Eine Frage der Sicherheit Drucken
Geschrieben von: Laura Hennemann   

„Unsere deutschen Atomkraftwerke sind sicher!“, sagen die Energiekonzerne. Doch hundertprozentige Sicherheit ist eine Illusion. Natürlich sind Störfälle noch lange keine Unfälle. Aber Zufälle gibt es dann doch immer wieder… Hilft also nur der Ausstieg? Oder existiert ein deutscher Super-GAU vor allem in der Phantasie überengagierter Umweltschützer?

Das Kernkraftwerk Grohnde.

Das Kernkraftwerk Grohnde, vom Fluß aus gesehen.

Die Bilder von „Deutschlands ungeliebten Klimaschützern“, darunter auch das AKW Gundremmingen, sind hier zu sehen.

Bild: Malte Schmidt, CC-BY-NC-SA

Ein tiefblaues, ruhiges Flussufer, etwas Schilf ragt hinein, dahinter Bäume, der Himmel ist stahlblau. Die zwei Kühltürme am Horizont tun alles, um sich möglichst harmonisch in diese Landschaft einzupassen. Kein Wölkchen zieht darüber hinweg, erst recht keine Wolke, wie Gudrun Pausewang sie zum Titel ihres Jugendromans über einen Super-GAU machte – und das Wort Tschernobyl scheint beim Anblick dieses Bildes nicht mehr buchstabierbar. Man möchte dieses Plakat, dieses Werbefoto aus dem Zyklus „Deutschlands ungeliebte Klimaschützer“ umdrehen, um dahinter zu gucken, um eine Antwort auf die so simple und – so fürchtet man – vielleicht doch unbeantwortbare Frage zu erhaschen: Wie sicher sind Deutschlands Kernkraftwerke?

Was ist das überhaupt – Sicherheit? „Zustand des Sicherseins, Geschütztseins vor Gefahr oder Schaden“, definiert der Duden. Wikipedia dagegen schreibt: „Zustand, der frei von unvertretbaren Risiken der Beeinträchtigung ist.“ Das ist interessant, wird doch mit dem kleinen Wort der Vertretbarkeit die Sicherheit zur Verhandlungssache.

Die Technik verzeiht

Doch lassen wir die Philosophie beiseite – wenden wir uns lieber Fakten aus Stahlbeton zu: „Die Sicherheitstür, die zum Reaktorgebäude des Kraftwerks Krümmel führt, ist aus anderthalb Meter dickem Stahlbeton“, sagt Barbara Meyer-Bukow, Pressesprecherin bei Vattenfall. Das klingt handfest. Und in der Tat ist eine sogenannte konservative Auslegung eines der Kriterien, die ein Kraftwerk sicher machen sollen: dass also Material und Systeme stets mehr verkraften können, als sie tatsächlich im Betrieb aushalten müssen.

Ein weiteres Kriterium sind Kontrollen: „Wir haben 3500 wiederkehrende Prüfungen jedes Jahr“, erzählt Meyer-Bukow. „Es gibt zu jedem Bauteil des Kraftwerks genaue Vorgaben, wie oft es geprüft werden muss: manche Teile ein Mal im Jahr, andere alle zwei Monate.“

Begriffe aus der Kerntechnik

Eine Kernspaltung ist das Aufspalten eines Atomkerns in zwei kleinere Atomkerne. Aus dem Atom eines Elements entstehen also zwei Atome von zwei anderen Elementen. Kernspaltung kann bei großen Atomkernen induziert werden, wenn ein langsames Neutron den Kern trifft.

Brennstäbe brennen nicht im eigentlichen Wortsinn. Es sind Rohre, in denen sich Tabletten (sogenannten Pellets) aus einem Kernspaltungs-Element befinden. Gespalten werden meist Uran-235-Kerne, d.h. Atomkerne des Uran-Isotops, die aus 92 Protonen und 143 Neutronen bestehen.

Skizze zur Kernspaltung.

Aus eins mach zwei: Ein langsames Neutron spaltet einen großen Atomkern in zwei kleine. Schnelle Neutronen und Wärme werden dabei frei.

