Welche Gefahren drohen bei einer Freisetzung radioaktiver Substanzen?

Radioaktive Substanzen wirken durch ihre Alpha-, Beta- oder Gamma-Strahlung. Sie können als Feststoffe, Flüssigkeiten oder Gase vorliegen und werden vom Organismus unterschiedlich aufgenommen. Dadurch entfalten sie jeweils eine andere Art von Gefährdung. Vor allem zu Beginn eines Unfalls mit hochradioaktiven Stoffen können die leicht flüchtigen Stoffe sich schnell in der Umgebung verbreiten. Schwer flüchtige Stoffe können aber ebenfalls problematisch werden, wenn sie durch Brände, Explosionen etc. verteilt werden und dann langfristig Böden oder Gewässer kontaminieren.

Zur Hochzeit des Kalten Krieges wurden durch Atombombentests große Areale verstrahlt, bis sich die Atommächte darauf einigen konnten, nur noch unterirdische Tests durchzuführen. Auch hierbei traten jedoch wiederholt Kontaminationen auf, weil die Stärke der Explosionen mitunter Risse ins Gestein sprengte, durch die dann doch radioaktive Stoffe an die Umwelt gelangten.

Die beiden schwersten bekannten Reaktorkatastrophen ereigneten sich in Tschernobyl und in Fukushima. In Tschernobyl geriet der Reaktor in einen überkritischen Zustand, bei dem die Leistung explodierte, weil die Betriebsmannschaft unter Zeitdruck Bedienfehler beging und Sicherheitsregeln umging. Dies geschah ausgerechnet bei einem Test, der der Erhöhung der Sicherheit dienen sollte und zur Erprobung neuer Notfallmaßnahmen durchgeführt wurde. Dabei erhitzte und deformierte sich der Reaktorkern unkontrollierbar. Dies sprengte den Reaktor auf und führte zu einem Großbrand, bei dem ein erheblicher Teil des radioaktiven Inventars in umliegende Landstriche verteilt wurde. Je nach Windrichtung und Niederschlag kamen diese Substanzen wieder herunter. Weite Gebiete, wie ein Flickenteppich verteilt, sind deshalb noch über Jahrzehnte bis Jahrhunderte für den Menschen gesperrt. Internationale Gesundheitsbehörden rechnen mit mehreren Tausend Toten durch dieses Unglück; aber diese Zahlen sind sehr umstritten: Manche Forscher sehen diese Zahlen als deutlich zu pessimistisch oder zu optimistisch an.

Ostural-Spur

Die sogenannte Ostural-Spur zeigt die Größe des stark kontaminierten Gebietes nach einer Explosion in einem großen Tank mit hochradioaktiven Substanzen in Kyschtym. (Bild: Jan Rieke, maps-for-free.com; Minimap: NordNordWest, Historicair, Bourrichon, Insider, Kneiphof)

In Fukushima havarierten durch Überhitzung nach vollständigem Ausfall der Kühlsysteme infolge eines Tsunami gleich drei Reaktoren. Es wurden aber geringere Mengen an radioaktivem Material als in Tschernobyl freigesetzt, da der dort eingesetzte Reaktortyp eine zusätzliche Schutzhülle besaß und kein offener Brand auftrat. Zudem hatte die Bevölkerung viel Glück, weil günstige Winde einen großen Teil der Radioaktivität in den Pazifik bliesen, wo sie stark verdünnt wurde.

Abgesehen von großen Reaktorkatastrophen sind auch wiederholt schwere Unfälle mit gelagerten radioaktiven Substanzen oder im Uranbergbau vorgekommen. Der größte geschah bei der Explosion eines Tanks mit Rückständen aus der Atomwaffenproduktion im russischen Kyschtym im September 1957. Ein etliche Kilometer breiter und Dutzende Kilometer langer Korridor wurde stark kontaminiert und in aller Ruhe von den Behörden über die kommenden Jahre geräumt, Häuser mit Bulldozern dem Erdboden gleichgemacht, damit die Bewohner nicht zurückkehren konnten.

Die größte Freisetzung an radioaktiven Substanzen in den USA war der Bruch eines Dammes bei Church Rock, der giftige Schlämme aus dem Uranbergbau zurückhalten sollte. Hierbei wurden große Areale kontaminiert, auf denen amerikanische Ureinwohner leben. Insbesondere die Trinkwasserversorgung stellt ein großes Problem dar. Obwohl die dort lebenden Navajo-Indianer eine deutlich erhöhte Rate an Krebs und Nierenleiden haben, gibt es keine dezidierten radio-epidemologischen Studien hierzu. Andere Unfälle geschahen in Laboren oder mit radiomedizinischen Präparaten.

