Mittlerweile 35 Jahre ist es her, dass im ukrainischen Kernkraftwerk Tschernobyl ein Reaktor explodierte und enorme Mengen radioaktiver Stoffe über den europäischen Kontinent verteilt wurden. Was im abgeschirmten Reaktor vor sich geht, wird noch immer überwacht. In den vergangenen Jahren stiegen unerwarteterweise die Signale weiterer Kernspaltungsreaktionen, wie das Fachblatt "Science" berichtet. "Es ist wie bei der Glut in einer Grillgrube", sagt Neil Hyatt, Nuklearmaterial-Chemiker der Universität Sheffield in England.

Die Eindämmungsmaßnahmen rund um den Nuklearreaktor zum Schutz vor der Strahlung halten bis heute an. Kurz nach dem Unfall wurde eine Kammer im Reaktorblock mit Beton gefüllt, darüber kam ein "Sarkophag" genannter Stahl- und Betonbau. Vor vier Jahren wurde eine neue Schutzhülle, das 1,5 Milliarden teure "New Safe Confinement" (NSC), darübergeschoben. Dies soll die Ummantelung stabilisieren und für einen Abbau vorbereiten, den die Ukraine bereits seit längerem plant, um die gefährlichen Teile in einem geologischen Endlager zu deponieren. Bis September soll der Plan dafür vorliegen.

Unter der neuen Schutzhülle (NSC) in Tschernobyl wartet der abgeschirmte Reaktor ruhend. Die Ukraine plant einen Abbau und die Deponierung in einem Endlager.
Foto: Efrem Lukatsky/AP

Die Verantwortlichen in Tschernobyl gingen davon aus, dass mit dem NSC das Risiko der Kritikalität gebannt sei. Kritikalität bedeutet gewissermaßen eine sich selbst erhaltende Spaltung: Genauso viele freie Neutronen werden erzeugt, wie durch Verlust nach außen verschwinden. Mit der neuen Schutzhülle halten sich die Neutronenzahlen in den meisten Bereichen stabil oder nehmen teilweise ab. An einigen Stellen stiegen sie aber auch an.

Verdopplung in Raum 305/2

Bemerkenswert ist die Situation im Raum 305/2, der im Reaktorblock 4 liegt. Hier befinden sich Tonnen von Corium – der lavaartigen, festgewordenen Verschmelzung von Uranbrennstäben, weiteren Reaktorteilen und auch Sand, der zur Feuerlöschung auf den Reaktorkern geschüttet wurde. In den Kellerräumen der Reaktorhalle enthält das Corium etwa 170 Tonnen bestrahlten Urans. Im unzugänglichen Raum 305/2 scheinen sich nun die Neutronenzahlen – im Gegensatz zu anderen Stellen – innerhalb von vier Jahren fast verdoppelt zu haben.

Woran könnte diese Entwicklung liegen? Dazu ist ein Blick in die Vergangenheit nötig. Der kurz nach dem Unfall errichtete Sarkophag ließ Regenwasser eindringen, und starke Regenfälle bewirkten teilweise einen rapiden Anstieg der Neutronenzahlen. Das dürfte daran liegen, dass Wasser Neutronen "verlangsamt" und so die Wahrscheinlichkeit erhöht, dass sie auf Urankerne treffen und sie spalten.

Der 2017 fertiggestellte NSC schützt den Bereich auch vor Regen, was in diesem Kontext durchaus praktisch erscheint. Allerdings deuten Modellierungen des ukrainischen Instituts für Sicherheitsprobleme von Kernkraftwerken (ISPNPP) auf einen seltsamen Effekt hin: Das Trocknen des Brennstoffs scheint die Neutronen, die an ihm abprallen, effektiver bei der Spaltung von Urankernen zu machen.

Warnung vor unkontrollierter Beschleunigung

Der Chemiker Neil Hyatt bestätigt die Plausibilität dieser Daten, auch wenn der Mechanismus, der dahintersteckt, unklar ist. Er warnt davor, dass "die Spaltreaktion exponentiell beschleunigt" werden könnte, wenn das Wasser weiter zurückgehe; dies könne zu "einer unkontrollierten Freisetzung von Kernenergie führen".

Eine Katastrophe wie 1986 ist nicht zu befürchten, jedoch könnten durch verschiedene Reaktionen instabile Teile des ursprünglichen Sarkophags einstürzen und die neue Schutzhülle mit radioaktivem Staub füllen, wie Maxim Saweljew vom ISPNPP vermutet: "Es gibt viele Unwägbarkeiten."

Die Neutronenzahlen steigen langsam an, was darauf hindeute, dass den Zuständigen noch einige Jahre bleiben, um herauszufinden, wie man mit dieser Bedrohung umgeht. Dies könnte auch für das japanische Fukushima eine Rolle spielen, wo erst vor zehn Jahren bei einer Nuklearkatastrophe radioaktives Material freigesetzt wurde.

Radioaktiver Staub

Dass die Bewältigung nicht einfach wird, ist jetzt schon klar. Theoretisch wäre eine Besprühung mit Gadoliniumnitrat möglich, das Neutronen absorbiert. Dieses Mittel kann allerdings nicht in alle Kellerräume effektiv eingebracht werden, und auch der Raum 305/2 liegt unter Betontrümmern. Da hier die Strahlungswerte sehr hoch sind, können sich Menschen auch nicht nähern. Stattdessen könnten Roboter Löcher in die Coriummasse bohren und Bor-Zylinder einsetzen, die Neutronen "auffangen".

Der Umgang mit Corium ist generell problematisch: Beim besonders harten sogenannten Elefantenfuß-Gebilde mussten Wissenschafter ein Kalaschnikow-Gewehr benutzen, um ein Stück für ihre Analysen mitnehmen zu können. "Jetzt hat es mehr oder weniger die Konsistenz von Sand", sagt Saweljew. Dieser radioaktive Staub entsteht generell vermehrt, weil Corium unter der Schutzhaube zerfällt – aufgrund der intensiven Strahlung und der hohen Luftfeuchtigkeit. (Julia Sica, 8.5.2021)