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Oha, da hab ich ja ein ganz gutes Thema angeschnitten scheinbar

Ohne jetzt alles gelesen zu haben, das Thema Tschernobyl ist wie vorrausberechnet gefallen.

Ich hab vor kurzem einen Vortrag darüber gehört, wie genau es zu dieser Katastrophe kam von dem Menschen, der damals mit der Aufklärung und Analyse beauftragt war.


Damit man die Erklärung verstehen kann, muss ich allerdings leider ein paar Worte zur Kernkraft und vor allem zur Neutronik der Kettenreaktion vorweg schieben.


Die Kettenreaktion beruht darauf, dass ein spaltbarer Kern gespalten wird, neue Neutronen entstehen, diese gebremst werden und anschließend wieder andere Kerne spalten. Die Zeit für diesen Prozess sind 10^-4 bis 10^-5 Sekunden. Wer jetzt kurz darüber nachdenkt, wird feststellen, dass eine Regelung eines Kernkraftwerkes so gar nicht möglich wäre. Eine Änderung der Neutronenzahl um ein zehntel Promille pro Generation (also aus 10.000 werden 10.001) würde bereits zu einer Verfielfachung der Leistung in Sekunden führen, peng ende.

Das ganze System ist nur aus einem einzigen Grund regelbar. Es gibt sogenannte verzögerte Neutronen. Es entstehen Spaltkerne, die erst nach einigen Sekunden ihre Neutronen abgeben. Dadurch verändert sich die Zeitkonstante auf Sekunden, der Reaktor wird regelbar. Der Anteil an verzögerten Neutronen wird im allgemeinen beta genannt, eine Änderung der Reaktivität, also der Neutronenanzahl wird mit rho bezeichnet.

Nun gibt es für Reaktivitätsänderungen 4 Fälle:
rho < 0 => Reaktor verliert Neutronen und geht aus
rho = 0 => Reaktor ist stationär, die Gleichung bleibt gleich
0 < rho < beta => der Reaktor ändert mit langsamer Zeitkonstante seine Leistung und wird geregelt
beta < rho => der Reaktor ist prompt überkritisch, die Leistung wächst um Faktor 100 in Sekunden, die Anlage geht hoch.

Jeder Änderung im Reaktorsystem wird ein Reaktivitätsbeitrag rho zugeordnet. Einfahren der Steuerstäbe bspw ist ein solcher Vorgang, oder auch Verlust von Kühlmittel oder Moderator.

Der Reaktor in Tschernobyl war ein Siedewasserreaktor der mit Graphit moderiert wurde. Die Neutronen entstehen durch Spaltung, werden am Graphit gebremst und spalten wiederum Uran235. Die Energie geht an das Wasser, das zum sieden gebracht wird und dann an eine Turbine geht.

Was ist nun in Tschernobyl passiert: Es sollte ein Experiment gemacht werden. Was passiert, wenn bestimmte Kühlkreisläufe ausfallen mit den Notfallsystemen. Dazu wurde der Reaktor bei niedriger Leistung gefahren (7% hab ich im Kopf), anschließend wurde die Kühlung abgeschaltet.

Dies führt zu einem positiven Reaktivitätsbeitrag in diesem System, da der Neutronenverlust im Wasser durch das Sieden reduziert wird. Daraufhin wurde die Kurzschlussreaktion durchgeführt, die Steuerstäbe einzuführen. Aufgrund der Geometrie der Steuerstäbe und Eigenheiten dieses Kraftwerkes führt dies allerdings zunächst zu einem positiven Reaktivitätsbeitrag mit 4-5 beta bevor sie das System abschalten. Das einfahren der Stäbe dauert 25 Sekunden, was passiert sollte jedem, der bis hier aufmerksam gelesen hat, klar sein.

Bei den nun entstehenden Temperaturen korrodiert der Moderatorgraphit. Es entsteht Wasserstoff und CO2, es kommt zur Wasserstoffdetonation und das System wird aufgebrochen. Nun kann sich der Graphit entzünden und man hat einen wunderschönen Schornstein... Es gab kein Schutzgebäude, daher wurde auch direkt die Umwelt belastet.

