Korium und Radioaktivität nach dem Kernschmelzen von Tschernobyl

Der gefährlichste radioaktive Abfall der Welt ist wahrscheinlich der "Elephant's Foot" (Elefantenfuß), der dem festen Strom aus der Kernschmelze im Kernkraftwerk Tschernobyl am 26. April 1986 den Namen gab. Der Unfall ereignete sich während eines Routinetests, als ein Stromstoß auftrat löste eine Notabschaltung aus, die nicht wie geplant verlief.

Tschernobyl

Die Kerntemperatur des Reaktors stieg an und verursachte einen noch größeren Leistungsanstieg. Die Kontrollstäbe, die sonst die Reaktion hätten steuern können, wurden zu spät eingesetzt, um zu helfen. Die Wärme und die Leistung stiegen bis zu dem Punkt an, an dem das zur Kühlung des Reaktors verwendete Wasser verdampfte und Druck erzeugte, der die Reaktoranordnung in einer heftigen Explosion auseinanderbrannte.

Da die Reaktion nicht gekühlt werden konnte, geriet die Temperatur außer Kontrolle. Eine zweite Explosion warf einen Teil des radioaktiven Kerns in die Luft, überschüttete den Bereich mit Strahlung und setzte Feuer in Gang. Der Kern begann zu schmelzen und produzierte ein Material, das heißer Lava ähnelte - außer dass es auch wild radioaktiv war. Als flüssiger Schlamm durch die verbleibenden Rohre sickerte und Beton schmolz, wurde er schließlich zu einer Masse, die dem Fuß eines Elefanten oder, für manche Betrachter, Medusa, dem monströsen Gorgon aus der griechischen Mythologie, ähnelte.

Elefantenfuß

Der Elefantenfuß wurde im Dezember 1986 von Arbeitern entdeckt. Er war sowohl physisch als auch nuklear heiß und radioaktiv, so dass eine Annäherung an ihn für mehr als einige Sekunden ein Todesurteil darstellte. Wissenschaftler setzen eine Kamera auf ein Rad und schoben sie heraus, um die Masse zu fotografieren und zu studieren. Ein paar mutige Seelen gingen zur Messe, um Proben zur Analyse zu entnehmen.

Corium

Die Forscher stellten fest, dass der Elefantenfuß nicht wie erwartet die Überreste des Kernbrennstoffs war. Stattdessen war es eine Masse aus geschmolzenem Beton, Kernabschirmung und Sand, die alle miteinander vermischt waren. Das Material wurde benannt Corium nach dem Teil des Reaktors, der es produzierte. 

Der Fuß des Elefanten veränderte sich im Laufe der Zeit, indem er Staub aufblähte, knackte und sich zersetzte, und dennoch blieb er zu heiß, als dass sich Menschen ihm näherten.

Chemische Zusammensetzung

Wissenschaftler analysierten die Zusammensetzung von Corium, um festzustellen, wie es sich gebildet hat und welche wahre Gefahr es darstellt. Sie erfuhren, dass sich das Material aus einer Reihe von Prozessen bildete, vom ersten Schmelzen des Kerns bis zum Zircaloy (eine geschützte Zirkoniumlegierung)) Verkleidung der Mischung mit Sand und Betonsilikaten bis zur endgültigen Laminierung, während die Lava durch den Boden schmilzt und sich verfestigt. Corium ist im Wesentlichen ein heterogenes Silikatglas, das Einschlüsse enthält:

• Uranoxide (aus den Brennstoffpellets)
• Uranoxide mit Zirkonium (vom Einschmelzen des Kerns in den Mantel)
• Zirkonoxide mit Uran
• Zirkonium-Uranoxid (Zr-U-O)
• Zirkoniumsilikat mit bis zu 10% Uran [(Zr, U) SiO4, genannt Tschernobylit]
• Calciumaluminosilicate
• Metall
• kleinere Mengen Natriumoxid und Magnesiumoxid

Wenn Sie sich das Corium ansehen würden, würden Sie schwarze und braune Keramik, Schlacke, Bimsstein und Metall sehen.

Ist es noch heiß??

Die Natur von Radioisotopen ist, dass sie im Laufe der Zeit in stabilere Isotope zerfallen. Das Zerfallsschema für einige Elemente kann jedoch langsam sein, und die "Tochter" oder das Produkt des Zerfalls kann ebenfalls radioaktiv sein.

Das Corium des Elefantenfußes war 10 Jahre nach dem Unfall erheblich niedriger, aber immer noch wahnsinnig gefährlich. Zum Zehnjahreszeitpunkt war die Strahlung aus dem Korium auf ein Zehntel ihres Anfangswerts gesunken, aber die Masse blieb physikalisch heiß genug und strahlte so viel Strahlung aus, dass 500 Sekunden Exposition Strahlenkrankheit hervorriefen würden, und etwa eine Stunde war tödlich.

Die Absicht war, den Elefantenfuß bis 2015 einzudämmen, um die Umweltgefährdung zu verringern.

Eine solche Eindämmung macht es jedoch nicht sicher. Das Corium des Elefantenfußes ist vielleicht nicht so aktiv wie es war, aber es erzeugt immer noch Wärme und schmilzt immer noch in der Basis von Tschernobyl. Sollte es ihm gelingen, Wasser zu finden, könnte dies zu einer weiteren Explosion führen. Selbst wenn keine Explosion auftritt, würde die Reaktion das Wasser verunreinigen. Der Elefantenfuß wird sich mit der Zeit abkühlen, aber er bleibt radioaktiv und (wenn Sie ihn anfassen könnten) über Jahrhunderte hinweg warm.

Andere Quellen von Corium

Tschernobyl ist nicht der einzige Atomunfall, bei dem Corium produziert wird. Graues Corium mit gelben Flecken bildete sich auch in Teilschmelzen im Kernkraftwerk Three Mile Island (USA) im März 1979 und im Kernkraftwerk Fukushima Daiichi (Japan) im März 2011. Ähnliches gilt für aus Atomtests wie Trinitit hergestelltes Glas.