TEPCO-Analysen zum Zustand der Reaktorkerne in den Blöcken 1 - 3 (Fukushima Daiichi) und vorläufige Einschätzung der GRS (Stand 6. Juni)

TEPCO-Analysen zum Zustand der Reaktorkerne in den Blöcken 1 - 3 (Fukushima Daiichi) und vorläufige Einschätzung der GRS (Stand 6. Juni)

Am 15. Mai 2011 veröffentlichte der Betreiber TEPCO die Ergebnisse einer vorläufigen Analyse zum aktuellen Zustand des Reaktorkerns in Block 1 des KKW Fukushima-Daiichi. Die zusammenfassende Präsentation von Tepco ist hier abrufbar.

Am 24. Mai 2011 hat TEPCO eine vergleichbare Analyse für die Blöcke 2 und 3 vorgelegt (Status of cores at Units 2 and 3 in Fukushima Daiichi Nuclear Power Station).

Ergebnisse der vorläufigen TEPCO-Analyse
Bei den TEPCO-Analysen handelt es sich um rechnerische Simulationen des Unfallablaufs.  Diese Simulationen beruhen auf verschiedenen Annahmen, ihre Ergebnisse können deshalb von dem tatsächlichen Anlagenzustand abweichen.

Eine der Annahmen ist, dass die Systeme zur Notkühlung der Reaktoren zu unterschiedlichen Zeitpunkten komplett ausgefallen waren und damit bis zum Beginn der Einspeisung von Meerwasser keine Kühlung der Reaktorkerne gegeben war (unterstellter Ausfall der Kühlung in Block 1 am 11. März um ca. 15:30 Uhr, in Block 2 am 14. März um ca. 13:25 Uhr und in Block 3 am 13. März um ca. 2:40 Uhr).

Den Berechnungen der TEPCO-Analyse zufolge sanken die Füllstände in den Reaktordruckbehältern (RDB) innerhalb von 2 bis 3 Stunden nach Ausfall der Kühlungen bis zur Oberkante der Brennelemente. Ab diesem Zeitpunkt stiegen die Kerntemperaturen an.
Nach weiteren etwa 1,5 Stunden war die Unterkante der Brennelemente erreicht , d. h. die Brennelemente waren ab diesem Zeitpunkt nicht mehr mit Wasser bedeckt. Innerhalb weniger Stunden wurde die Schmelztemperatur der Brennstabhüllen und schließlich des Brennstoffs (ca. 2.850 °C) erreicht.

Für die Blöcke 2 und 3 hat TEPCO zwei Szenarien unterstellt und berechnet: In Szenario 1 war im weiteren Verlauf des Unfalls wieder ein Teil der Brennelemente mit Wasser bedeckt, in Szenario 2 waren wie bei Block 1 die Brennelemente nicht mehr mit Wasser bedeckt.

Die TEPCO-Analysen ergaben, dass die Kerne in der Mitte zu schmelzen begannen. Nach wenigen Stunden sollen Teile bzw. der größte Teil der Kerne infolge des Schmelzens auf den Boden der RDB gelangt sein. Aufgrund der Füllstände und der Ergebnisse der Analysen geht TEPCO davon aus, dass die RDB am Boden beschädigt sind und Lecks aufweisen. Mit Blick auf die gegenwärtig verfügbaren Messwerte zur Außentemperatur des RDB (ca. 100 - 170 °C) geht TEPCO davon aus, dass sich die Kerne größtenteils noch auf dem Boden der RDB (Bodenkalotte) befinden und dort ausreichend gekühlt werden.

Vorläufige Einschätzung der GRS
Aufgrund der gegenwärtigen Datenlage und weil Details zu den Berechnungen für die von TEPCO vorgelegten Analyseergebnisse nicht vorliegen, kann derzeit keine definitive Aussage darüber getroffen werden, ob die Analysen von TEPCO den tatsächlichen Anlagenzustand zutreffend wiedergeben. Gleiches gilt für die Beurteilung der Frage, ob die den TEPCO-Analysen zugrunde gelegten Anfangs- und Randbedinungen dem tatsächlichen Zustand in den Reaktoren entsprechen.
Zusammenfassend lässt sich feststellen:

  • Aus Sicht der GRS ist es in den Blöcken 1 – 3 jedenfalls zu schweren Kernschäden gekommen. Anders wären etwa die beobachteten Freisetzungen von Spaltprodukten (insb. Cäsium und Iod) nicht zu erklären. Es ist auch davon auszugehen, dass die Reaktorkerne in den drei Blöcken mindestens zum Teil abgeschmolzen sind; weitergehende verlässliche Aussagen über den tatsächlichen Zustand der Anlagen (insbesondere der Kerne und der RDB) können mit dem jetzigen Kenntnisstand nicht getroffen werden.
  • Trifft der in den TEPCO-Analysen unterstellte Füllstandsabfall zu, so erscheint die sich daraus ergebende Kernschädigung plausibel. Frühere Berechnungen der GRS zu unterstellten Unfallabläufen in Siedewasserreaktoren (SWR) haben vergleichbare Ergebnisse gezeigt.
  • Studien der GRS haben gezeigt, dass es bei SWR im Fall einer Kernschmelze u. a. mit hoher Wahrscheinlichkeit zu einem Versagen des RDB in Form von Lecks bzw. Undichtigkeiten an Durchführungen (z. B. für die Kerninstrumentierung oder für die beim SWR von unten in den Kern einfahrenden Steuerstäbe, deren Antriebe außerhalb des RDB liegen) kommen kann. Dabei ist zu beachten, dass ein solches lokales Versagen an Durchführungen nicht zwangsläufig mit einem großflächigen Durchschmelzen der eigentlichen RDB-Wand verbunden sein muss. Welches tatsächliche Ausmaß die Schäden am RDB aufweisen und ob bzw. wieviel geschmolzenes Kernmaterial aus dem RDB ausgetreten ist, lässt sich nach gegenwärtigem Kenntnisstand nicht sicher beurteilen.
  • Gleichwohl ist festzustellen, dass Ergebnisse der TEPCO-Analysen – d. h. eine weitgehende bzw. vollständige Schmelze der betroffenen Kerne – nicht mit anderen Daten vereinbar sind, die aktuell veröffentlicht werden. Dies betrifft beispielsweise Angaben zu den gegenwärtig in den RDB und in den Containments herrschenden Drücken. Ob diese Inkonsistenzen durch fehlerhafte Messwerte bedingt sind oder aber die Ergebnisse der Tepco-Analysen nicht der Realität entsprechen, kann gegenwärtig nicht sicher geklärt werden.