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| Positionierung des Chernobyls. |
Chernobyl ist eine kleine Stadt in der Ukraine, fast an der Grenze mit Weißrussland, die bis dem 26. April 1986 unbekannt in der Welt war. Nach diesem Datum wurde Chernobyl zum Symbol der Katastrophe wegen der Explosion innerhalb des nuklearen Reaktors, die eine der größten Katastrophen in der Geschichte verursachte. Das nukleare Kraftwerk allein war nicht in der Stadt stationiert, sondern 18 Km Nordwesten von der Stadt und bestand aus vier Reaktoren RBMK-1000. Der erste Reaktor wurde 1977 und der fatale vierte 1983 im Betrieb gestellt. Dieses Kraftwerk gab in der vollen Kapazität mit allen vier Reaktoren ungefähr 10 % der gesamten elektrischen Energie in der Ukraine. Die Explosion fand ihren Platz in allen weltlichen Medien und verursachte große Angst, was die Sicherheit der sowjetischen nuklearen Anlagen betrifft. Die sowjetische Regierung musste unter den Druck der Öffentlichkeit alle ihren geheimen Projekte ans Licht bringen, weil folgende Explosionen wegen der Explosion des Reaktors 4 eine radioaktive Wolke außer den Grenzen der ehemaligen Sowjetischen Union in Ost-, West- und Nordeuropa und auch in einigen Gebieten Nordamerikas ausdehnten.
Die Explosion des Reaktors 4
Am Tag vor der fatalen Explosion (25. April 1986) wurden einige Teste durchgeführt. Man wollte die Fähigkeit der Turbinen, die genügenden Quantitäten der elektrischen Energie für die Bewegung der Sicherheitssysteme des Reaktors zu generieren, testieren. Da für die Funktionierung des nuklearen Reaktors RMBK-1000 das stetig im Kern zirkulierende Wasser gebraucht wird, das Ziel des Tests war zu sehen, ob die Turbinen in der Phase der Abschaltung genug Energie produzieren können, um die Wasserpumpen zu bewegen, von denen die Funktionierung des Reaktors abhängt. In der Übereinstimmung mit dem Testen am 25. April 1986 erfüllte man alle Bedingungen für den Beginn des Testens. Produktion elektrischer Energie wurde auf 50 % der Möglichkeiten des Reaktors reduziert und danach stellte sich unerwartet das regionale Kraftwerk ab, das das ganze Gebiet mit der nötigen elektrischen Energie ausstattete. Der Kontrolleur in Kiew gab den Befehl, dass das weitere Reduzieren verschiebt wurde, weil man dieser Nacht noch Strom brauchte. Dank diesem unerwünschten Umstand war das Testen verschiebt und der Nachtschicht anvertraut, die sehr wenig Erfahrung mit der Arbeit in den nuklearen Kraftwerken hatte, weil die Mehrheit von ihnen aus den mit der Kohle getriebenen Kraftwerken gebracht wurde.