Große Sorge bereiten Sicherheitsexperten mögliche Terroranschläge mit radioaktiven Substanzen. Es ist glücklicherweise sehr schwierig, – und für Terrorgruppen nicht zu bewerkstelligen – Atombomben zu bauen. Nur Spezialisten in großen staatlichen Forschungseinrichtungen sind in der Lage, Atomwaffen so zu bauen, dass sie verheerende Wirkung besitzen. Terroristen könnten sich jedoch radioaktiver Substanzen bemächtigen und sie mit Hilfe gewöhnlichen Sprengstoffs in der Umgebung verbreiten. Solche Sprengsätze werden als schmutzige Bomben bezeichnet. Wenn eine solche Bombe etwa im Zentrum einer internationalen Metropole gezündet wird, könnte dies die Stadt lahmlegen. Bislang sind solche Anschläge allerdings ausgeblieben. Laut neueren Studien wäre die Gefahr durch die Radioaktivität wohl begrenzt, wenn die Evakuierungen greifen. Durch Dekontaminierungsmaßnahmen ließen sich die radioaktiven Stoffe gut eindämmen und beseitigen. Die Anzahl an Opfern wäre deshalb wahrscheinlich recht gering und der Schaden stärker psychologischer und wirtschaftlicher Art.

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Dirk Eidemüller studierte Physik und Philosophie in Darmstadt, Heidelberg, Rom und Berlin. Nach einem Diplom in der Astroteilchenphysik und Promotion in Wissenschafts- und Erkenntnistheorie führte ihn die Lust am Schreiben zum Wissenschaftsjournalismus.

23 Kommentare Schreibe einen Kommentar

  1. Würde Berlin, New York oder einer andern grossen Metropole radioaktiv verseucht, wäre die Stadt tot – und das auf Jahrzehnte hin. Selbst wenn nicht mehr Radioaktivität freigesetzt würde als heute in der Asse lagert. Den Grund kennen wir alle: Die Angst vor Verstrahlung und ihren Folge wie Krebs, Missbildungen und Genschäden übersteigt jede andere Angst. Selbst ein paar Tonnen Blausäure können da nicht mithalten und auch die kürzlich durch die Medien geschickten Meldungen, Luftverschmutzung sei für jährlich 7 Millionen vorzeitige Todesfälle verantwortlich, relativiert diese Angst nicht. Gerade deshalb, wegen dieser Angst und wegen der Wirkung, die bereits ein paar hundert Gramm radioaktive Substanz verteilt über ein ganzes Stadtgebiet entfalten können, ist auch die Gefahr recht gross, dass das tatsächlich einmal geschieht.

    • „Die Angst vor Verstrahlung und ihren Folge wie Krebs, Missbildungen und Genschäden übersteigt jede andere Angst.“

      Warum müssen dann immer wieder Leute mit Gewalt daran gehindert werden, in ihre verseuchte Heimat zurückzukehren? Im Artikel ist beschrieben, dass, um eine solche Rückkehr auszuschließen, z.B. „Häuser mit Bulldozern dem Erdboden gleichgemacht“ wurden.

      • Ich meine eine Angst, die nicht aus Erfahrung gewachsen ist, sondern die untergründig wirkt. Für Betroffene sieht es ganz anders aus. Schliesslich verlieren sie ihren Besitz und ihr Haus durch einen Strahlenunfall.

        • „Angst, die nicht aus Erfahrung gewachsen ist“…

          -> Sowas soll es ja nicht geben. Zumindest nach der Forschung dazu. Alle diferenzierbaren Empfindungen/Erregungen sollen ja konditioniert sein.

          Freilich soll es sowas, wie eine Urangst geben. Klassischer Behaviorismus erklärt solche Begebenheiten aber nicht. Wir haben ja nie bewusste Erfahrungen mit Radioaktivität, wie sie etwa bei der Herdplattenerfahrung auftreten. Zu den bewussten Erfahrungen gehört, dass sie hinreichend erklärt werden – am Beispiel Radioaktivität also: dass sie da war/ist, wie die Hitze der Platte.

          Sowas gibts aber nicht in dieser Kulturtechnik. Von Supergaus erfährt man, nicht aber was sie ausser den Extremsschaden (Krebs etwa) noch im Körper anrichten und wie sich das anfühlt, wenn man verseucht ist..

          • German Angst ist eine Angst, die keinen konkreten Grund hat.

            Der Begriff Angst, der sich ähnlich wie Weltschmerz in der englischen Sprache eingebürgert hat (Germanismus), bezeichnet hier entweder eine generalisierte Angststörung, eine unbegründete diffuse Furcht, oder ein nur ostentativ vorgetragenes „Leiden an der Welt“ (etwa teenage angst).

