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Im Zusammenhang mit dem Umladen von Brennelementen aus dem Brennelementlagerbecken von Block 4 des beschädigten japanischen Kernkraftwerks Fukushima Dai-ichi sind diverse Fragen aufgetaucht. Einigen gehen das ENSI im Folgenden nach:
Abgebrannte Brennelemente erzeugen wegen der sogenannten Nachzerfallswärme auch nach dem Entladen aus dem Reaktor Wärme (Energie). Deshalb müssen sie über mehrere Jahre gekühlt werden. Dies erfolgt in den ersten fünf bis sieben Jahren nach dem Entladen im Brennelementbecken, das oft auch Abklingbecken genannt wird. Als Kühlmittel dient Wasser.
Sollten diese Brennelemente bei einem schweren Störfall nicht mehr vollständig im Wasser stehen, würden sie nicht mehr genügend gekühlt und sich aufheizen. In einem solchen Fall würde es zu Schäden an den Brennelementen kommen, indem die Hüllrohre der Brennstäbe aufplatzen. Eine weitere Erhitzung würde zu einer stark exothermen Oxidation der Hüllrohre führen, die in Brand gerieten und schmelzen würden.
Nein, die Brennstäbe explodieren nicht. Hingegen würden die unter Frage 1 beschriebenen Mechanismen ablaufen. In einem solchen Fall würden radioaktive Stoffe des Brennstoffs, zum Beispiel radioaktive Edelgase, entweichen.
Nein, die Anreicherung des Brennstoffs eines Leichtwasserreaktors unterscheidet sich vom Inhalt einer Atombombe. Falls der Brennstoff respektive die Brennelemente nicht mehr gekühlt werden können und überhitzen, kann dies – wie in Fragen 1 und 2 erwähnt – zu Schäden an den Brennstäben führen, wodurch radioaktive Partikel austreten können.
Wenn die Brennelemente im Reaktordruckbehälter nicht genügend gekühlt werden, überhitzen sie. Steht die Kühlung längere Zeit nicht zur Verfügung, kommt es zu einer teilweisen oder vollständigen Kernschmelze.
Der in den Brennelementen enthaltene nukleare Brennstoff selbst ist nicht entzündlich. Die Strukturmaterialien des Brennelements, insbesondere die Hüllrohre der Brennstäbe, die aus einer Zirkoniumlegierung bestehen, können sich unter den in Antwort 1 beschriebenen Bedingungen entzünden.
Stürzt ein Brennelement zum Beispiel bei einem Umlademanöver ab, muss mit seiner Beschädigung gerechnet werden. Sollten dabei die Hüllrohre der Brennstäbe undicht werden, treten radioaktive Stoffe, vor allem in gasförmiger Form wie z.B. Edelgase, aus. Der in fester Form enthaltene Brennstoff (Uran) verbleibt nahezu vollständig im Brennstab.
Ein Brennelement in Siedewasserreaktoren wiegt rund 300 kg, wovon die reine Uranmasse etwa 180 kg ausmacht. Je nach Leistungsdichte werden in einem Siedewasserreaktor mit 1000 MW elektrischer Leistung (MWe) zwischen 500 bis 700 Brennelemente eingesetzt. Dies ergibt eine Uranmasse von insgesamt 90 bis 126 t. Zum Beispiel das KKW Leibstadt mit 1245 MWe hat 648 Brennelemente im Reaktor.
Brennelemente in Druckwasserreaktoren sind generell grösser und je nach Typ wiegen sie rund 620 kg, wovon 430 kg reine Uranmasse ist. Auch hier hängt die Anzahl der Brennelemente von der Leistungsdichte im Reaktor ab. Im Reaktor des KKW Gösgen mit 1035 MWe werden 177 Brennelemente eingesetzt. Dies ergibt eine Uranmasse von insgesamt 76 t.
In einem defekten Brennelement wird ein grosser Teil der fest eingebauten radioaktiven Partikel des Brennstoffs (Uran) zurückgehalten. Wieviel Radioaktivität aus defekten Brennelementen im Falle eines Unfalls austreten würde, muss spezifisch pro Fall berechnet und mit Messungen überprüft werden.
Das Auffangen von Löschwasser bei Industriebränden ist nach dem Grossbrand des Chemielagers in Schweizerhalle bei Basel im Jahre 1986 eingehend thematisiert worden. Daraus resultierte die Störfallverordnung ( http://www.admin.ch/opc/de/classified-compilation/19910033/index.html
).
Die schweizerischen Kernanlagen verfügen über die erforderlichen Löschwasser-Rückhaltevolumen. Dies wird periodisch überprüft.