29.03.1993

AtomrisikoStörfall nach Maß

Atomtechniker wollen in Frankreich vorsätzlich einen Super-GAU zünden - gleichsam ein Tschernobyl in der Retorte.
Dem fauchenden Dampfstrahl, der am Morgen des 28. März 1979 in die Nachtluft über dem Atomkraftwerk "Three Mile Island" (TMI) bei Harrisburg im US-Bundesstaat Pennsylvania entwich, folgte Sekunden später das Schrillen eines Alarmsignals.
Innerhalb der folgenden Minuten leuchteten auf den Schalttafeln im Leitstand mehr als 100 farbige Warnlämpchen auf. Die überrumpelte Bedienungsmannschaft, der Panik nahe, verlor gleich zu Beginn des Störfalls die Übersicht.
So begann, hervorgerufen durch ein klemmendes Ventil im Kühlwasserkreislauf, im Block 2 von TMI ein nuklearer Alptraum, wie ihn die Atomindustrie bis dahin nicht erlebt hatte. Sieben Jahre später folgte die Reaktorkatastrophe von Tschernobyl - auch diesmal waren die Männer im Kontrollstand überfordert.
"Beide Kernkraftwerke wurden von ihren Bedienungsmannschaften regelrecht hingerichtet", sagt Peter von der Hardt, deutscher Diplomingenieur im Dienst der EG-Kommission. Dann folgt die verblüffende Ankündigung: "Etwas ähnliches haben auch wir vor."
Seit nunmehr fünf Jahren wirkt von der Hardt an den Vorbereitungen eines Störfallversuchs mit, der im Juni dieses Jahres im französischen Kernforschungszentrum von Cadarache, 50 Kilometer nordöstlich von Marseille, beginnen soll.
Dort wollen europäische Atomtechniker vorsätzlich einen Super-GAU zünden, eine kontrollierte Reaktor-Kernschmelze, die offenbaren soll, was sich im Katastrophenfall im Inneren eines Atommeilers abspielt. Erforscht werden soll bei dem - nach Angaben der Ingenieure garantiert risikofreien - Experiment auch die Zusammensetzung der radioaktiven Giftschwaden, die über einem durchgebrannten Reaktor aufsteigen.
Zu diesem Zweck wird ein Bündel von 20 jeweils einen Meter langen, mit Uranpillen gefüllten Brennstäben in den Kern des 15 Jahre alten Forschungsreaktors "Phebus" abgesenkt. Dann wird der Reaktorkern aktiviert; die dabei freigesetzten Neutronen bringen in der Pillenladung die Kettenreaktion in Gang (siehe Grafik).
Den mutmaßlichen Fortgang der atomaren Brandstiftung beschreibt von der Hardt so: "In dem von einem Mantel aus Spezialmetall und Keramik umhüllten Brennstabbündel steigt die Temperatur schnell und steil an. Bei 2850 Grad beginnt das Uranoxid zu schmelzen, 20 Prozent des Urans tropfen ab."
Nach etwa einer Stunde soll die Kernschmelze gestoppt werden. "Dann haben wir eine Situation geschaffen", erwartet Super-GAU-Planer von der Hardt, "wie wir sie beim TMI-Störfall angetroffen hatten" - im Reaktor schmort ein Trümmerhaufen nuklearen Brennstoffs.
Damit beginnt der zweite Teil des Experiments: Während die Stäbe schmelzen, strömt durch ein Ventil am Boden des Versuchszylinders Wasserdampf ein. Er transportiert die freiwerdenden Spaltprodukte ab, den sogenannten Quellterm, der aus radioaktiven Cäsium-137-, Iod-131- und Strontium-90-Partikeln, strahlenden Edelgasen (hauptsächlich Xenon und Krypton) und radioaktiven Wassertröpfchen besteht.
Beim Test in Cadarache sollen die planmäßig produzierten Spaltprodukte über eine abgeschirmte Rohrleitung (Durchmesser: 30 Millimeter) in ein Testgebäude abgeleitet werden; es ist mit halbmeterdicken Stahl-, Blei- und Betonwänden ummantelt.
Ziel des 270 Millionen Mark teuren Super-GAU-Experiments ist es unter anderem, folgenschwere Pannen wie etwa Lecks und Rohrbrüche in den Kühlwasserleitungen gleichsam im Laborversuch nachzustellen. Vor allem aber sollen Menge, Art und Zusammensetzung des Quellterms untersucht werden.