Bild: Laura Hennemann, CC-BY-SA

Der Moderator ist ein Material, das sich zwischen den Brennstäben befindet. Bei jeder einzelnen Kernspaltung entsteht Energie in Form von Wärme, zusätzlich werden bei jeder Spaltung einige Neutronen frei. Diese freien Neutronen sollen weitere Atomkerne spalten, um die Kernspaltung am Laufen zu halten. Zunächst sind sie aber zu schnell und müssen deshalb abgebremst werden: Dieses Abbremsen übernimmt der Moderator, indem die Neutronen ein paar Mal mit den Moderator-Atomen kollidieren. Als Moderator kann Graphit dienen (wie in Tschernobyl) oder Wasser (wie in allen deutschen Kernkraftwerken).

Steuerstäbe, auch Regelstäbe genannt, werden zwischen die Brennstäbe eingefahren, um Neutronen zu absorbieren. Über die Steuerstäbe wird die Kernspaltung genau im Gleichgewicht gehalten: Für die perfekte Kernspaltungs-Kettenreaktion sollte im Schnitt bei je einer Kernspaltung ein Neutron frei werden, das wieder genau eine Kernspaltung induziert. Neutronen werden zum Beispiel von Bor- und Cadmium-Atomen gut absorbiert, Steuerstäbe bestehen also meist aus einem dieser Elemente.

Energie erzeugt ein Kernkraftwerk dadurch, dass Wasser erhitzt wird: Das genannte Kühlwasser umgibt die Brennstäbe. Entweder ist dies gleichzeitig das Wasser, das als Moderator dient, oder das Kühlwasser umspült Moderator, Brenn- und Steuerstäbe gemeinsam. Die Wärme, die bei der Kernspaltung entsteht, erhitzt dieses Kühlwasser. Der dadurch entstehende Wasserdampf treibt Turbinen an. Diese erzeugen so Strom.

Skizze eines AKW.

Wie aus gespaltenen Kernen Strom wird. Skizze eines wassermoderierten Atomkraftwerks.

Bild: Laura Hennemann, CC-BY-SA

Der Reaktivitätskoeffizient eines Kernkraftwerkes bezeichnet die Änderung der Reaktivität in Abhängigkeit der Temperatur. Steigt die Temperatur im Reaktor – zum Beispiel dadurch, dass nicht mehr genügend Neutronen eingefangen werden und immer mehr Kerne gespalten werden – so sollte dies möglicht nicht zu einem GAU (größten anzunehmenden Unfall) führen. Ein negativer Reaktivitätskoeffizient liegt in wassermoderierten Kernkraftwerken vor. Denn wird das Wasser um die Brennstäbe zu warm, entstehen darin – genau wie beim Spaghetti kochen – Blasen. Die Luft in den Blasen bremst die Neutronen weniger ab, als das Wasser dies tut. Bei zu vielen Blasen werden die Neutronen also nicht mehr genügend moderiert, das heißt, sie sind zu schnell, um weitere Kerne zu spalten. Die Kernspaltungs-Kettenreaktion bricht damit ab. Ein graphitmoderierter Reaktor hat einen positiven Reaktionskoeffizienten, denn erhitztes Graphit moderiert weiterhin. Dies war mit eine Ursache für die Tschernobyl-Katastrophe, im Verlauf derer das Graphit sogar in Brand geriet.

Die Nachzerfallswärme ist die Wärme, die die Brennstäbe weiterhin haben, auch wenn die Kernspaltungs-Kettenreaktion gestoppt wurde. Sie muss unbedingt gekühlt werden, sonst schmelzen die Brennstäbe.

Eine Kernschmelze ist nicht etwa das Schmelzen der Atomkerne, sondern das Schmelzen der Brennstäbe. Dies kann zum Beispiel passieren, wenn auf Grund sehr hoher Temperaturen alles Kühlwasser verdampft ist. Dann sammeln sich die geschmolzenen Brennstäbe unten auf dem Reaktorboden und können auch diesen durchschmelzen. Dieses heiße Material ist weiterhin hochgradig radioaktiv. Würde es auf die Art bis ins Grundwasser vordringen, wäre eine großräumige Katastrophe die Folge.