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| Der nukleare Reaktor Nummer 4 nach der Explosion. Beschädigungen des Reaktors (in der Mitte) und des Gebäudes mit dem Generator (unten) sind deutlich. |
Um 23 Uhr an diesem Tag gab der Kotrolleur die Erlaubnis für die Fortsetzung des Verfahrens und die Kraft des Reaktors sollte von 3.2 GW auf 0.7-1.0 GW reduziert worden sein, damit das Testen auf die untere Grenze der Kraft des Reaktors durchgeführt wurde. Es gab ein Problem: zweite Schicht wusste nicht, dass die erste Schicht schon allmählich die Kraft des Reaktors reduzierte. So folgte die neue Schicht authentische Richtlinien des Testens und die Konsequenz war zu schnelle Rezession der Kraft des Reaktors. Die Mannschaft glaubte, die Ursache der schnellen Rezession dieser Kraft war die Störung in einem der automatischen Regulatoren der Kraft, was ganz falsch war. Während der rapiden Rezession der Kraft, produziert der Reaktor mehr nukleargiftige Produkte Xenon-135, die die Kraft auf nur 30 MW reduzierten, was ungefähr nur 5 % der mit dem Testen erwünschten Kraft war. Danach unternahm die Mannschaft einige Sicherheitsmassnahmen im Sinne der Behebung der Kontrollstabe über dem nuklearen Reaktor. Das half nicht besonders, weil die Kraft nur um 200 MW erhöht wurde, was noch nicht ⅓ des nötigen Minimums für das Experiment war. Trotz dieser Tatsache entschied die Mannschaft am nächsten Tag, mit dem Experiment fortzusetzen. Um 01:05 am nächsten Tag wurden Wasserpumpen angeschaltet, die von den Turbinen in Bewegung gesetzt wurden, damit das Durchfliesen von Wasser über Sicherheitsmassnahmen um 01:19 erhöht wurde. Um genau 10:23:04 begann das fatale Experiment. Auf der Konsole war kein Zeichen, das auf die bedrohende Gefahr warnen wurde. Die Wasserpumpe bekam kein Strom und die Turbine war von dem Reaktor getrennt, weswegen die Quantität des Wasserdampfes und die Temperatur im Zentrum des Reaktors immer größer wurden. In den Rohren entsprangen Dampfblasen.
Das Arbeitsprinzip der Reaktors RMBK-1000 besitzt einen hohen Koeffizienten des Entladens. Dieses Koeffizient (void coefficient) ist die Nummer für die Evaluation des Reduzierens oder Erhöhens der thermalen Produktivität des nuklearen Reaktors. In diesem Fall erhöhte der positive Koeffizient des Entladens die Kraft des Reaktors, weil sich das Wasser für die Absorption der Neutronen reduzierte und deswegen geriet der Reaktor in einen unstabilen und wechselvollen Zustand. Um 01:23:40 drückten die Operatoren den Knopf auf der Konsole AZ-5, der für das Abschalten des Reaktors im Notfall benutzt wurde. Damit wurden auch die handgesteuerten, vorher genommenen Kontrollstabe aktiviert. Aber die Langsamkeit des Mechanismus der Einlegung der Kontrollstabe (18-20 s) und der schlechte Entwurf der Kontrollstabe verursachten verkehrten Effekt und die Geschwindigkeit der Reaktion wurde erhöht. In diesem Stadium kam es wegen erhöhter Energieproduktion zur Deformation der Arbeit des Mechanismus der Kontrollstabe. Sie stoppten auf ⅓ des vollständigen Zyklus und konnten die Reaktion nicht verhindern. Sieben Sekunden später um 01:23:47 erhöhte sich die Kraft des Reaktors auf 30 GW, d.h. 10 Mal mehr als im normalen Zustand. Deswegen begannen die Rohren für den Treibstoff sich zu schmelzen und der Drück des Dampfes erhöhte sich rapid. Das Resultat war eine enorme Explosion des Dampfes, die den Deckel des Reaktors bewegte und zerstörte. Die Rohren waren gekühlt worden und so entstand ein großes Loch im Dach. Nachdem ein Teil des Dachs zerstört war, kam es zur Reaktion zwischen dem Sauerstoff aus der Luft mit sehr hohen Temperaturen des Reaktors und grafitischen Moderators am Ende der Kontrollstabe. Das Ergebnis war „Graphitfeuer“, das am meisten zur Ausdehnung der radioaktiven Wolke auf ferne Gebiete beiführte.
