck in mehrer 1000 Meter Tiefe ist. Zudem werden radioaktive Stoffe an die Atmosphäre abgegeben. Diese Stoffe gelangen über den Regen zur Erde zurück. Dieses nennt man Fallout.
Kernkraftwerke wandeln Kernenergie in elektrischen Strom um. Im Kernreaktor entsteht durch Kernspaltung Hitze, die Wasser im Dampferzeuger zu Wasserdampf verwandelt. Damit wird die Dampfturbine mit dem angeschlossenen Generator betrieben. Der elektrische Strom wird in das Netz eingespeist. Das Wasser wird im Kühlturm gekühlt und erneut durch den Kernreaktor geleitet.
Im Laufe der Jahre entwickelten sich verschiedene Kraftwerkstypen:
RBMK Reaktor
WWER Reaktor
BN Reaktor (Schneller Brüter)
Aufgrund der geschichtlichen Bedeutung im Hinblick unsere geographischen Verbundenheit zur Tschernobyl Katastrophe möchte ich im speziellen auf den in den meisten Ost Staaten verwendeten RBMK Reaktor eingehen.
Die Abkürzung RBMK steht für Reaktor Bolschoj Moschnostij Kanalnij, was soviel wie 'Reaktor großer Leistung mit Kanälen' bedeutet.
Das Reaktordesign weist zwei Kühlmittelkreisläufe auf. Jeder Kreislauf braucht extrem viel Kühlwasser (weshalb RBMK-Reaktoren ausschließlich an großen Wasserreservoirs - Seen oder Meeren - erbaut wurden) und führt von einer Hälfte des Reaktors die Wärme ab.
Die rund 1660 Brennstäbe befinden sich jeweils in einer eigenen Druckröhre und nicht, wie in anderen Kernreaktoren üblich, in einem großem Druckbehälter. Jeder Brennstoffkanal erzeugt Dampf, der in einem Direktkreislauf die Turbinen speist, welche den Generator antreiben und somit Strom erzeugen. Jeder Druckkanal muss von einer eigenen Messstelle überwacht werden, was den gesamten Reaktor selbst für erfahrene Bedienungsmannschaften sehr unübersichtlich erscheinen lässt.
Die Kettenreaktionen werden von einem massiven Graphitblock moderiert,
das heißt, die bei der Kernspaltung frei werdenden Neutronen werden vom Graphit
auf eine Geschwindigkeit abgebremst, die es ihnen ermöglicht, weitere Kerne zu
spalten.
Um die Kettenreaktionen steuern zu können, sind außerdem noch sehr viele
Regelstäbe nötig. Werden diese komplett eingefahren, stoppen sie die
Kettenreaktion, da sie Neutronen absorbieren.
Der RBMK-Reaktor ist stark überaktiv ausgelegt (er hat einen positiven 'Void-Koeffizienten'), das heißt, dass die Kettenreaktionen sich beschleunigen, wenn Kühlwasser verloren geht. Westliche Kernkraftwerke müssen einen negativen Void-Koeffizienten aufweisen, was bedeutet, dass die Kettenreaktion automatisch zum Erliegen kommt, wenn Kühlwasser verloren geht.
Das RBMK-Design gilt - was die Tschernobyl-Katastrophe nachhältig bestätigt hat
- als die unsicherste und gefährlichste Reaktorlinie der Welt. Solche Reaktoren
befinden sich ausschließlich auf dem Gebiet der ehemaligen UdSSR.
Stärken des RBMK:
Schwächen des RBMK:
Schließlich kam der Tag, an dem sich herausstellen sollte, ob der Mensch seine bislang furchtbarste Waffe gegen sich selbst einsetzen sollte, sei es um den in den letzten Zügen liegenden Krieg mit einem vernichtenden Schlag gegen den geschwächten Feind zu beenden oder um den fast undenkbar hohen finanziellen Aufwand im nachhinein zu rechtfertigen.