Weitere Sicherheitskriterien sind Redundanz gepaart mit Diversität. Fällt ein System aus, wird seine Aufgabe von einem anderen übernommen, am besten von einem, das anders gebaut ist oder gleich auf einem ganz anderen Prinzip beruht. Ein schönes Beispiel hierfür ist das ausgeklügelte Notstrom-System eines Kernkraftwerks. Dies ist deshalb so wichtig, weil die Kühlpumpen Strom brauchen und es ohne Kühlung zu einer Kernschmelze kommen kann. „Sollte bei uns der Strom ausfallen, kommt der Notstrom aus einem Fremdnetz. Wenn diese Versorgung auch ausfällt, gibt es noch ein Drittnetz und sollte auch das nicht funktioniert, stehen sechs Diesel-Generatoren bereit“, listet Meyer-Bokow auf. Im Übrigen seien außer zu Testzwecken diese Diesel noch nie angesprungen.

Zuletzt ist da noch das Triptychon aus fehlerverzeihendem System, automatischer Leittechnik und Entmaschung. „Schaltbefehle werden schlicht nicht ausgeführt, wenn sie außerhalb bestimmter Parameter liegen. Fehler des Menschen werden also durch die Technik aufgehoben“, erklärt Meyer-Bukow das fehlerverzeihende System. Eine automatische Leittechnik sorgt dafür, dass das Sicherheitssystem im Notfall selbstständig den Reaktor herunterfährt und sich dies auch nicht von falschen Reaktionen des Personals umgehen lässt. Drittens sind die Sicherheitssysteme entkoppelt, so dass ein ausfallendes System nicht das Nachbarsystem beeinträchtigt.

„Eine arabische Altstadt“

Klingt kompliziert? Das ist der Punkt, an dem Heinz Smital einhakt. Smital ist Kernpysiker und arbeitet bei Greenpeace, wo er als Atomkraftexperte gelistet wird. Er bemängelt, dass Kernkraftwerke zwar ständig verbessert und Einzelteile ersetzt werden, dass mehr Teile für mehr Redundanzen dazukommen; dass man aber diese Teile nie im Zusammenspiel getestet hat. „Das wächst wie eine arabische Altstadt vor sich hin“, kommentiert Smital die Situation und nennt als Problem, dass neue Mitarbeiter diese gewachsenen Strukturen nicht mehr nachvollziehen können. „Gleichzeitig wird die Anlage älter. Das läuft auf eine kritische Situation hinaus.“

Die Kernkraftbetreiber vergleichen ihre Anlagen natürlich nicht mit einer Altstadt. Als Analogon fällt ihnen eher eine Matrjoschka ein: Wie diese russischen Steckpuppen besteht auch ein Reaktorgebäude aus mehreren Hüllen aus Stahl, Beton und Stahlbeton. Dazwischen befinden sich Unterdruckzonen und Druckschleusen. Diese sorgen dafür, dass bei einem Unfall und gleichzeitigem Leck die radioaktiv verseuchte Luft nicht nach außen dringen kann, sondern dass umgekehrt Luft von draußen in den Unterdruckbereich gesogen wird. Alles, damit im Fall des Falles keine Radioaktivität entweicht.

Und wie ist das mit dem Fall des Falles? Lässt sich nicht sein Eintreten berechnen, die Wahrscheinlichkeit eines Unfalls abschätzen? „Früher ist man davon ausgegangen, dass Atomkraft-Katastrophen durch einzelne Störungen entstehen“, erklärt Smital die Sicherheitsforschung. „Die ist man also theoretisch durchgegangen und hat geschaut: Schafft das Kraftwerk dieses Szenario?“

Inzwischen, so Smital, musste diese Meinung revidiert werden: Kerntechnische Unfälle sind meist eine Kombination von unglücklichen Umständen, Störungen, Fehlreaktionen und einer Portion Pech. Es reicht also nicht, einen theoretischen Verlaufspfad zu verfolgen und durchzurechnen. „Das Schlimmste ist die Kombination kleiner, vordergründig unscheinbarer Fehler. Dadurch verästelt sich die Rechnung in unglaublich viele kleine Pfade. Das Problem aber: In der Summe ist dies der Hauptpfad.“

Ein Etikett verdeckte die Kontrollanzeige

Statt die Sache theoretisch anzugehen, könnte man auch nachschlagen, was bisher geschah. In Deutschland kam es glücklicherweise noch nie zu einem schweren Unfall, weltweit gesehen sehr wohl. Ein Auszug aus der Liste der bisherigen Kernkraftunfälle läse sich zum Beispiel so:

1957, Sellafield, Großbritannien: Beim Wiederanfahren des Reaktors schätzt das Personal die Temperaturen falsch ein und fährt den Reaktor in einen nicht erlaubten Leistungsbereich. Das Feuer brennt vier Tage, die freigesetzte Radioaktivität wird später für Dutzende von Krebstoten verantwortlich gemacht.