Zustand während des Unfalls und Konsequenzen des Unfalls
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| Konsequenzen der nuklearen Katastrophe in Chernobyl. Radioaktive Gase kamen sogar bis Italien und Deutschland. |
Der Zustand während des Unfalls war sehr schlimm, besonders wegen zwei Faktoren: Unvorbereitung auf die Möglichkeit des Unfalls und der Mangel an passende Ausstattung. Deswegen kam es zu den weiteren negativen Konsequenzen und falschen Auswertung, was man machen sollte. Der Grad der Strahlung in den am meist betroffenen Gebieten war ungefähr um 20.000 Röntgen pro Stunde und die tödliche Dosis der Strahlung ist um 500 Röntgen in der Zeit von 5 Stunden. In nur einigen Minuten bekamen einige unbeschützte Arbeiter tödliche Dosis der Strahlung. Negativer Umstand war, dass die Mannschaft des Kraftwerks die Quantität der Strahlung nicht wusste, weil das wichtigste Gerät für die Messung der Strahlung während der Explosion zerstört wurde. Andere Geräte hatten zu kleine Skala für die Strahlungslesung (0.001 R/s) und zeigten nur, dass der Grad der Strahlung über der oberen Grenze der Skala war. Die Mannschaft des Kraftwerks vermutete falsch, dass der Grad der Strahlung ungefähr 3.6 R/h beträgt, während der reale Wert 5.600 Mal höher war. Deswegen schätzte Alexandar Akimov, der Chef der Mannschaft, dass der Reaktor nicht beschädigt wurde. Er übersah die Beweise in der Form von Teilen des Graphits und des Treibstoffs um das Gebäude und später auch die Lesung des neuen Geräts, das sogar höheren Grad der Strahlung zeigte. Er sagte, es sei nur ein defektes Gerät. Akimov blieb zusammen mit der Mannschaft bis dem Morgen und versuchte das Wasser in den Reaktor zu pumpen, ohne dass jemand von ihnen einen Schutzanzug trug. Alle starben wegen der Konsequenzen der Strahlung in drei Wochen nach dem Unfall. Unter den Opfern waren auch die Feuerwehrleute, die kamen, um das in der Explosion entstandene Feuer zu löschen. Denen wurde nicht gesagt, dass es sich um die Explosion des nuklearen Reaktors handelte und sie benutzten das gleiche Verfahren wie beim gewöhnlichen Feuer. Um 5 Uhr morgens war das Feuer erlöscht, aber einige Feuerwehleute starben danach wegen der tödlichen Dosis der Strahlung.
Am 27. April, am Tag nach der Explosion, reagierte die sowjetische Regierung und evakuierte die Bevölkerung der peripheren Stadt Pripyat. Von Konsequenzen der Strahlung gleich nach der Explosion starben insgesamt 29 Retter, Feuerwehrleute und Mitglieder der Mannschaft und 350.000 Menschen wurden aus den kontaminierten Gebieten in der Nahe dem Reaktor evakuiert. Nach Evaluationen der UN weitere 4.000 bis 9.000 Menschen starben von Konsequenzen dieser nuklearen Katastrophe. Der Grad der Strahlung war derselbe wie von 400 atomaren Bomben, die auf Hiroshima geworfen wurden. Ökosystem in der Nahe des Reaktors musste schwere Konsequenzen ertragen: 4 Km2 des umliegenden Waldes veränderten ihre Farbe in lila-braun und wurde „Der rote Wald“ (Red Forest) von der Seite des BBC genannt. Viele Tiere kamen dabei um und einige verloren ihre Fähigkeit zur Reproduktion.
Mögliche Ursachen der Katastrophe
Es gibt zwei grundlegende und widersprüchliche Theorien über die Ursachen der nuklearen Katastrophe in Chernobyl. Der ersten Theorie nach ist der einzige Schuldige die Mannschaft, die in dieser Zeit im Kraftwerk arbeitete. Die zweite Theorie sagt, nur der Entwurf des nuklearen Reaktors RBMK-1000 verursachte diese Katastrophe. Es gibt auch die Verschwörungstheorie, die sagt, dass vom Anfang an man ernsthafte Probleme mit dem Reaktor hatte und Informationen darüber wurden der Mannschaft verheimlicht. Nach dieser Theorie ist das der wichtigste Grund warum die Mitglieder der Mannschaft im Kraftwerk fast keine Ahnung über den RBMK Reaktor hatten.