Wie viele wissen werden, hat es in der bekannten Kriegsgeschichte des neuzeitlichen Menschen nur zwei Einsätze
von Atombomben gegeben. Eine mehr als 4,5 t schwere Uranbombe mit dem Spitznamen 'Little Boy' wurde am 6. August 1945 auf Hiroshima abgeworfen. Die Aioi-Brücke, eine von 81 Brücken, welche das 7-armige Delta des Ota-Flußes verbinden, wurde als Detonationspunkt für die Bombe ausgewählt, den 'Ground Zero' hat man auf ca. 600 m über den Boden festgelegt. Um 8.15 Uhr wurden während der Zeit eines Augenblicks durch eine 13 kt - Atomexplosion 66.000 Menschen getötet, und 69.000 verletzt.
Das Gebiet mit restloser Verdampfung befand sich in einem Umkreis von 800 m um das Explosionszentrum, vollständige Zerstörung fand sich bis zu einem Radius von 1,6 km, schwere Zerstörungen durch die Druckwelle reichten bis 3 km über das Zentrum der Detonation hinaus. Noch in 4 km Entfernung wurde alles Brennbare entzündet. Der verbleibende Bereich der Explosionszone reichte bis 5 km über das Zentrum hinaus, starke Brände und Beschädigungen durch die Druckwelle konnten auch hier noch festgestellt werden (siehe Bild 5 für Zerstörungszonen bei Atomexplosionen).
Vor den Toren Tokios lag, in einem Rettichfeld verborgen, ein Bunker, der 181 starke Funkempfänger barg. Japanische Marinefunker nahmen hier Tag und Nacht alles auf, was von amerikanischen Sendern kam. Am Morgen des 6. Augustes 1945 empfingen Männer der Nachtschicht ein Rufzeichen, das sie zum ersten Mal drei Wochen zuvor gehört hatten. Es stammte, wie sie auf Grund von Peilungen wussten, von der Marianeninsel Tinian, und Ende Juli war es jeden Tag zu hören gewesen. In Tokio hatte man die Funksprüche zwar nicht entschlüsseln können, aber die erfahrenen Abhörmänner erkannten den Tinian-Sender immer sofort an der "Handschrift" des amerikanischen Funkers. Jetzt war Tinian wieder da, und die Japaner konnten nicht mehr tun, als diese Beobachtung notieren und weitermelden. Keiner von ihnen ahnte, dass sie hier Funksprüche der amerikanischen 509. Bombergruppe empfingen, die unter strengster Geheimhaltung einen kriegsentscheidenden Einsatz vorbereitete: den ersten Abwurf einer Atombombe.
Vier Stunden später, um 8.16 Uhr merkte man bei der japanischen Rundfunkgesellschaft in Tokio, dass die Telefonverbindungen mit Hiroschima unterbrochen war; kein einziger Anruf kam mehr durch. Zwanzig Minuten später stellten Eisenbahner in Tokio fest, dass auch der Bahntelegraf nach Hiroschima nicht mehr arbeitete; die Leitung schien unmittelbar nördlich der Stadt unterbrochen zu sein. Dann meldeten Bahnhöfe in der Nähe von Hiroschima, in der Stadt sei eine große Explosion erfolgt. Gegen 10 Uhr erfuhr die Redaktion der Tokioter Zeitung Asahi, Hiroschima sei durch einen Bombenangriff fast völlig zerstört worden.
Am 6. August um 2.45 Uhr rollte die schwer beladene Enola Gay, der nach der Mutter des Einsatzleiters des Fluges benannte Atombomber, die Startbahn von Tinian, einer Insel im Pazifik, hinunter. Jeder der Bordinsassen hatte eine Spezialbrille bekommen, deren Gläser nur die Farbe Purpurrot durchließen.
Der Pilot flog Hiroschima in 10 500m Höhe an. Im Bombenzielfenster bewegte sich der Visierpunkt - die Mitte einer Brücke - auf das Fadenkreuz zu. 45 Sekunden darauf begann der Signalton, das Zeichen dafür, dass die Bombe in 15 Sekunden ausgeklinkt wurde. 43 Sekunden später flammte ein Blitz auf, und vor dem Beobachter Caron wurde die Welt purpurrot. Unwillkürlich schloss er die Augen hinter der Schutzbrille. Noch kurz vorher hatte er direkt in die Sonne gesehen und durch die Spezialgläser nur einen schwachen Schimmer wahrgenommen. Aus dem Explosionsblitz wurde im Bruchteil einer Sekunde ein Feuerball von 550 Metern Durchmesser, in dessen Mitte eine Temperatur von 50 Millionen Grad herrschte. Hiroschima war zerstört.