1979, Three Mile Island, USA: Eine Kühlpumpe fällt aus, ein Überdruckventil schließt sich nicht wieder, im Kontrollraum verdeckt ein Etikett eine entscheidende Anzeige. Es kommt zu einer teilweisen Kernschmelze.

1986, Tschernobyl, Sowjetunion: Für ein Experiment werden die Steuerstäbe weit herausgefahren. Eine Knallgas-Explosion reißt das Dach des Reaktors ein. Noch heute ist das Gebiet weiträumig verseucht.

2006, Forsmark, Schweden: Ein Kurzschluss führt zur automatischen Schnellabschaltung, für die Nachkühlung stehen vier Dieselgeneratoren bereit, von denen zwei nicht anspringen. Schlimme Folgen entstehen keine, doch es wird diskutiert, wie nah das Kraftwerk einer Kernschmelze tatsächlich kam.

Es scheint also etwas dran zu sein an dem Zusammenspiel einzelner Kleinigkeiten.

Kraftwerke im Nebel

Ein ganz anderes Problem rückt seit dem September 2001 ins Bewusstsein: die Kombination Flugzeug plus Kernkraftwerk, die in terroristischen Augen eine sehr effektive Waffe darstellen könnte. Tatsächlich legt das Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (BMU) im Juli 2009 einen Bericht zu diesem Thema vor: „Obwohl keine akute Gefahr besteht und der Ausstiegs-Gesetzgeber (Rot-Grün, Anm. des Autors) gerade auch das terroristische Risiko für AKW begrenzt hingenommen hat, sieht sich das BMU in der Verantwortung, eine verhältnismäßige Risikovorsorge der Betreiber (…) durchzusetzen.“

Nach dem Prüfen einiger Alternativen heißt diese Risikovorsorge nun Nebelwand: Fliegt ein Flugzeug in terroristischer Absicht auf einen Reaktor zu, so sollen Nebelgranaten gezündet werden, woraufhin das Kraftwerk für den Piloten nicht mehr zu sehen ist. „Dieses Konzept wurde nur entwickelt, um überhaupt irgendeine Antwort zu haben“, kritisiert Smital diese Idee. „Das Prinzip kommt aus der Marine und wird dort schon lange eingesetzt, um Schiffe zu vernebeln. Während der Vernebelung allerdings ändert das Schiff seine Position – und das kann ein Atomkraftwerk nun mal nicht.“

Reichen ein paar Nebelgranaten, um uns sicher zu fühlen? Andersherum gefragt: Reichen drei Notstrom-Systeme noch immer nicht aus, um uns ruhig schlafen zu lassen? Das klingt nach einem Tauziehen, nach einem Verhandeln über Sicherheit und bedingte Unsicherheit. Smitals Ansicht dazu ist einfach: „Es gilt die Je-desto-Regel: Je höher die Gefahr, desto unwahrscheinlicher muss man ihr Eintreten machen.“ Für ihn bedeutet das in der Konsequenz: Die ältesten Kernkraftwerke müssen sofort vom Netz gehen, die restlichen sukzessive auslaufen.

Interessanterweise scheint das BMU das Gleiche zu wollen: „Der Ausstieg in Verbindung mit einem früheren Abschalten der älteren, verwundbareren Anlagen ist aus heutiger Sicht die einzige machbare und nachhaltig wirksame Schutzmaßnahme“, steht als Fazit unter dem Bericht zum Vernebelungskonzept. Und auch der aktuelle Bundesumweltminister Norbert Röttgen löste Anfang Februar einen Koalitionszwist aus, als er sich klar für einen mittelfristigen Atomausstieg einsetzte. Ob er sich damit auch durchsetzen wird, bleibt abzuwarten. Bis zu dem Tag denken wir gerne an die anderthalb Meter dicke Stahlbetontüre.

Siehe auch: Lagert bald Atommüll im Ländle?