Wasserstoff-Explosionen im japanischen Atomkraftwerk

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16. MĂ€rz 2011

Wasserstoff-Explosionen im japanischen Atomkraftwerk

In dem Atomkraftwerk Fukushima I in Japan ist es dieser Tage wiederholt zu Wasserstoffexplosionen gekommen; in Block 1 am 12. MĂ€rz, in Block 3 am 14. MĂ€rz und in Block 2 am 15. MĂ€rz 2011. Wie tagesschau.de vermeldete gilt es inzwischen als sicher, dass in mindestens einem der insgesamt sechs Siedewasserreaktoren eine Teil-Kernschmelze erfolgt ist. Wie es genau zur Entstehung von Wasserstoff gekommen ist, ist indes noch unklar. Normalerweise ist in derartigen Reaktoren kein Wasserstoff vorhanden – weder gasförmig noch flĂŒssig. Das Gas entsteht erst bei vergleichsweise hohen Temperaturen.
Der Deutscher Wasserstoff- und Brennstoffzellen-Verband (DWV) geht davon aus, dass die HĂŒllen der BrennstĂ€be, die den Kernbrennstoff zusammenhalten, indirekt als H2-Quelle herhalten mĂŒssen. Diese HĂŒllen bestehen hauptsĂ€chlich aus Zirkonium, einem Metall, das bei etwa 1.000 °C beginnt zu oxidieren. „Da es aber rund um den Reaktorkern keinen freien Sauerstoff gibt, reagiert das Metall mit dem Wasserdampf und entzieht diesem den Sauerstoff. Nimmt man dem Wasser den Sauerstoff weg, bleibt Wasserstoff ĂŒbrig.“ (Zitat: DWV-Meldung vom 16.03.2011)
Eine andere Möglichkeit, wie sich Wasserstoff bilden könnte, wĂ€re die Thermolyse von Wasser (Spaltung/Dissoziation durch hohe Temperaturen). Die thermische Dissoziation bezeichnet den Zerfall von MolekĂŒlen – in diesem Fall das H2O-MolekĂŒl – durch WĂ€rmeeinwirkung in seine einzelnen Bestandteile (H2 & O2). Oberhalb einer Temperatur von etwa 4.000 °C vollzieht sich eine direkte Spaltung von Wasserdampf in Wasserstoff und Sauerstoff. Diese Temperaturen werden in einem Reaktor jedoch nicht erreicht. Bei der Anwesenheit spezieller Reaktionspartner (z.B. Jod, Schwefeldioxid) kann die erforderliche Mindesttemperatur jedoch auf 1.000 bis 1.700 °C gedrĂŒckt werden. Hierbei wĂŒrde auch Sauerstoff freigesetzt werden.
UnabhĂ€ngig davon, auf welchen chemischen Pfaden genau der Wasserstoff bei diesem UnglĂŒck erzeugt wurde, steht fest, dass er das Ergebnis einer unbeabsichtigten ReaktorĂŒberhitzung ist. Nachdem das Wasserstoffgas wie auch immer gebildet wurde, stieg es aufgrund seiner hohen FlĂŒchtigkeit und seines niedrigen Eigengewichts rasch nach oben. Es konnte somit ĂŒber geeignete Ventile oben aus dem StahlbehĂ€lter abgelassen werden. Diese Freisetzung schien notwendig geworden zu sein, um einen Überdruck im ReaktorbehĂ€lter zu verhindern.
Wie den bisherigen Meldungen zu entnehmen ist, wurde in den ReaktorbehĂ€ltern der GebĂ€ude 1 und 3 Wasserstoff gezielt abgelassen, um somit fĂŒr einen Druckabbau zu sorgen. Außerhalb des StahlbehĂ€lters vermischte sich dieses Gas dann mit dem Luftsauerstoff, so dass ein zĂŒndfĂ€higes Gemisch entstand, das sich entzĂŒndete und die GebĂ€udehĂŒllen der GebĂ€ude 1 und 3 absprengte.
Der StahlbehĂ€lter von Reaktor 2 scheint infolge von herab fallenden GebĂ€udeteilen defekt zu sein. Infolge der dort ebenfalls herrschenden hohen Temperaturen könnte es hier im Inneren des StahlbehĂ€lters zur Bildung eines zĂŒndfĂ€higen Gemisches kommen.
Zur EntzĂŒndung von Wasserstoff kommt es erst dann, wenn erstens Sauerstoff vorhanden ist, sich zweitens ein zĂŒndfĂ€higes Wasserstoff-Sauerstoff-Gemisch gebildet hat und drittens ausreichend ZĂŒndenergie zugefĂŒhrt wird.
Das gesamte Kernkraftwerk Fukushima I verfĂŒgt ĂŒber eine elektrische Bruttoleistung von 4.696 Megawatt, deutlich mehr als deutsche Kraftwerke. Ähnliche Reaktortypen (Siedewasserreaktor) stehen in Deutschland in BrunsbĂŒttel (Bruttostromleistung: 806 MW), Isar 1 (912 MW) und Philippsburg 1 (926 MW). Die Anlage in KrĂŒmmel bei Hamburg ist vom gleichen Typ aber leicht modifiziert und grĂ¶ĂŸer (1.402 MW).

Quellenangabe:

Wasserstoff ist ein Megatrend

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4 Kommentare

  1. S. Foerster

    sachlich und ausfĂŒhrlich formuliert. Gut verstĂ€ndlich sehr schöner text
    Daumen hoch

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    • J.Rudolf

      Das find icch ĂŒberhaupt nichtÂŽ. Habe einfach ĂŒberhapt nix verstanden ganz klaa
      Daumen runter

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  2. der karsten

    GUTE IDEE 😀 –

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  3. Jens Miller

    DIE EINFACHSTE aber radikale Methode ist auf die defekten Atomkraftwerke Atombomben oder Wasserstoffbomen werfen.. da ist zwar 50 km im Umkreis alles platt aber die Strahlen bleiben nur in dem Bereich

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  1. Wasserstoffentwicklung in Atomkraftwerken – Updated | hannes-sander.net - [...] Bendiab. Die Theorie einer direkten Thermolyse von Wasser zu Wasserstoff und Sauerstoff, wie sie im H2Blog vorgeschlagen wird, halte…

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