            Auch Thomas Wolfe hat in seinem 1940 erschienen „Es führt kein Weg zurück“ dieses Gefühl als Wesenseigenart der Deutschen schön beschrieben:

            „Ihm wurde klar, dass diese ganze Nation von der Seuche einer ständigen Furcht infiziert war: gleichsam von einer schleichenden Paralyse, die alle menschlichen Beziehungen verzerrte und zugrunde richtete. Der Druck eines ununterbrochenen schändlichen Zwanges hatte dieses ganze Volk in angstvoll-bösartiger Heimlichtuerei verstummen lassen, bis es durch Selbstvergiftung in eine seelische Fäulnis übergegangen war, von der es nicht zu heilen und nicht zu befreien war.
            ….
            Die giftigen Ausstrahlungen von Unterdrückung, Verfolgung und Angst verpesteten die Luft wie ansteckende Miasmen und besudelten, verseuchten und vernichteten das Leben aller Menschen, die George kannte.“

          • Ja, german angst… man kennt es. Und doch ist es nur eine neblige imagination, keine wissenschaftlich abgeklärte begebenheit. Wesendlich daran sei zu bemerken, dass man hineinwächst und diese so der Normalzustand ist – das Problem der Erforschung sei, das „Normale“ vom Pathologischem zu unterscheiden.

            Ich habe ja ein Paar Thesen zur Ursache. Wenn man neurologisch suchend vorgeht, kommt man um ein Paar Detals nicht herum.

  2. Die Überschrift verspricht leider, was im Text dann nicht erfüllt wird. Welche Gefahren drohen… wird nicht besprochen. Eine Kontamination von irgendwas ist nicht die Beschreibung der Gefahr. Ich kontaminiere mich auch mit Wasser, wenn ich in den Regen gehe. Die Gefahr dabei: ich werde wohl nass werden – und gerüchteweise krank werden.

    Aber wie werde ich also krank bei radioaktiver Verseuchung?

    Was ja die mutmaßlich wirkliche Gefahr darstellt.

    • Der Blog ist ja als Serie von Artikeln ausgelegt. Schauen sie einmal bei den älteren, dann finden sie vielleicht einige Antworten auf ihre Fragen.

      • Die hab ich gelesen. Leider fand ich nicht viel Neues, was mir mein Wissen darum erweiterte.

        Mir ist dennoch die Überschrift als weiterer Hoffnungsanker ins Auge gestochen. Aber da war dann nix. Für „Gefahren“ täte sichangesichts des Inhaltes des Artikels eher wohl „Szenarien“ viel besser eignen.

        Mein Vorschlag eines besserenTitels:

        „Welche [Szenarien] [zu] einer Freisetzung radioaktiver Substanzen [gibt es bei derzeitigem Technologiestand]?“

        Denn genau das nur beschreibt der Artikel.

        Da würde dann aber noch was fehlen. Die Kontamination durch den Fukushima-GAU hat ja nicht nur die Atmosphäre belastet, sondern wohl viel mehr den Pazifik, wo sich offenbar jetzt erst die Folgen deutlich zeigen (Seesterne, die sich auflösen durch eine noch genau bekannte Ursache – die aber wohl Radioaktivität sein wird können).

        Und unterschiedliche Geburtenrate beim Geschlecht in der Nähe von atomaren Industrieanlagen? Sonderbares Gerücht, aber davon auszugehen, dass es an austretener Radioaktivität nicht liegt, da sie nicht existiert – und dennoch ein statistisch signifikanter Unterschied besteht. Ob man hier Metaphysik bemühen muß?

        Über den Einfluß der Radioaktivität auf das Nervensystem und Gehirn und ob und wie es Bewusstsein verändert wäre sicher noch was zu berichten. Man muß ja nicht immerzu nur von Krebs reden – dies ist schon hinreichend bekannt. Was aber sonst noch an „Nebenwirkungen“ auftreten, ist schlicht noch viel interessanter, weil auch noch viel mehr Menschen betroffen, als vom Krebs.

        • Ich schlage vor, die Erwartungen an das, was ein Blogger realistischerweise zu leisten vermag, der irgendwann einmal Physik studiert hat, dann aber, so entnehme ich seiner Vita, seine wissenschaftliche Karriere in der Philosphie fortsetzte und deswegen wohl eher auf wenig konkretes Hintergrundwissen in der Physik und schon gar keine vertieften Kenntnisse in einer naturwissenschaftlichen Disziplin zurückgreifen kann, auf ein realistisches Niveau zu reduzieren.

          Zumal in seinen Artikeln tatsächlich allen Ernstes durchgängig von „radioaktiver Strahlung“ oder „Dosen an Radioaktivität“ fabuliert wird. Ich frage mich, was seine ehemaligen Physikprofessoren sagen, wenn sie so etwas lesen müssen.

