Neutronenstrahlung in Block 4 von Tschernobyl beunruhigt Experten

Vor 35 Jahren kam es in Block 4 des sowjetischen Atomkraftwerks Tschernobyl zu einer Explosion im Reaktorkern und einer Kernschmelze. Grosse Mengen radioaktiver Stoffe wurden bei diesem bisher schlimmsten nuklearen Unfall freigesetzt und teilweise tausende von Kilometern weit getragen. Das Gebiet um das Kraftwerk wurde radioaktiv verseucht; mehrere Siedlungen, darunter die Stadt Prypjat, wurden evakuiert und befinden sich bis heute in einer Sperrzone.

Der havarierte Reaktor musste möglichst schnell eingeschlossen werden, um die Strahlung und weitere Verbreitung von radioaktiven Substanzen einzuschränken. Zu diesem Zweck wurde in aller Eile eine provisorische Konstruktion über Block 4 errichtet – der sogenannte Sarkophag. Dieser im November 1986 fertiggestellte Bau wurde jedoch zusehends undicht, sodass ein neuer Sarkophag gebaut und über die alte, rissige Ummantelung geschoben werden musste. Dieses «New Safe Containment» befindet sich seit 2016 über dem Reaktor.

Mehrere Bereiche des zerstörten ursprünglichen Reaktorgebäudes sind nicht mehr zugänglich. Beim Brand des Reaktors ergoss sich ein stark radioaktives Gemisch aus geschmolzenen Brennstäben, deren Hüllen, den Steuerstäben und den Löschsubstanzen – vornehmlich Sand – in das Untergeschoss von Block 4. In diesem Corium genannten lavaartigen Gemisch kann die Kettenreaktion unter Umständen weitergehen, wenn örtlich eine kritische Masse erreicht wird.

Steigende Neutronenwerte

Diese Sorge treibt die Experten um, die die Vorgänge im havarierten Reaktor verfolgen. Sie messen unter anderem den Neutronenfluss mithilfe von Sensoren, die sich im Inneren des alten Sarkophags befinden. Kürzlich erklärte Anatolij Doroschenko vom Institut für Sicherheitsprobleme von Kernkraftwerken (ISPNPP) in Kiew, einige Sensoren zeigten langsam, aber stetig steigende Neutronenwerte, wie «Spiegel Online» berichtet. Der betroffene unzugängliche Raum 305/2 enthält besonders viel Corium. Die Neutronenemissionen stiegen dort seit Beginn 2016 um rund 40 Prozent an. Neutronen können schwere Atomkerne wie Uran oder Plutonium spalten, wenn sie von diesen eingefangen werden. Dabei werden neue Neutronen frei, die wiederum andere Kerne spalten können.

Doroschenko warnte, die steigenden Werte könnten auf eine sich selbst erhaltende Kernspaltung hinweisen. Allerdings gebe es noch genug Zeit, um das Problem in den Griff zu bekommen. Es handelt sich jedoch nicht um den ersten solchen Anstieg von Neutronenemissionen, der im Reaktorgebäude festgestellt wurde. Diese Phänomene, die an anderen Stellen auftraten, verschwanden von selber wieder.

Neil Hyatt, der sich an der Universität von Sheffield mit der Problematik von radioaktiven Abfällen befasst, vergleicht die Situation gegenüber «Science» mit «Glutnestern in einer Grillstelle». Es handle sich um eine Mahnung, dass das Problem nicht gelöst, sondern lediglich stabilisiert sei.

Welche Rolle spielt das Wasser?

Die Experten rätseln über den Einfluss des neuen Sarkophags auf die Neutronenemissionen. Bevor diese neue Ummantelung errichtet wurde, gelangte Wasser durch die Risse des alten Sarkophags ins Innere der Reaktorruine. Heftige Regenfälle bewirkten jeweils einen Anstieg der Neutronenemissionen, da Wasser schnelle Neutronen abbremst und damit die Wahrscheinlichkeit erhöht, dass sie auf Kerne treffen und diese spalten.

1990 drang nach einem besonders heftigen Regenfall ein sogenannter Stalker – eine Person, die sich willentlich der Strahlenbelastung aussetzt – in das Reaktorgebäude ein und versprühte eine Gadolinium-Nitrat-Lösung über eine Corium-Ansammlung, von der man befürchtete, sie könnte überkritisch werden. Gadolinium-Nitrat, das als wasserlösliches Salz in Moderatoren von Atomreaktoren zur Steuerung und Notabschaltung verwendet wird, absorbiert Neutronen.

Der jetzt beobachtete Anstieg des Neutronenflusses in Raum 305/2 findet indes statt, nachdem der neue, dichte Sarkophag bereits installiert ist, der das Einsickern von Wasser verhindert. In der Tat sanken die entsprechenden Werte an den meisten überwachten Stellen oder blieben stabil. Die Experten nehmen an, dass die fortschreitende Trocknung des Coriums die Neutronen irgendwie dazu bringt, mehr Kerne zu spalten. Der Mechanismus sei unklar, stellte Hyatt fest, doch die Daten seien plausibel.

Eine zweite Katastrophe droht nicht

Zwar befürchten die Experten keine Wiederholung der Katastrophe von 1986. Dennoch warnt Hyatt vor einer exponentiell beschleunigten nuklearen Reaktion, die in eine unkontrollierte Freisetzung von Kernenergie münden könnte. Ein Worst-Case-Szenario wäre etwa, dass die durch die Kernspaltung entstehende Wärme das restliche Wasser im Reaktor verdampfen liesse, was zu einer unkontrollierten Kernspaltung führen würde. Eine dadurch ausgelöste explosive Reaktion würde zwar durch den neuen Sarkophag eingeschlossen, könnte aber die innere, alte Ummantelung teilweise zum Einsturz bringen, was den Sarkophag mit radioaktivem Staub füllen würde.

Um dies zu verhindern, müsste neutronenabsorbierendes Material in die kritischen Stellen des Coriums eingebracht werden. Es ist dort nicht möglich, Gadolinium-Nitrat-Lösung über das Corium zu sprayen, da es sich unter einer Betondecke befindet. Daher müssten beispielsweise Zylinder mit Bor, das Neutronen einfängt, in Bohrlöcher im Corium eingeführt werden. Menschen können sich jedoch aufgrund der extremen Strahlenbelastung nicht in den Raum 305/2 begeben, diese Aufgabe müssten deshalb Roboter übernehmen, die der Strahlung lange genug standhalten könnten.

Auch 35 Jahre nach der Katastrophe sieht es nach wie vor so aus, als ob uns die Reaktorruine von Tschernobyl und ihre Probleme noch lange begleiten werden. (dhr)