Die Versuchsvorschrift hat übrigens nur wenige Seiten umfasst, war unpräzise und nicht genehmigt. Das hat sich der damals leitende Oberingenieur selber ausgedacht und dann einfach gemacht. Die ausführenden Leute hatten keine Ahnung davon, was sie eigentlich tun.

Das eigentliche Verbrechen liegt aber nicht im Versuch, sondern in der Konstruktionsweise des Reaktors. Das Verhalten der Steuerstäbe war BEKANNT. Genauso wie andere Störfälle sich auf die Reaktivität auswirken. Das sich das System positiv rückkoppelt und in die Luft jagt, war vorhersehbar aufgrund der speziellen Konfiguration.

Das Problem ist, dass die RBMK Reaktoren früher kleine Plutoniumreaktoren waren. Die ersten Anlagen waren einzig zur Erzeugung von Waffenplutonium gebaut worden. Da diese aber so gut funktioniert haben, wurden sie einfach 1:1 hochskaliert für mehr Energie als Leistungsreaktoren. Dabei wurde die Sicherheit vernachlässigt und die Katastrophe war vorprogrammiert. Im Anschluss an Tschernobyl wurden die verbleibenden Reaktoren wohl nachgerüstet und die Reaktivitätsproblematiken verkleinert, allerdings glaube ich nicht, dass es nicht weiterhin zu so katastrophalen Störfällen kommen kann in den alten Reaktoren.


Ich hoffe ich konnte jetzt ein wenig aufklären, was in Tschernobyl aus technischer Sicht passiert ist. Falls es dazu fragen gibt, kann ich gerne versuchen weitergehend zu erläutern.

das Problem bei Windkraftanlagen ist einfach, dass sie zwar von der Nennleistung gut in ähnliche Bereiche kommen, aber die Verfügbarkeit nicht steuerbar ist. Die Zahl das zwischen 25 und 30% des deutschen Strombedarfs aus Kernkraft gespeist werden ist sicher, dafür gibt es genug Quellen.


wenn man jetzt sieht, dass die Windenergie ca 5% des Bedarfs gedeckt hat bei gleicher Nennleistung, bedeutet dies, dass man die fünffache Nennleistung benötigt um die Kernkraftwerke zu ersetzen. Ich bin mir nicht sicher, inwiefern das standorttechnisch möglich ist.

Oder um es in Volllaststunden zu rechnen:
30,5 Mrd Kilowattstunden durch 20.622 MW bedeutet wenn ich keinen Rechenfehler gemacht habe 1479 Volllaststunden pro Jahr. Kernkraftwerke kommen auf ca 8.000 Volllaststunden pro Jahr.

Stimmst du mit mir über ein, dass du also vier bis fünfmal soviel Windräder wie Kernkraftwerke brauchst, was die Nennleistung angeht?

Wenn du mir zustimmst, kann man dieses Faktum aus verschiedenen Perspektiven beurteilen, ich würde folgende Punkte als relevant ansehen, die Sortierung ist ohne Wertung:

Kosten pro KWh in der Erzeugung (bei Kernkraft inklusive Entsorgung)
Verfügbarkeit der Anlagen (auch Versorgungssicherheit)
Umweltbelastung (Strahlung, CO2, Lärm, Schatten, Transporte, schwere Störfälle)

Ich persönlich komme bei den 3 Punkten zu folgenden Ergebnissen (teils subjektive Beurteilung, teils harte Zahlen)
Kosten => Klarer Sieg Kernkraft
Verfügbarkeit => Kernkraft hat sie demonstriert, Windkraft noch nicht, sehe ich aber dennoch als Unentschieden an unter oben genannten Vorraussetzungen
Umweltbelastung => Ist der subjektive Punkt, wie bewertet man welche Punkte. Ich bewerte sie so, dass Windkraft hier Sieger ist.

Man ist also wieder im "typischen" Dilemma.. Umwelt gegenüber Ökonomie. Derzeit wird die KWh Windkraft für ca 15ct erzeugt, in einem neuen Kernkraftwerk inklusive Entsorgung für ca 2,8. In einem abgeschriebenen Kraftwerk, wie es bei allen deutschen der Fall ist, liegen die Kosten im Bereich von 1 bis 1,5ct. Dies bedeutet natürlich nicht, dass der Strom um den Faktor 5-10 teurer wird, aber eine Verdopplung bis Verdreifachung schätze ich realistisch ein.