Als Kernschmelze bezeichnet man bei Kernreaktoren entsprechender Bauweise das Überhitzen und Zusammenschmelzen der Brennstäbe beim Ausfall der Reaktorkühlung. Ein Reaktor, in dem das Auftreten einer Kernschmelze nicht nur unwahrscheinlich, sondern prinzipbedingt naturgesetzlich unmöglich ist, wird inhärent sicher genannt.

Druckwasserreaktoren und Siedewasserreaktoren werden über Steuerstäbe gesteuert, die den Neutronenfluss zwischen den Brennelementen (zu Gruppen zusammengefasste Brennstäbe) regeln. Bei Ausfall der Kühlung, der Brennstabsteuerung oder durch andere Unfallursachen kann die Nachzerfallswärme die Brennelemente so erhitzen, dass sie sich verbiegen. Wenn dieser Zustand lange genug anhält, dann kann der Kernbrennstoff schmelzen und am Boden des Reaktorbehälters zusammenlaufen. Dadurch kann wiederum eine kritische Masse zusammenkommen und wie bei einer Atombombe die Kettenreaktion der Kernspaltung in Gang kommen. Dabei steigen die Temperaturen im Brennstoff auf mehr als 2.800 Grad Celsius.

Im Endstadium würde der geschmolzene Kern sich durch den Druckbehälter und sämtliche Reaktorhüllen fressen ("China-Syndrom"). Bei neueren Reaktorkonstruktionen sollen spezielle Vorrichtungen (Core Catcher) den Reaktorkern in diesem Fall auffangen und die Freisetzung des Spaltstoffinventars verhindern.

Die anderen Folgen der Kernschmelze, wie Dampf- und Wasserstoffexplosionen, gehen typischerweise mit einer Kernschmelze einher, setzen sie aber nicht voraus.

Eine besonders schwerwiegende Variante des Unfallablaufs wäre die Hochdruckkernschmelze, wenn es nicht gelingt, in der ersten Zeit den Druck im Reaktor stark abzusenken. Es wäre dann möglich, dass das glühende Material am Reaktorboden die Wand des Reaktorbehälters ringförmig so stark schwächt, dass der gesamte obere Teil des Reaktorbehälters raketenartig nach oben aus dem Reaktorgebäude schießt und dabei schlagartig einen großen Teil des radioaktiven Inventars freisetzt. (vgl. Grafik der BIU Hannover)

Aufgrund der verheerenden potenziellen Folgen einer Kernschmelze wird mittlerweile, vor allem im asiatischen Raum, erfolgreich der Betrieb inhärent sicherer Reaktoren, speziell von dezentralen PBMR mit reduzierter Leistung erprobt. Für sämtliche derzeit in Europa betriebenen kommerziellen Kernreaktoren allerdings gilt, dass die Gefahr einer Kernschmelze durch zusätzliche Sicherheitsmaßnahmen zwar verringert, aber nicht prinzipiell ausgeschlossen werden kann.

bekannte Kernschmelzen

Am 26. April 1986 ereignete sich die bisher katastrophalste Kernschmelze mit anschließender Explosion und Brand im Block 4 des Kraftwerks von Tschernobyl. Diese Katastrophe ist als einer der schwersten nuklearen Zwischenfälle der Geschichte bekannt.

Auch Reaktoren "westlicher" Bauweise waren schon von Kernschmelzunfällen betroffen. Am 28. März 1979 fiel im Kernkraftwerk Three Mile Island bei Harrisburg (Pennsylvania) im nichtnuklearen Teil eine Pumpe aus. Da das Versagen des Notkühlsystems nicht rechtzeitig bemerkt wurde, war einige Stunden später der Reaktor nicht mehr steuerbar. Eine Explosion konnte durch Ablassen radioaktiven Dampfes in die Umgebung verhindert werden. Untersuchungen des Reaktorkerns, die unfallbedingt erst drei Jahre nach dem Unfall möglich waren, zeigten eine Kernschmelze, die allerdings noch vor dem Durchschmelzen des Reaktorgebäudes zum Stehen gekommen war.

In der Schweiz kam es 1969 bei einem experimentellen Reaktor nahe Lucens zu einem schwerwiegenden Unfall. Ein durch Korrosion bedingter Ausfall der Kühlung führte zur Kernschmelze und zum Brennelementebrand mit anschließender Freisetzung aus dem Reaktortank. Die Radioaktivität blieb im wesentlichen auf die Kaverne und das umliegende Stollensystem beschränkt. Die Aufräumarbeiten im versiegelten Stollen dauerten bis 1973 bzw. 2003.

Ob es beim Reaktorbrand von Sellafield auch zur (partiellen) Brennelemente- bzw. Kernschmelze kam, ist nicht bekannt.

Siehe auch

Liste der nuklearen Unfälle

Weblinks

• FAQ Thema "Kernschmelze" unter www.antiatom.de
• BIU Hannover: " Kernschmelzunfälle in deutschen Atomkraftwerken und ihre Auswirkungen auf Menschen und Umwelt"
• Kugeler, Kurt. Physikalische Blätter 57 (2001) Nr. 11. "Gibt es den katastrophenfreien Kernreaktor?"

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