Als Tschernobyl blies, warfen sie Bor und Sand in die Bresche. Was würden wir heute tun?


In der zweiten Episode von "Tschernobyl", der HBO-Miniserie über den Unfall von 1986, der zur schlimmsten Atomkatastrophe in der Geschichte der Menschheit wurde, ist die Situation ziemlich schlimm. In den Ruinen des Reaktors Nr. 4 des Kernkraftwerks Tschernobyl tobt ein großes Feuer. Ein Krankenhaus in der nahe gelegenen Stadt Pripyat ist mit Strahlenopfern überfüllt. Tödlicher radioaktiver Staub ist aus der Sowjetunion nach Schweden gelangt. Die Luft über dem Reaktor leuchtet dort, wo der Urankern freiliegt. Und die Menschen, die die Katastrophenhilfe leiten, beschließen, Tausende Tonnen Sand und Bor auf den Kern zu werfen.

Dies ist mehr oder weniger das, was während der tatsächlichen Katastrophe im April 1986 passierte. Aber warum verwendeten Ersthelfer Sand und Bor? Und wenn eine ähnliche Atomkatastrophe im Jahr 2019 eintreten würde, würden die Feuerwehrleute das dann immer noch tun?

Einen brennenden Kern der Luft auszusetzen, ist auf mindestens zwei Ebenen ein Problem, wie die Ingenieurin für Kernreaktoren und die Universität von Illinois, Professorin für Urbana-Champaign, Kathryn Huff, gegenüber Live Science erklärte. [5 Everyday Things that Are Radioactive]

Ihr erstes Problem ist, dass Sie eine andauernde Kernspaltungsreaktion haben. Uran schießt Neutronen ab, die in andere Uranatome eindringen und diese spalten. Diese Uranatome setzen noch mehr Energie frei und speisen die ganze heiße Sauerei. Diese Reaktion, die nicht mehr enthalten ist, spuckt auch eine unglaubliche Menge an direkter Strahlung aus und stellt eine tödliche Gefahr für jeden dar, der versucht, sich ihr zu nähern.

Ihr zweites, verwandtes – und viel ernsteres – Problem ist, dass das Feuer viel Rauch, Staub und Schmutz in die Luft abgibt. Diese ganze Menge kommt direkt aus einem Atomreaktor, und ein Teil davon ist in der Tat eine Angelegenheit, die direkt aus dem Kern des Atomreaktors stammt. 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, von denen einige für den Menschen giftig sind. Und einige sind radioaktiver als das, was Sie in Ihrem täglichen Leben antreffen würden. 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 wir zum Beispiel Iod-131, ein radioaktives Iodisotop, das lebende Zellen genauso behandeln wie normales Iod.

Eine Rauchfahne wie die von Tschernobyl enthält viel Jod-131, das hunderte von Kilometern treiben kann. Es kann in Flüssen enden und in Pflanzen, Tiere und Menschen eindringen. Unsere Schilddrüsen sind auf Jod angewiesen und nehmen wie gewöhnliches Jod Jod-131 auf, was langfristig eine ernsthafte Strahlungsquelle in unserem Körper darstellt.

(Aus diesem Grund sollen die Menschen in der betroffenen Region unmittelbar nach Atomkatastrophen Jodpillen einnehmen, um die körpereigenen Reserven aufzufüllen und zu verhindern, dass ihre Schilddrüsen radioaktive Isotope absorbieren.)

Das Entsorgen 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 Rauchfahne. 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 sein, damit ihre Neutronen, die wild in den Weltraum feuern, dazu neigen, in andere Atomkerne zu prallen und diese zu spalten. [Infographic: Chernobyl Nuclear Disaster 25 Years Later]

"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, hat die Tendenz, das Neutron zu absorbieren und es dann sofort zu spalten. Bor neigt jedoch dazu, das Neutron nur zu absorbieren. Aufgrund seiner nuklearen Struktur ist es eine Art Neutronen-Durst."