          Lesen Sie lieber in der Wikipedia nach, daher stammt sowieso das Gros der hier präsentierten Informationen, allerdings steht in der Wikipedia auch das hier:

          In der Alltagssprache und in öffentlichen Diskussionen werden die Bezeichnungen Radioaktivität und Strahlung oft synonym oder in unpassender Kombination verwendet. So wird oft von radioaktiver Strahlung gesprochen.[3][4] Diese Wortkombination ist im Allgemeinen falsch, denn nicht die Strahlung selbst ist radioaktiv, sondern die Substanzen (Strahler), aus denen sie austritt; gemeint ist also Strahlung radioaktiver Substanzen. Auch wird z. B. bei Berichten über atomare Zwischenfälle oft von ausgetretener Strahlung gesprochen,[5][6] wenn es sich um unbeabsichtigt freigesetzte radioaktive Stoffe (Strahler) handelt

          Wenn es bei so grundlegenden Dingen schon hakt …

          Zum Seesternesterben und irgendwelchen Theorien zu seiner Verursachung durch den Fukushima-Reaktorunfall (Ein GAU ist etwas vollkommen anders, aber das kapieren Journalisten offensichtlich einfach grundsätzlich nicht, nicht einmal die bei spektrum.de): Dieses findet an der Westküste des amerikanischen Kontinents statt. Vielleicht sollte man jemand irgendwelche belastbaren Belege anführen, bevor gleich Zusammenhänge konstruiert werden. Es ist ja nicht so, dass der pazifische Ozean nun frei von allen möglichen anderen Belastungen wäre.

          • Ich schlage vor, die Diskussion sachlich und ohne persönliche Unterstellungen zu führen. Zur Vertiefung des Themas könnte ich ihnen ein Buch empfehlen. Ansonsten besteht die Idee hinter dem Blog darin, Meinungen auszutauschen und voneinander zu lernen.

  3. Welche Spätfolgen haben hohe verabreichte Strahlendosen?
    Die Post-Hiroshima/Post-Nagasaki Lebensverläufe der damaligen Strahlenopfer gibt wohl immer noch die beste Auskunft über spätere Wirkungen hoher einmaliger Strahlendosen.
    Nach Solid cancer risks among atomic-bomb survivors erhöht sich das Risiko irgendwann später an soliden Tumoren zu erkranken in Abhängigkeit von der erhaltenen Strahlendosis. Bei jemandem, der mehr als 2 Sievert an Dosis erhalten hat, sind später sich entwickelnde solide Tumore (Krebs) in 68% der Fälle auf die empfangene Dosis zurückzuführen, bei 0.2 bis 0.5 Sievert sind noch 15% der Tumore auf die frühere Bestrahlung zurückzuführen.
    Bei Leukämien sind bei höheren Dosen bis 40% der Fälle auf die Bestrahlung zurückzuführen. Hier muss man bedenken, dass Leukämien relativ selten sind. Eine Verdoppelung der Fälle bedeutet bei insgesamt einigen tausend Atombombenüberlebenden konkret, dass man 204 Leukämiefälle feststellte, bei dieser Bevölkerung aber nur 94 zu erwarten waren.

    Diese Zahlen offenbaren ein deutlich erhöhtes Krebserkrankungsrisiko von Atombombenüberlebenden, wobei das Risiko etwa linear mit der Dosis ansteigt. Atombombenüberlebende erkanken auch an anderen Krankheiten wie Diabetes, Blutbildungsstörungen, Katarakte etwas häufiger als die Normalbevölkerung, am deutlichsten erhöht sind aber die Krebserkrankungen. Einen guten Eindruck von der Prävalenz anderer Strahlenfolgen gibt der Schlussteil des Artikels Effects of nuclear explosions on human health

    Doch die obigen Zahlen zeigen auch, dass viele Atombombenüberleben ein normales Alter erreichen und keine Erkrankungen entwickeln, die der Bestrahlung zuzuordnen sind, selbst wenn sie hohen Dosen ausgesetzt waren.

  4. @Dirk Eidemüller

    Vielen Dank für den Buchtipp. Ich muss allerdings sagen, in aller gebotenen Bescheidenheit natürlich, dass ich nach einem Hauptstudiengang der Kernkraftwerkstechnik vielleicht doch nicht ganz unten einsteigen muss, wenn ich mich informieren will.

    Ich betone aber ausdrücklich, dass ich die Intention Ihres Buches sehr begrüße. Es fehlt wirklich an einer Zusammentragung der Grundlagen. Jeder (Politiker, Journalist, Bürger…) hat eine festgefügte Meinung zur Nukleartechnik, aber kaum jemand ist auch nur mit den Grundzügen der zugrundeliegenden Physik und Technik vertraut.

    Bezeichnend ist in diesem Zusammenhang auch die in einer der Renzensionen Ihres Buchs anklingende Kritik, Ihr Buch sei nicht „emotional“ genug. Information gilt für viele offenbar weniger als Hysterie.