Um 8.15 sahen einige Menschen in Hiroschima einen kleinen Verband anfliegen, von dem sich drei Fallschirme lösten, sie trugen Instrumente, die ihre Messergebnisse automatisch über Funk weitergaben. Der klare Himmel zeigte in den nächsten 45 Sekunden nichts als die 3 Fallschirme. Dann plötzlich war der Himmel über der Stadt lautlos verschwunden.
Überlebende erzählten später, im ersten Augenblick nach der Explosion sei alles nur Licht gewesen - blendendes Licht von ungeheurer Stärke, aber auch von atemberaubender Schönheit und Vielfalt. Die meisten verglichen die Explosion mit einem gewaltigen Fotoblitz. Sie erinnerten sich nur an diesen optischen Eindruck; gehört hatten sie angeblich nichts.
Viele Tausende aber hatten nicht einmal etwas gesehen. Sie waren in der ungeheuren Hitze sofort zu Asche verbrannt. Und viele tausend andere, die noch ein paar Sekunden gelebt hatten, wurden von dem Scherben- und Schuttregen zerfetzt, den die Druckwelle vor sich herfegte.
Die Verwüstungen waren wesentlich stärker, als die Atomwissenschaftler berechnet hatten. Das lag einmal daran, dass die Bombe erstaunlich exakt abgeworfen wurde, zum anderen, waren zum Zeitpunkt der Explosion die zahllosen Holzkohleöfen, auf denen die Hausfrauen Frühstück zubereiteten, voller Glut. In der Annahme, dass die meisten Bewohner der Stadt in Luftschutzräumen wären, hatte Oppenheimer die Zahl der Opfer
auf 20 000 geschätzt. Da aber solche kleinen Verbände die Stadt häufig überflogen, ohne Bomben zu werfen, hatten die Bewohner die drei Flugzeuge gar nicht beachtet und waren größtenteils auf dem Weg zur Arbeit gewesen. So kam es, dass die Bombe an die 80 000 Menschen tötete. Dem gewaltigen Blitz folgte Katastrophe auf Katastrophe. Zuerst die Glutwelle. Die dauerte zwar nur Sekunden, war aber ungeheuer heiß. Auf den Dächern schmolzen die Ziegel, in Granitblöcken die Quarzkristalle; im Umkreis von drei Kilometern verkohlten die Telefonmasten an der Seite, die dem Explosionsherd zugekehrt war; und von den Menschen im Zentrum der Explosion blieb nichts übrig als der ins Asphaltpflaster oder in eine Mauer eingebrannte Schattenriss. 16 000 Meter entfernt spürte man die Glutwelle noch deutlich im Gesicht (als stünde man z.B. nahe an einem großen Feuer). In 4000 Metern Entfernung trugen die Menschen Brandblasen davon. In einem Abstand von 2500 Metern brannten die Hitzestrahlen auf einer Zeitungsseite die schwarzen Buchstaben aus dem weißen Papier. Bei vielen hundert Frauen versengten sie die dunklen Stellen der Kleidung. Auf der Haut dieser Frauen waren die Blumenmuster der Kimonos genau eingebrannt.
Der Glutwelle folgte die Druckwelle, ein Orkan mit einer Geschwindigkeit von 800 km/h. Abgesehen von Objekten, die nur geringen Luftwiderstand boten, hielten ihm nur die Fassaden einiger erdbebensicher gebauter Bürohäuser stand. Unter dem Druck barsten ferner die Hauptwasserrohre, so dass die wenigen überlebenden Feuerwehrleute den vielen tausend Bränden, die in Sekundenschnelle ausbrachen, machtlos gegenüberstanden. Durch die Druckwelle und das Feuer wurde in einem Gebiet von 13 km2 jedes Haus zerstört.