Was den schlechten Entwurf des Reaktors angeht, ist der wichtigste Nachteil der hochgefährliche Koeffizient des Entladens, weswegen die nukleare Reaktion beschleunigt wird, falls im Kühlungswasser im Reaktor Dampfblasen entstehen. Das führt zur unkontrollierten Reaktion, im Fall es gibt keine äußere Vermittlung. Noch ein großer Nachteil des Reaktors ist der Bau der Kontrollstabe. Sie werden in den Reaktor gestellt, um die Reaktion zu verlangsamen. Im RBMK Reaktor waren diese 1 Meter langen Kontrollstabe aus Graphit, ausgehöhlt und mit Wasser ausgefüllt. Der funktionale Überrest, der Neutronen absorbiert und die Reaktion verhindert, war aus dem Karbid des Bors gemacht. Wegen dieses Entwurfs als die Stabe in den Reaktor gestellt wurden, beschleunigte Graphit als neutronischer Moderator die Reaktion, anstatt sie zu verlangsamen. Deswegen erhöhte sich in den ersten Sekunden der Aktivierung der Kontrollstabe die produktive Kraft des Reaktors, anstatt, wie man es erwünschte, sich zu reduzieren. Unvorbereitete und unerfahrene Mannschaft hatte keine Ahnung über solchen widersprüchlichen Effekt. Auch die Wasserkanäle laufen vertikal durch den Kern, weswegen die Temperatur erhöht wird, wenn das Wasser nach oben geht. Man nennt das die Abstufung der Temperatur im Kern. Dieser Effekt wird am deutlichsten, falls sich der obere Teil komplett in den Dampf verwandelt, weil danach dieser Teil nicht genügend gekühlt wird und die Radioaktivität erhöht wird. In der Verbindung mit dem Entwurf des Reaktors muss man auch unvollständiges System des Schutzes von der Kontamination erwähnen, weil man sehr viel Geld ausgeben musste für das ganze Schutzsystem im Vergleich mit der Größe des Reaktors. Nebenprodukte der Atomspaltung, die sich nach den zwei Jahren der Arbeit des Reaktors niederlassen, hatten zu dieser Reaktion beigetragen.
Bei der Theorie, die als schuldig die Mannschaft sieht, ist man der Meinung, dass verschriebene Prozeduren und Sicherheitsmassnahmen nicht gefolgt wurden. Die Gründe dafür sind die Ignoranz und Unerfahrenheit, schlechte Kommunikation zwischen die Operatoren und die Mannschaft im Kraftwerk und die Tatsache, dass eine andere Mannschaft in der Nachtschicht arbeitete, die keine Ahnung über die Probleme beim Testen der ersten Mannschaft hatte und begann noch mal schon begonnenes Verfahren.
Chernobyl heute
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| Chernobyl heute. In der Mitte des Bildes ist der Sarkophag aus Beton um den Reaktor Nummer 4. |
Vor der Explosion wurde eine Erweiterung des Kraftwerks mit zwei neuen Reaktors geplant, aber nach diesem Unfall des Reaktors Nummer 4 wurde weitere Arbeit auf den Reaktoren 5
und 6 gestoppt. Der Reaktor 4 wurde verriegelt und zwischen des Unfallortes und den Betriebsgebäuden wurden 200 Meter Betons gelegt. Die ersten drei Reaktoren fuhren wegen des Strommangels in Ukraine mit der Arbeit fort. Heutzutage sind sie auch nicht mehr betriebsfähig: Reaktor 2 nach dem Feuer im 1991, Rektor 1 1996, und Reaktor 3 2000, als ihn der damalige Präsident Leonid Kutchma während der Zeremonie der Schließung des kompletten Kraftwerks verriegelte.
