Tschernobyl-Brennstoffreste erstaunlich stabil
Tschernobyl-Brennstoffreste erstaunlich stabil
mdr.de: Forschende haben winzige Partikel aus dem explodierten Reaktor des sowjetischen Atomkraftwerks Tschernobyl 4 untersucht. Dabei zeigte sich: Die Mikrostruktur der Überreste scheint erstaunlich stabil zu sein.
Die gute Nachricht zuerst: Große Mengen radioaktiver Strahlung aus den Überresten der Katastrophe von Tschernobyl (ukrainisch Tschornobyl) gelangen womöglich auf absehbare Zeit nicht in die Umwelt. Darauf deuten Ergebnisse von aufwendigen Untersuchungen hin, die ein Forscherteam der Universität Hannover und des Helmholtz-Zentrums Dresden-Rossendorf (HZDR) jetzt an Partikeln durchgeführt hat, die bei der Explosion am 26. April 1986 in die Umwelt gelangt sind.
Als der Reaktorblock 4 des damaligen Kraftwerks explodierte, wurden zahlreiche winzig kleine Partikel des nuklearen Brennstoffs in die Luft geschleudert und verteilten sich an verschiedenen Orten in der Region im Norden der Ukraine. Die Forschenden haben jetzt einige dieser winzigen Überreste am europäischen Elektronenbeschleuniger ESRF im französischen Grenoble mit extrem hochauflösender Röntgenstrahlung untersucht.
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Ergebnis: Obwohl große Teile des Brennstoffs während der Explosion und beim nachfolgenden Brand mit Sauerstoff reagiert haben, ist die ursprüngliche Kristallstruktur offenbar weitgehend erhalten geblieben. Das sorgt dafür, dass die Partikel die radioaktiven Zerfallsprozesse weitgehend im Inneren einschließen.
Die schlechte Nachricht: Das Team um den Physiker Tobias Weissenborn von der Leibniz Universität Hannover und Christoph Hennig vom HZDR konnte insgesamt lediglich sechs Partikel von zwei verschiedenen Fundorten untersuchen. Schon da zeigt sich: „Jeder einzelne Partikel ist anders aufgebaut“, so Weissenborn.
Einschätzung der Gefahr: Reichen sechs untersuchte Partikel aus?
Um zu überprüfen, ob die meisten oder wenigstens ein Großteil der Partikel so stabil sind, müssten deutlich mehr Proben von weiteren Standorten untersucht werden. Das aber dürfte angesichts des Aufwands, den die Forschenden getrieben haben, kaum leistbar sind.
Für ihre Studie hatten die Forschenden zunächst die Partikel aus Bodenproben aus der Ukraine isoliert. Dann befestigten sie die zwischen 8 und 50 Mikrometer großen Fragmente an Wolframnadeln und brachten sie in mehrfach isolierten Behältern zum ESRF nach Grenoble.
Das ESRF ist eine ringförmige Versuchsanlage, in der Elektronen auf einen Bruchteil der Lichtgeschwindigkeit beschleunigt werden und anschließend durch magnetische Ablenkung Röntgenstrahlung erzeugt wird. Mit dieser Röntgenstrahlung können winzigste Strukturen abgetastet werden, in diesem Fall die Partikel aus dem früheren Reaktorkern.
Mit Gammastrahlen: So wurden die Brennstoffpartikel untersucht
Die Forschenden konnten drei verschiedene Arten von Partikeln unterscheiden: Ein Teil war dem ursprünglichen Brennstoff Uranoxid noch ziemlich ähnlich, hatte sich also durch Explosion und Brand nur wenig verändert. Ein weiterer Teil war bei der Detonation mit dem Metall Zirkonium verschmolzen. Zirkonium ist relativ stabil gegenüber radioaktiver Strahlung und wird daher häufig für die Hüllen der Kernbrennstäbe verwendet.
Größte Sorge bereitete den Wissenschaftlern vor allem die dritte Kategorie. Dabei reagierte der Kernbrennstoff mit dem brennenden Graphitmoderator. Graphit ist eine Kohlenstoffverbindung und allgemein vor allem aus Bleistiftminen bekannt. Im damaligen Reaktordesign der Sowjetunion wurde es verwendet, um die nukleare Spaltungsreaktion so zu steuern, dass die Kettenreaktion aufrechterhalten bleibt. Nach der Explosion brannte das Graphit allerdings tagelang, wodurch Teile des Brennstoffs zu verschiedenen, instabilen Formen von Uranoxid reagierten.
Warum auch stabiler Uranoxid-Staub gefährlich bleibt
Diese Formen seien vor allem mechanisch instabil, könnten also leicht zu kleinsten Staubpartikeln zerfallen und dadurch weite Strecken mit dem Wind zurücklegen, so das HZDR in einer Pressemitteilung. Selbst wenn hier im Inneren die Kristallstruktur der Brennstoffmoleküle erhalten bleibt, kann der Staub dennoch gefährlich sein, weil er leicht eingeatmet werden kann… weiterlesen