    Ich würde Ihnen dennoch nahelegen, sollte eine Überarbeitung des Buchs anstehen, sachlich einfach falsche Begriffe wie „radioaktive Strahlung“ (ist dort sogar eine Kapitelüberschrift) zu korrigieren. Andere Punkte sind zwar formal richtig erklärt, werden aber nach meiner Erfahrung vom nicht fachlich vorgebildeten Leser missverstanden werden. Beispielsweise erscheint der ganz zentrale Begriff „Nachzerfallswärme“ sehr abrupt und wird m.E. nicht ausreichend erklärt.

    Die Fukushima-Berichterstattung hat aber gezeigt, dass es in der deutschen Presselandschaft weitestgehend nicht verstanden wurde, dass nicht etwa „die Reaktoren durchgegangen“ waren (dann hätte man es mit einer nicht zu kontrollierenden Leistungsexkursion zu tun gehabt), sondern dass die zum Zeitpunkt des Erdbebens laufenden Blöcke schon bei Eintreten des Erdbebens, also noch lange vor dem Tsunami Reaktorschnellabschaltungen durchliefen und die Ketteneaktion zum Stillstand gekommen war. Alles, was danach geschah, war eine Folge der Tatsache, dass die Nachzerfalslwärme nicht aus den Druckbehältern abgeführt werden konnte. Das sollte man wissen, um die Havarie beurteilen zu können, aber selbst diese fundamentale Tatsache wird weitgehend nicht gewusst. Sicher hat man sich unter Journalisten nicht immer sehr viel Mühe gemacht, Wissenslücken zu schließen, aber es ist auch so, dass fundamentale Dinge nirgends ganz einfach erklärt werden.

    Noch ein paar andere Punkte:

    – Wesentlich zur Regelbarkeit und für das Sicherheitskonzept von leichtwassermoderierten Reaktoren ist nicht allein die Tatsache, dass Kühlmittelverlust auch Moderatorverlust bedeutet und der Reaktor somit automatisch bei Kühlmittelverlust unterkritisch wird, sondern auch schon der negative Dampfblasenkoeffizient, der schon bei beginnendem Sieden den weiteren Leistungsanstieg begrenzt.

    – Ich nehme an, an anderer Stelle als in der Leseprobe wird auf Besonderheiten von graphitmoderierten Reaktoren wie des sowjetischen Typs RBMK, eingesetzt u.a. in Tschernobyl, detailliert eingegangen. Ich hoffe, dort werden auch wesentliche Details genannt wie der positive Dampfblasenkoeffizient dieses Bautyps (bei Kühlmittelverlust kann es zur Leistungsexkursion kommen) sowie die Tatsache, dass bei Eindringen von Außenluft der Graphitmoderator Feuer fangen kann.

    – Es ist durchaus nicht zwingend so, dass bei Ausfall der Notstromversorgung auch die Notkühlung des Reaktorkerns und damit dei Abfuhr der Nachzerfallswärme unmöglich wird, denn Pumpen können auch mit Dampf betrieben werden. Dies ist gerade ein Merkmal der Reaktorbaulinien aktueller Generation wie des ABWR. Das Stichwort ist „Reactor Core Isolation Cooling System (RCIC)“,.

    – Ihre auf Seite 79 Ihres Buchs geäußerte Ansicht, ein Kernkraftwerk könne nicht explodieren wie einbe Atombombe, mag zwar formal richtig sein. Der Ablauf einer unkontrollierten Leistungsexkursion in einem schnellen Brutreaktor (siehe „Bethe-Tait-Störfall“ ist sicher nicht genau dasselbe wie die Explosion eines nuklearen Sprengsatzes. Ob der Unterschied allerdings praktisch wirklich wesentlich ist, soll dahingestellt bleiben. Obwohl eigentlich Befürworter der Nutzung der Kernenergie, sehe ich doch einzelne Bauarten wie den natriumgekühlten schnellen Brutreaktor gerade aus sicherheitstechnischen Erfwägungen sehr kritisch.

    • Auf die genannten Punkte, wie Unterschied zwischen Kernschmelze durch Nachzerfallswärme (Fukushima) bzw. Leistungsexkursion und Graphitbrand (Tschernobyl), bin ich in dem Buch recht ausführlich eingegangen, da sie für das Verständnis des Hergangs und der Folgen solcher Unfälle sehr wichtig sind. Dinge wie negativer Dampfblasenkoeffizient etc. sind für Laien allerdings eine recht harte Kost, und liegen meines Erachtens ein wenig über der Komplexitätsschwelle, die ein einführendes Buch bieten sollte. Zur Vertiefung reicht aber schon ein kurzer Blick in die Literaturliste, dort findet sich alles wichtige.

      Die Intention hinter dem Buch war weniger, eine möglichst tiefe Erklärung der Kerntechnik für Laien zu liefern, sondern einen breiten Überblick: von den historisch-geostrategischen Hintergründen dieser Technologie, über den heutigen Stand der Technik inkl. Sicherheitssysteme, bis zu den nach wie vor ungelösten Fragen, insbesondere zum Thema „End-„Lagerung von Atommüll.