Und noch weiteres Unheil kam über die Stadt. Wenige Minuten nach der Explosion fiel ein sonderbarer Regen: murmelgroße Tropfen von schwarzer Farbe. Die Luftfeuchtigkeit innerhalb des Feuerballs war verdampft und hatte sich in der aufschießenden Wolke wieder verflüssigt. Dieser schwarze Regen reichte nicht aus, die Brände zu löschen, aber er steigerte noch die allgemeine Panik.
Und nach dem Regen kam Sturm - ein "Feuersturm", der in das Zentrum der Katastrophe zurückkehrte und infolge der zunehmenden Hitze über der brennenden Stadt immer stärker wurde. Er entwurzelte alte Baumriesen in den Parks, wohin viele geflüchtet waren; und er peitschte Springfluten in den Flüssen auf, so dass viele ertranken, die hier Schutz vor Glut und Flammen gesucht hatten.
Am 9. August 1945 erfuhr Nagasaki die gleiche Behandlung wie Hiroschima. Nur wurde diesmal eine Putoniumbombe mit dem Spitznamen 'Fat Man' (Bild7) auf die Stadt geworfen. Obwohl 'Fat Man' die vorbestimmte Einschlagsstelle um mehr als 2,4 km verfehlte, wurde mehr als die Hälfte der Stadt eingeebnet. Die Bevölkerung Nagasakis fiel im Bruchteil einer Sekunde von 422.000 auf 383.000. 39.000 wurden getötet, über 25.000 verletzt. Nebenbei besaß die Explosion eine Aquivalenz-sprengkraft von weniger als 22 kt.
Nach Schätzungen von den Physikern, die jedes Explosionsstadium studiert haben, wurde nur 1 Promille der Detonationskapazitäten der jeweiligen Bomben freigesetzt.
Im Laufe der Geschichte führte unsere Eitelkeit zu glauben, der Mensch wäre in der Lage Gott zu spielen immer wieder zu teils schwerwiegenden Unfällen die Folgen für Mensch, Tier und natürlich auch auf die Natur hatten. Da meine Facharbeit im Umfang begrenzt ist, ist mir nicht möglich mich sinnvoll mit all diesen Vorfällen zu befassen. Daher habe ich mich entschlossen aufgrund unserer geographischen und teils auch persönlichen Bindung auf das Reaktorunglück von Tschernobyl einzugehen, bin aber gerne bereit bei Interesse meine Unterlagen mit diesen Inhalten weiterzugeben.
Bereits am 25. April 1986 sollte im 4. Block ein Experiment stattfinden, bei dem überprüft werden sollte, ob die Turbinen bei einem kompletten Stromausfall im Kraftwerk noch genügend Strom liefern können, um die Notkühlung des Reaktors zu gewährleisten. Um das Experiment unter realistischen Bedingungen stattfinden zu lassen, wurde das Notprogramm 'Havarieschutz' abgeschaltet, in dem alle wichtigen Sicherheitseinrichtungen wie die Notkühlung und das Einfahren der Brennstäbe zusammengefasst sind. Doch der Beginn des Experiments wurde verschoben, so dass die unvorbereitete Nachtschicht des 26. April die Durchführung eines Experiments übernahm, dessen Versuchsanordnung den Reaktor praktisch schutzlos gemacht hatte.
Durch einen Bedienungsfehler des unerfahrenen Reaktoroperators Leonid Toptunow fiel kurz vor Beginn des Experiments die Reaktorleistung stark ab. Um sie wieder anzuheben, entfernten die Operatoren Brennstäbe (mit denen die atomare Kettenreaktion kontrolliert werden kann) und unterschritten dabei die zulässige Minimalgrenze von 28 Stäben. Damit war der Reaktor noch schwerer zu beherrschen und in einem gefährlichen Sicherheitszustand.
Dennoch befahl der Stellvertretende Chefingenieur des Kraftwerks, Anatolij Djatlow, den Beginn des Experiments. Dabei schalteten die Operatoren zu viele Kühlpumpen zu, so dass der mit wenig Leistung arbeitende Reaktor das ihn umfließende Wasser nicht mehr verdampfen konnte. Das Wasser begann aufzukochen, und erste hydraulische Schläge waren zu hören. Akimow, der Schichtleiter, und Toptunow wollten den Test abbrechen, doch Djatlow trieb sie weiter an. Dabei sprach er die historischen Worte: 'Noch ein, zwei Minuten, und alles ist vorbei! Etwas beweglicher, meine Herren!' Es war 1.22:30 Uhr.