Mögliche Gefahr liegt immer noch im „Sarkophag“ (d.h. in seiner Fähigkeit, die Strahlung zu stoppen), wie man die Schutzschicht des Betons nennt, die über den beschädigten Reaktors 4 gestellt wurde. Man baute ihn schnell wegen des Aufhaltens weiterer Ausdehnung der Strahlung deswegen und weil schon viele Jahre von dem Bau vergingen, ist diese Schicht keine langfristige Lösung. Evaluationen zeigen, dass ein kleineres Erdbeben genügen würde, um das Dach des Sarkophags zu zerstören und die Konsequenz wäre das Befreien einer neuer radioaktiver Wolke. Ein großes Problem ist das Wasser, das in den Sarkophag reinkommt und das die radioaktive Partikeln durch das ganze zerstörte Gebäude bringt. Der Staub ist ein weiteres Problem wegen der Niederlassung der Partikeln, aber es ist teilweise durch den Bau ein Filtrierungssystems gelöst worden. Ukrainische Regierung assimilierte den Vorschlag für den Bau einer 1.4 Milliarden $ wertvollen, 200 Meter langen und 190 Meter breiten Stahlsiedlung um den Reaktor. Der Bau sollte im Jahr 2012 beendet sein. Mit dem Beenden des Baus sollte man mit dem Zerlegen des Reaktors beginnen.
Schlussfolgerung
Nukleare Katastrophe in Chernobyl ist die schlimmste nukleare Katastrophe in der Geschichte der Menschheit, die die Aufmerksamkeit der Menschen auf die mögliche Gefahr der nuklearen Energie richtete. Diese Katastrophe zeigte, wie teuer die Fehler während der Arbeit mit dem nuklearen Reaktor sein können und dadurch wurden die Regierungen der Staaten mit den nuklearen Kraftwerken bewogen, neue und sichere Arten der nuklearen Reaktoren zu suchen. Sicherheitsmassnahmen für die Prozedur in den nuklearen Kraftwerken wurden auf das höchste Niveau gestellt. Darüber, ob die Katastrophe wegen der schlechten und unerfahrenen Mannschaft oder des falschen Entwurfs passierte, wird immer noch heftig diskutiert, obwohl wahrscheinlich diese beide Faktoren sie verursachten. 29 Mensche starben wegen der Konsequenzen der Strahlung gleich nach dem Unfall und UN vermutet, noch mehrere Tausend Menschen werden wegen der Kontamination umgebender Gebiete sterben.
Mit dem Wuchs der Bevölkerung wächst auch der Bedarf nach der Energie, und besonders nach dieser Art der Energie. Nukleare Energie strömt keine gefährlichen Treibhausgase aus und die neuen konstruierten nuklearen Kraftwerke haben sich als zuverlässig, sicher und ökologisch akzeptabel erwiesen. Aber aus diesem Beispiel ist deutlich zu sehen, wie teuer die Fehler in der Arbeit mit den nuklearen Reaktoren sind und deswegen sind maximale Vorsicht, strenges Halten an den Sicherheitsmassnahmen, höchst ausgebildete Mannschaft, die Qualität des Baus der nötigen Teile und die Möglichkeit der sicheren Abwehr der Katastrophe, falls es das Schlimmste passiert. Nur durch Befriedigung dieser Bedingungen können neue Katastrophen verhindert und ein neues Arbeitsprinzip nuklearer Kraftwerken, die 16 % weltlicher Energiebedürfnisse befriedigen, entwickelt werden. An dem Beispiel aus Chernobyl konnte Vieles gelernt werden, so dass nukleare Kraftwerken Gebiete der größten Vorsicht geworden sind. Dadurch wurde das Problem der Speicherung des nuklearen Abfalls, besonders in den ärmeren Staaten, nicht gelöst. Ein weiteres Problem heute ist auch der Terrorismus, die zur Nutzung nuklearer Energie neigt. Am Lösen dieses Problems arbeiten schon internationale Organisationen und Regierungen der Staaten, die diese Form der Energie gebrauchen, aber die Gefahr ist immer noch da.
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