      Auf spezielle Sicherheitsrisiken wie Leistungsexkursionen eines Brutreaktors lässt sich da natürlich nur sehr kursorisch eingehen. Ich hoffe aber, dass sowohl Laien wie Fachleute aus der Lektüre Gewinn ziehen können – und sei es nur durch einen Standpunkt, der ebenso vom Blick auf Politik, Öffentlichkeit und ethische Fragen bestimmt ist wie durch technische Details. Für solche Diskussionen ist dieser Blog gedacht. Ich bin gespannt, wie er sich entwickeln wird.

      • Ich hoffe doch, ihr Buch geht auch auf neuere Entwicklungen in der Nukleartechnologie ein. In den USA und Kanada gibt es inzwischen einige Firmen und Nuklearfachleute, die davon überzeugt sind, dass die Zukunft der Fissionsreaktoren bei den Salzschmelzereaktoren liegt, denn diese sind im Vergleich zu den Leichtwasserreaktoren inhärent gegen Unfälle gesichert, weil bei ihen sowohl Überdruck als auch Übertemperatur – beides Faktoren, die bei Tschernobyl und Fukushima zur Zerstörung der Anlage beitrugen – kaum möglich sind. Salzschmelzereaktoren werden bei Atmosphärendruck betrieben, haben durch die grossen Salzschmelzemassen eine grosse thermische Trägheit und einen stark negativen Temperaturkoeffizienten (sie dehnen sich bei Erhitzung aus). Sollte die Temperatur trotzdem ansteigen oder der Strom ausfallen, wird die Salzschmelze einen im Abfluss des Reaktors sitzenden festen Salzblock schmelzen und in ein nichtmoderiertes Abklingbecken übertreten. Die Temperatur der Salzschmelze liegt typischerweise bei 600 °C und damit deutlich unter dem Siedepunkt des Salzes von typischerweise 1200°C. Ganz anders bei den Reaktoren mit Brenneelementen, die im Kern Temperaturen bis zu 2000° C erreichen, was nötig ist, weil Uranoxid ein schlechter Wärmeleiter ist. Die verwendeten Salzschmelzen sind Fluoride, welche weder mit Wasser noch der Atmosphäre reagieren.
        Als Moderator wird Graphit oder Zirkoniumhydrid verwendet.
        Hier zwei Beispiele:
        Transatomic: Zirkoniumhydrid moderierter Single-Fluid Burner, der mit Uran oder Spent Nuclear Material als Brennstoff betrieben wird und sich mit einer Urananreicherung von 1.8% begnügt und eben auch Aktinide aus verbrauchtem Kernbrensstoff verbrennen kann. Er verbrennt Uran 30 Mal effizienter als es ein Leichtwasserreaktor tut. Die Zufuhr von Brennstoff geschieht kontinuierlich, das radioaktive Inventar im Reaktor ist jederzeit wesenltich kleiner als in einem Leichtwasserreaktor.
        Terrestrial Energy : Denatured Molten Salt Reactor, ein Single-Fluid Burner, der einmal pro Jahr mit Uran gefüttert wird und Graphit als Moderator hat.

        Es gibt auch Brutreaktoren mit dieser Technologie. Diese sind aber wesentlich anspruchsvoller und arbeiten meist mit Dual-Fluids. Die bekannteste Version ist der Liquid Fluorid Thorium Reaktor, von dem es in Oak Ridge bereits Testanlangen gab. Dieser Rektortyp hat aber Korrosionsprobleme. Er wird gegenwärtig in China (Shanghai) für den kommerziellen Einsatz entwickelt.

        • Da muss ich sie leider größtenteils enttäuschen: Die Details solcher Prozesse gehen didaktisch gesehen eben etwas weit. Sehr viel mehr als ein paar grundlegende Worte zu solchen Entwicklungen und Konzepten wie Core Catcher, Schwerwasserreaktoren etc. sind da kaum drin.

          Was Thorium betrifft, besteht bei solchen Reaktoren nach neueren Erkenntnissen aber eine gewisse Proliferationsgefahr. Anbetracht der geostrategischen Entwicklung in Asien wird kaum ein westlicher Staat größere finanzielle Mittel in diese Technologie stecken. Wenn man den Brennstoffkreislauf bei Uran nur schwer im Griff hat, wird man da nicht auch noch das Fass Thorium aufmachen wollen.