Wenn Sie also genug Bor auf den freiliegenden Kern des Reaktors Nr. 4 werfen, würde die Theorie lauten, dass er so viele dieser wild brennenden Neutronen absorbieren würde, dass die Reaktion gestoppt würde.

Ein Bild aus der Miniserie zeigt die Darstellung der Hubschrauber, die Sand und Bor auf den Kern werfen.

Ein Bild aus der Miniserie zeigt die Darstellung der Hubschrauber, die Sand und Bor auf den Kern werfen.

Bildnachweis: HBO

In Tschernobyls Fall erwies sich das Ablassen von Bor und anderen Neutronenabsorbern auf den Reaktor jedoch als nicht funktionsfähig, was zum Teil auf den Ad-hoc-Hubschrauber-Dumping-Ansatz zurückzuführen war, den die Anlagenkonstruktion 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." [5 Weird Things You Didn’t Know About Chernobyl]

Dennoch, so Huff, war das Prinzip, das die Sowjets verwendeten – Neutronenabsorber, um die Reaktion zu stoppen, und Materialien, um die radioaktiven Isotope aus der Luft zu schlagen – solide. Und im Falle einer ähnlichen Katastrophe würden die Reaktionsteams heute einen Ansatz verfolgen, der auf derselben zugrunde liegenden Theorie beruht.

Der große Unterschied, sagte sie, sei, dass moderne Atomkraftwerke (zumindest in den USA) so konstruiert sind, dass sie einen Großteil dieser Arbeit selbst erledigen.

Huff wies ausführlich darauf hin, dass US-amerikanische (und andere entsprechend fortschrittliche) Kernreaktoren mit viel geringerer Wahrscheinlichkeit als Tschernobyl auf Katastrophen jeglicher Art stoßen – niemals so heiß und in stabileren Schiffen in Betrieb. Und die Gebäude selbst sollen einen Großteil der Arbeit leisten, um ein Feuer im Kernreaktor 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 schlagen können, bevor sie entweichen können. Und im Gegensatz zu Tschernobyl sind Kernkraftwerke in den USA vollständig in versiegelten Strukturen aus Zement und Bewehrungsstahl (einem Geflecht aus verstärkten Stahlstäben) enthalten. Diese versiegelten Hüllen sind so weit überarbeitet, dass sie zumindest theoretisch selbst bei einer signifikanten Explosion nicht mehr zerstört werden. 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 mit einem leeren Containment-Schiff gemacht. Das NRC gibt an, dass Studien zu großen Jet-Einschlägen noch nicht abgeschlossen sind.

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 für jeden der 98 im Land betriebenen Kernkraftreaktoren Notfallhandbücher mit einer Länge von Hunderten von Seiten erstellt. Diese Anweisungen legen fest, was die Einsatzkräfte bei allen denkbaren bis höchst unwahrscheinlichen Notfällen tun sollen.

Diese Handbücher sind im Klartext auf der NRC-Website verfügbar. Hier ist der für Palo Verde, ein großes Werk im Westen von Arizona. Hier finden Sie Anweisungen, wann viel Bor in den Kern geschoben werden muss (sobald sich der Reaktor nicht normal abschaltet). Es sah vor, was zu tun ist, wenn feindliche Kräfte die Anlage angreifen (unter anderem mit der Vorbereitung einer regionalen Evakuierung, sobald klar wird, dass die Kräfte ein erhebliches Strahlungsleck verursachen könnten). Und für den Fall, dass erhebliche Mengen an radioaktivem Material in die Atmosphäre entweichen, wird angegeben, wer eine Evakuierung erklärt (der Gouverneur von Arizona basiert 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 ausgearbeitet hat. Huff sagte jedoch, dass die Bekämpfung eines Feuers auf einem freiliegenden Urankern immer mehr oder weniger ausgefallene Versionen von Bor und Sand zur Folge haben wird.

Ursprünglich veröffentlicht am Live-Wissenschaft.