Als die Bedienungsmannschaft nun den Strom abschaltete und nur die Auslaufenergie der Turbine die Wasserpumpen antrieb, wurde wieder weniger Kühlwasser durch den Reaktorkern gepumpt. Das Wasser wurde heißer, erreichte aber nur die Siedetemperatur. Da der Reaktor nur bei verdampfendem Kühlwasser ausreichend gekühlt werden kann, begann seine Leistung anzusteigen. Es war 1.23:04 Uhr.
Spätestens an dieser Stelle wäre der Havarieschutz komplett angelaufen und hätte die Katastrophe verhindert, aber er war ja abgeschaltet. Als Akimow den sprunghaften Leistungsanstieg im Reaktor bemerkte, löste er um 1.23:40 Uhr den Havarieschutz manuell aus. Sofort wurden alle Brennstäbe, die sich nicht in der aktiven Zone befanden, eingefahren (über 200 Stück!). Doch genau an diesem Punkt entblößte der RBMK-Reaktor seinen gravierendsten Konstruktionsfehler: Die Einfahrgeschwindigkeit der Bennstäbe ist viel zu niedrig, deutlich langsamer als in westlichen Kernkraftwerken. Außerdem befinden sich an der unteren Spitze der Brennstäbe Graphitköpfe, welche die Kettenreaktion nur noch beschleunigen. Das Einfahren der Brennstäbe soll die Kettenreaktion aber stoppen. Auf diesem Konzept beruht der Sicherheitsmechanismus jedes Kernkraftwerks. Der Konstruktionsfehler des RBMK führte aber genau zum Gegenteil. Da die Graphitspitzen zuerst eingeführt wurden, erhöhte sich die Leistung für einen Moment sprungartig - der letzte Schub, der 'Todesstoß' für den außer Kontrolle geratenen Reaktor. Ein simpler Vergleich drängt sich auf: man fährt mit dem Auto auf einer abfallenden Gebirgsstraße und muss plötzlich eine Vollbremsung vornehmen. Beim Tritt auf die Bremse beschleunigt der Wagen jedoch
Fatalerweise hatten sich durch die
ungeheure Hitze im Reaktorkern auch noch die Kanäle der Brennstäbe verformt,
und die Brennstäbe verklemmten sich unwiderruflich. Es waren beinahe nur die
reaktionsbeschleunigenden Graphitköpfe im Reaktor. Die Katastrophe war nicht
mehr zu verhindern.
In der aktiven Zone begann eine chemische Reaktion zwischen dem Zirkonium, das
die mittlerweile geborstenen Brennstoffkammern umhüllt, und dem Dampf. Es
bildeten sich Wasserstoff und Sauerstoff - Knallgas!
Um 1.23:58 Uhr zerriss eine mächtige
Knallgasexplosion den Reaktor und alles, was ihn umgab. Ein großer Teil des
radioaktiven Reaktorinhalts wurde nach draußen geschleudert. Glühende Teile
entzündeten die Teerdachpappe der Dächer des Maschinenhauses und des
benachbarten 3. Blocks.
Nur der heldenhafte Einsatz von Feuerwehrleuten und Kraftwerksmitarbeitern
verhinderte in dieser Nacht eine noch größere Katastrophe.
Bei der Explosion wurden zwei Männer durch herabstürzende Trümmer erschlagen. In den Wochen nach der Katastrophe starben noch weitere 30 Menschen. Sie erlagen der gewaltigen Strahlung, der sie bei ihren Rettungsarbeiten ausgesetzt waren. Unter ihnen sind Feuerwehrleute, die Operatoren Akimow und Toptunow sowie Mitglieder des Betriebspersonals des Kraftwerks.
In den folgenden Monaten kamen so
genannte 'Liquidatoren' nach Tschernobyl (Soldaten, Studenten und
'Freiwillige'), die das Kraftwerk dekontaminierten, weitere
Gefahrenquellen eliminierten und schließlich den Sarkophag umbauten, der heute
den explodierten 4. Block umschließt. Die Zahlenangaben zu den eingesetzten
Personen schwanken zwischen 600.000 und 1,2 Millionen Menschen.