          • Von den heute verfolgten Reaktordesigns wird immer behauptet, es gebe keine Proliferationsrisiken – gerade auch und besonders wird das für den Liquid Fluorid Thorium Reaktor, den LFTRbeansprucht. Hier muss man beachten, dass Thoriumreaktoren, die mit Thoriumbrennstäben arbeiten überhaupt nicht mit Reaktoren vergleichbar sind, die Thorium in flüssigem Salz zum Erbrüten von Uran 233 verwenden. Man liest im verlinkten Artikel betreffend Proliferationssicherheit:

            Proliferation resistance. The LFTR resists diversion of its fuel to nuclear weapons in four ways: First, the thorium-232 breeds by converting first to protactinium-233, which then decays to uranium-233. If the protactinium remains in the reactor, small amounts of U-232 are also produced. U-232 has a decay chain product (thallium-208) that emits powerful, dangerous gamma rays. These are not a problem inside a reactor, but in a bomb, they complicate bomb manufacture, harm electronics and reveal the bomb’s location.[59] The second proliferation resistant feature comes from the fact that LFTRs produce very little plutonium, around 15 kg per gigawatt-year of electricity (this is the output of a single large reactor over a year). This plutonium is also mostly Pu-238, which makes it unsuitable for fission bomb building, due to the high heat and spontaneous neutrons emitted. The third track, a LFTR doesn’t make much spare fuel. It produces at most 9% more fuel than it burns each year, and it’s even easier to design a reactor that makes 1% more fuel. With this kind of reactor, building bombs quickly will take power plants out of operation, and this is an easy indication of national intentions. And finally, use of thorium can reduce or even eliminate the need to enrich uranium. Uranium enrichment is one of the two primary methods by which states have obtained bomb making materials.[6]

            Dass in Europa keine bedeutende Entwicklung auf diesem Gebiet stattfindet, ist sicher richtig. Das gilt übrigens generell für Energietechnologien, wo Europa kaum neue Konzepte verfolgt, die USA aber sogar eine neue Forschungsförderung nach dem Modell der DARPA geschaffen hat, ARPA-e. Dort gibt es Projekte wie Electrofuels, die Erzeugung von flüssigen Treibstoffen direkt ohne den Umweg über solare Biofuels – und vieles mehr.

          • Das Problem liegt meines Wissens darin, dass bei Thorium recht einfache chemische Schritte ausreichen, um aus bestrahltem Kernbrennstoff Uran-233 zu gewinnen, was kein übler Sprengstoff ist. Diese Risiken hat man wohl lange deutlich unterschätzt:
            Stephen F. Ashley et al.(2012): Nuclear energy: Thorium fuel has risks. Ein kurzer Artikel hierzu:
            Proliferation warnings on nuclear ‚wonder-fuel‘, thorium.

            Solange genug Uran zur Verfügung steht, wird der IAEA der Thoriumkreislauf wohl noch erspart bleiben.

  5. In Phys.orgfindet man einen kurzen Bericht über das mögliche Proliferationsrisko durch Separation von U233 aus dem Radionuklidgemisch.
    Nun, egal ob Thorium, Uran oder Spent Nuclear fuel als Brennstoff verwendet wir, bei Salzschmelzereaktoren ist das Unfallrisiko jedenfalls deutlich geringer. Schwere Unfälle waren bis jetzt immer mit Überhitzung und Druckanstieg verbunden, was durch das Nachwärmeproblem in Kombination mit Wasser als Moderator eigentlich nicht verwundert. Zukünftige Reaktoren müssen inhärent sicher sein und das erreicht man am ehesten durch passive Sicherheit in einem Prozess wo von vornherein kaum mit Leistungsexkursionen zu rechnen ist. Heutige Generation 3+ Leichtwasser-Generatoren arbeiten dagegen mit demselben Prozess wie bisher, besitzen aber meist ein grosses internes Wasserreservoir um die Nachwärme im Falle eines Pumpenausfallls zu verdünnen. Das verteuert und verkompliziert den Reaktor und behebt das ursprüngliche Problem nicht.

  6. @Dirk Eidemüller 6. Mai 2014 20:36:
    Sie schreiben kryptische Dinge, deren Hintergrund wohl nur sie verstehen (Zitat):

    Was Thorium betrifft, besteht bei solchen Reaktoren nach neueren Erkenntnissen aber eine gewisse Proliferationsgefahr. Anbetracht der geostrategischen Entwicklung in Asien wird kaum ein westlicher Staat größere finanzielle Mittel in diese Technologie stecken.

    Was hat die geostrategische Entwicklung in Asien mit Nukleartechnologie zu tun, ausser der Tatsache, dass vor allem China, Korea und Indien im Nuklearbereich stark aktiv sind. Meinen sie mit geostrategischer Entwicklung eine poltiische Entwicklung mit neuem auch militärischen Hegemonial- und Dominanzstreben beispielsweise in China?