Insgesamt 400 Instrumente und Stationen zur ferngesteuerten Entnahme radioaktiver Proben sind an den Leitungen und Behältern im Testgebäude angebracht. _(* Unmittelbar nach der Katastrophe vom ) _(Hubschrauber aus fotografiert. )
Verläuft der auf "vier heiße Tage" (von der Hardt) angesetzte erste Versuch erfolgreich, sollen mehrere europäische Nuklearlabors die gesammelten Proben und Meßdaten zur Auswertung erhalten. Jeweils im Abstand von einem Jahr sollen sich noch fünf weitere gleichartige Experimente anschließen.
Zwar haben Reaktortechniker in aller Welt die Stör- und Unfälle, die sich bislang in Atomkraftwerken ereignet haben, jeweils zu analysieren versucht. Auch die mutmaßlichen Folgen noch nicht eingetretener Katastrophen wurden mit Hilfe mathematischer Modelle in Großcomputern berechnet.
Doch die in Forschungsreaktoren bislang durchgeführten Störfall-Experimente, die als Grundlage für amtliche Sicherheitsauflagen dienten, hatten einen schwerwiegenden Nachteil. Sie enthüllten nur die Mängel einzelner Kraftwerkskomponenten, nicht aber die Auswirkungen auf das gesamte Reaktorsystem.
Dieses Manko soll bei den Experimenten in Cadarache vermieden werden. Sicherheitsexperte von der Hardt: "Wir werden die komplette Ereigniskaskade eines havarierten Kernkraftwerks kontrolliert nachfahren."
Tatsächlich dürfte das Phebus-Programm den Nuklearforschern eine Fülle neuer Erkenntnisse verschaffen, speziell auf dem Gebiet der Reaktorchemie.
Unklar und experimentell noch kaum untersucht ist beispielsweise die Wirkung des geschmolzenen Urandioxids und seiner hochradioaktiven Zerfallsprodukte auf die Materialien, mit denen sie unter hohem Druck und bei großer Hitze in Berührung kommen.
Betroffen davon sind, im Fall einer Kernschmelze, die Ummantelung der Brennstäbe und der Kontrollstäbe, ferner die keramischen Werkstoffe und die Metalle der Kühlmittelrohre, aber auch die Farben, mit denen die Wände des Reaktoreinschlußgebäudes gestrichen sind.
Zudem werden die Reaktortechniker von Cadarache erstmals genauere Kenntnisse vom Zustand eines geschmolzenen Reaktorkerns sammeln können.
Nach dem US-Unfall von 1979 mußten die Trümmer des TMI-Reaktors bei der Bergung in kleine Einzelteile zerschnitten werden, in Tschernobyl ruht die strahlende Schmelze noch immer auf dem Boden der Reaktorruine. In Cadarache dagegen hoffen die Techniker, die strahlensicher verpackte Testpatrone mit der nuklearen Asche problemlos ans Tageslicht befördern zu können.
Sie wird in sogenannten Heißen Zellen - Strahlenbunkern, die mit ferngesteuerten Roboterarmen, Mikroskopen und Meßgeräten ausgerüstet sind - in dünne Scheiben zerlegt und millimeterweise untersucht.
Sämtliche Daten und Analysen, die bei dem Phebus-Projekt anfallen, sollen den Sicherheitsbehörden und Reaktorbauern der EG wie den Testpartnern aus Japan, Korea, Kanada und den USA ausgehändigt werden - "zur besseren Vorausberechnung und Beurteilung von schweren Reaktorunfällen", wie Experte von der Hardt erklärt. Das bislang nur vage beschriebene "Restrisiko", so hoffen die Experten, werde sich künftig genauer kalkulieren und besser beherrschen lassen.
Daß womöglich der ganze Testaufwand nur dazu dienen könnte, die seit Tschernobyl schwer in Mißkredit geratene Atomwirtschaft zu rehabilitieren, kommt von der Hardt überhaupt nicht in den Sinn: "So weit", sagt er bescheiden, "geht unser Ehrgeiz nicht."
[Grafiktext]
_264b Experimentelle Kernschmelze im Forschungsreaktor Phébus
[GrafiktextEnde]
* Unmittelbar nach der Katastrophe vom Hubschrauber aus fotografiert.

DER SPIEGEL 13/1993
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