Ebenso schwer ist eine (vorläufige) Opferbilanz zu ziehen, da nur sehr wenige
Liquidatoren der akuten Strahlenkrankheit erlagen. Vielmehr sind die meisten
Todesfälle auf die Spätfolgen der Verstrahlung zurückzuführen, zum Beispiel auf
Krebserkrankungen, Immunschwäche-Krankheiten (so genanntes
'Tschernobyl-Aids'), Herz-Kreislauf-Erkrankungen und Depressionen (Selbstmord). Je nach Standpunkt der Betrachter schwanken heute die Zahlen über alle Tschernobyl-Opfer zwischen 10.000 und über 250.000! Genau wird man es nie herausfinden. Zumal in ganz Europa, vor allem in den am meisten betroffenen Gebieten in Weißrussland und der Ukraine, noch heute 'Unbeteiligte' an den Folgeschäden von Tschernobyl sterben. Vor allem die Krebs- und Kindersterblichkeitsraten steigen, in den stark verstrahlten Gebieten sogar explosionsartig.
Der medizinische Zustand der Kinder, die auf verstrahlten Böden aufwachsen, ist erschreckend. Und diese Folgen werden sich nicht auf die heutigen Generationen beschränken, sondern uns mit all ihren schrecklichen Auswirkungen mahnend in die Zukunft begleiten.
Auch wenn Tschernobyl am 15. Dezember 2000 endgültig geschlossen wurde ist es anzuzweifeln dass die Bedrohung nicht mehr vorhanden ist. Im Umkreis von Österreich existieren hunderte Atomkraftwerke (siehe Karte1, Anhang), deren Sicherheitsstandards stark schwanken.
Ich persönlich habe, nachdem ich mich intensiv mit dieser Problematik befasst habe, die Meinung dass die Bedrohung hauptsächlich von den Reaktoren in den Oststaaten ausgeht. Diese sind meist nach russischen Standards gebaut worden, zum Teil stark veraltet und beinhalten die meisten Sicherheitsrisiken. Der einzige Weg, Österreich zu schützen ist diese Länder mit Vetodrohungen beim EU Beitritt zu überzeugen, diese Reaktoren endgültig in den Ruhestand zuschicken und damit eine drohende Katastrophe abzuwenden.
Der Mensch erschuf sich mit der Atomwaffe ein Werkzeug, das er derzeit mit seinem Verstand nicht zu bewältigen scheint. Es herrscht ein Kampf zwischen politischen Einstellungen und Religion gegen die Vernunft der Arterhaltung. Fanatiker würden ohne Zweifel tausend Menschenleben vernichten, nur um ihre Einstellungen durchzusetzen. Die Menschheit gab diesen Leuten, sein es Diktatoren oder Terroristen die Macht und es liegt in unserer Verantwortung sie ihnen wieder zu nehmen.
Ich bin mir bewusst, dass ich meine Arbeit noch um viele Themengebiete ergänzen könnte, da die Atomkraft ein schier unendliches Thema sein zu scheint, aber ich hoffe ich konnte in diesen Seiten die wichtigsten Fakten exzerpieren und dem Leser, sei es Hr. Mag. Sallaberger oder einer anderen interessierten Person einen informativen Einblick bieten.
Bertelsmann Lexikon
Encarta
Lexirom
https://whg.work.de
https://rats.muenster.org
https://www.vce.com
https://www.reyl.de/
www.chemieplanet.de/
www.greenpeace.de
www.kernenergie.de
diverse Referate
uva.
Ich hoffe meine Facharbeit war eine Hilfe und ich würde mich freuen wenn du mir bei Verwendung eine mail an A.Lichtenberger@gmx.at schreibst. Mich würde interessieren welche Note du in deiner Schule für meine Arbeit (oder Teile davon bekommen hast!!!). Ich möchte mich auch jetzt kurz bei allen anderen die ein Referat zu diesem Thema geschrieben habe kurz für die vielen nützlichen Informationen bedanken!
Viel Glück
Alex
PS.: Hätte auch eine fertige Powerpoint Präsentation..
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