    Im übrigen gibt es in Indien schon lange ein Thoriumprogramm, weil Indien über grosse Thoriumvorkommen verfügt und vorübergehend von der Versorgung mit Uran abgeschnitten war.
    Am intensivsten wird aber die Entwicklung eines Lithium Fluorid Thorium Reaktors in China verfolgt, worüber man kürzlich Meldung wie Thorium-Reaktor: China verkürzt Zeitplan las.
    Die Website der World Nuclear Association informiert übrigens über die Entwicklung im Bereich Thoriumreaktoren. Dort wird auch über bereits eingesetzte Thoriumreaktoren berichtet, beispielsweise über „300 MWe Thorium High Temperature Reactor (THTR) in Germany operated with thorium-HEU fuel between 1983 and 1989. „, den „The 40 MWe Peach Bottom HTR in the USA „ oder „The 330 MWe Fort St Vrain HTR in Colorado, USA, was a larger-scale commercial successor to the Peach Bottom reactor and ran from 1976-89. It also used thorium-HEU fuel in the form of microspheres of mixed thorium-uranium carbide coated with silicon oxide and pyrolytic carbon to retain fission products“
    Im Kapitel Developing a thorium-based fuel cycle liest man zu den Vorteilen eines Thoriumbrennstoffkreislaufs:

    Thorium fuel cycles offer attractive features, including lower levels of waste generation, less transuranic elements in that waste, and providing a diversification option for nuclear fuel supply. Also, the use of thorium in most reactor types leads to extra safety margins. Despite these merits, the commercialization of thorium fuels faces some significant hurdles in terms of building an economic case to undertake the necessary development work.

    Particularly in a molten salt reactor, the equilibrium fuel cycle is expected to have relatively low radiotoxicity, being fission products only plus short-lived Pa-233, without transuranics. These are continually removed in on-line reprocessing, though this is more complex than for the uranium-plutonium fuel cycle.

    Nevertheless, the thorium fuel cycle offers energy security benefits in the long-term – due to its potential for being a self-sustaining fuel without the need for fast neutron reactors. It is therefore an important and potentially viable technology that seems able to contribute to building credible, long-term nuclear energy scenarios

    • So kryptisch ist das nun wieder nicht: Man besitzt heute mit den gängigen Reaktortypen eine etablierte Technologie mit potenziellem Dual-Use und dementsprechend mit einem international anerkannten Kontrollregime. Dessen Bedeutung ist nicht zu unterschätzen und spielt für viele geostrategische und energiepolitische Entscheidungen eine Rolle, wie auch die Geschichte der Kernenergie zeigt. Warum also viel Geld in Entwicklungen stecken, die derzeit nicht notwendig scheinen und dieses Kontrollregime untergraben bzw. verkomplizieren würden? Zumindest scheint mir dies die vorherrschende politische Stimmung zu sein. In ihrem Zitat ist ja auch von „significant hurdles“ die Rede.

      Abgesehen davon gilt bei allen neuen Technologien (und gerade die Entwicklung der Kernenergie liefert hierfür eine ganze Reihe Beispiele), dass der Teufel im Detail steckt und viele Konzepte, die auf dem Papier hervorragend aussehen, sich dann in der Umsetzung wesentlich schwieriger gestalten. Die Zurückhaltung internationaler Kernkraftwerksbetreiber bei neuen KKW-Typen erklärt sich wohl auch daraus.

      • Mit andern Worten: Die Asiaten sollen nicht an waffenfähiges Spaltmaterial herankommen.
        Oder meinen sie ganz konkret Pakistan oder etwa gar Staaten im nahen Osten inklusive Iran, also Staaten die man typischerweise nicht zu Asien zählt, die man aber eventuell meint, wenn man Codes äusserst wie “ Anbetracht der geostrategischen Entwicklung in Asien“, die implizit davon ausgehen, dass der Leser das mit Iran, Pakistan oder Saudi-Arabien übersetzt. Ein bisschen lächerlich ist diese Art der Kryptographie schon, vor allem auf einem Blog wie diesem.
        Ich kenn mich da nicht aus, glaube aber, sie erliegen einem Hirngespinst. Iran ist doch ein Paradebeispiel dafür, dass es Reaktortechnologie gar nicht unbedingt braucht um sich spaltbares Material zu beschaffen. Im Iran wird selbst gefördertes Uran mit eingekauften, inzwischen aber auch selber gefertigten Zentrifugen, angereichert.
        Die grösste Hürde für eine Proliferation ist wahrscheinlich sowieso nicht das spaltbare Material, sondern die ganze Technologie, die dazu gehört. Die Iraner haben sich dieses Wissen auch in Deutschland angekauft.

  7. Ich weiß zwar nicht, von welchen Hirngespinsten sie reden, ziehe es aber dennoch vor, sachlich zu argumentieren. Das iranische Atomprogramm (interessanterweise übrigens von den USA in den 1950/60er Jahren noch unter dem Schah initiiert) z. B. beruht durchaus auf Reaktoren, nämlich Forschungsreaktoren. Auch diese besitzen Dual-Use-Potenzial.

    Und zu einem Kontrollregime wie dem der IAEA gehört natürlich immer der Zugriff sowohl auf die Substanzen wie auf die damit zusammenhängenden Technologien.

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