Tschernobyl Frage (dringend Antworten, bitte :D)?

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5 Antworten

Der Reaktor gab wegen der Xenonvergiftung zu wenig Leistung ab. Im Unwissen darüber wurde befohlen die Regelstäbe herauszuziehen.

Durch den simulierten Stromausfall stieg die Temperatur im Reaktor schnell an und bildete Dampfblasen, was die Reaktorleistung steigerte. Durch die steigende Reaktivität wurde die Xenonvergiftung abgebaut, was die Reaktion stark beschleunigte.

Darauf wollten sie die Regelstäbe wieder in den Reaktor fahren. Das ging aber einerseits viel zu langsam vonstatten, anderseits war an der Spitze von den Regelstäben Graphit angebracht, was die Neutronen bremst und dadurch die Reaktivität nochmals erhöht, mit der bekannten Folge.


@ramintulus: 

(1/2)
Es stimmt, dass die  Notkühlung tagsüber abgeschaltet und zum vorübergehenden  teilweisen, durch plötzlichen Strombedarf in Kiew bedingten,  Hochfahren vergessen wurde wieder einzuschalten. Dies geschah nachdem  der Reaktor in der Nacht zuvor zur Vorbereitung einer Revision und  eines Tests in der Leistung reduziert wurde. Und zwar sollte vor dem  Test bei der Revision bei Notkühl-Alarm nicht automatisch Wasser im Reaktor zu fahren.

Aber nein, er war nicht abgeschaltet. Im Gegenteil, es wurden sogar alle Steuerstäbe entfernt, was zu einer unkontrollierten Leistungsexkursion führte. Dieser folgenschwere Fehler wurde begangen, weil es zu dem Zeitpunkt als die thermische Reaktorleistung auf ca. 30 MW abrutschte nicht mehr anders möglich war die Reaktorleistung wieder zu steigern. Der Reaktor war nämlich instabil und hatte eine Xenon-135-Vergiftung, da der Reaktor schon mehrere Stunden mit verminderter Leistung lief. Ursprünglich sollte der geplante Test, zu dem ich gleich noch komme, nämlich schon tagsüber stattfinden. Da Kiew aber plötzlich wieder mehr Strom brauchte wurde der Reaktor dann tagsüber wieder etwas rauf gefahren, aber bei weitem nicht mit voller Leistung (volle Leistung wäre: 3200 MW thermische Leistung was etwa 1000 MW elektricher Leistung aus den Generatoren entspricht). Die Xenon-135-Vergiftung lies den Reaktor schwieriger hoch fahren und machte ihn instabil. Das spezielle Wissen über die Xenon-135-Vergiftung gab es damals kein spezielles Wissen. Aber es war auch den Bedienpersonal bekannt, dass der Reaktor instabiler wird, wenn er gewisse Zeit bei geringfügiger Leistung betrieben wird. Und es gab auch eine Vorschrift darüber, dass der Reaktor bei zu geringer Leistung abgeschaltet werden sollte. Als der Reaktor während der Nachtschicht, aufgrund der Xenon-135-Vergiftung und aufgrund von befohlenen zu schnellen Runterfahren der Reaktorleistung für den Test (möglicherweise war auch ein Fehler beim Einstellen des Sollwerts für die Leistungsreglung durch den Bediener Toptunov dafür mitverantwortlich), auf ca. 30 MW thermische Leistung abfiel, wollten Reaktorfahrer Toptunov und Schichtleiter Akimov, aufgrund der instabilitätsbedingten Gefahr und der Vorschrift, den Reaktor erstmal abfahren. Der stellvertretende Chefingenieur des Werks Anatoli Djatlow, der von dem Kraftwerksleiter Formin angeordnet bekam in dieser Nacht den Test durchzuführen und zur Test-Durchführungs-Aufsicht anwesend war, zwang die beiden dazu dies nicht zu tun, sondern alle Steuerstäbe des Reaktors zu entfernen. Djatow war ein hohes Partei-Tier in der KPDSU und hatte genug Einfluss, um die Leute der Bedienmannschaft um ihren guten und angesehenen Job zu bringen, wenn sie ihm nicht blind gehorchten. Und Djatlow wusste auch, dass der Test schon längst hätte durchgeführt werden sollen. Die Vorschrift war, dass der Test, der von der sowjetischen Atomaufsichtsbehörde angeordnet festgelegt war, dass der Test vor Inbetriebnahme des Reaktors durchgeführt werden muss. Zu diesem Zeitpunkt im April 1986 war der 4. Reaktor der Kernkraftwerks „Vladimir-Illitsch-Lenin“ von Tschernobyl aber schon über 2 Jahre – seit März 1984 - in Betrieb , und somit überfällig für den Test. Kraftwerksdirektor Bruchanov ließ den Reaktor nämlich ohne diesen Test und ohne eine brennbare Hülle früher als geplant in Betrieb nehmen, um Parteiprämien einzuheimsen. Deshalb war der Druck auf Djatlow groß, den Test in der besagten Nacht in der er dafür verantwortlich war, endlich durchzuführen und ihn nicht abzubrechen. Der Test sah vor die Dampfzufuhr zu den Turbinen (Reaktoren des RBMK-Types, des sowjetischen Siedewasserdruckröhren-Reaktors, wurden mit zwei parallelen Turbinen und Generatoren konstruiert) zu schließen und zu gucken wie gut die auslaufenden Turbinen laufen um die Turbogeneratoren genug Strom für die Eigenversorgung – im wesentlichen die Primärwasserpumpen und Steuerungsysteme - zu erzeugen, bis das dieselbetriebene Notstromsystem anspringt. Als die Steuerstäbe alle entfernt wurden, um den Reaktor von 30 MW wieder in der Leistung zu steigern - was auch ein weiterer Verstoß gegen geltende Vorschriften war, denn eine Mindestzahl von 28 Steuerstäben durfte nie unterschritten werden - , begann die Reaktorleistung wieder zu steigen, war aber auch nicht mehr zu kontrollieren.  Wie schon zuvor beim Heruntefahren der Leistung mit der tagsüber gefahren wurde – es sollen etwa 1600 MW gewesen sein nachdem der Lastverteiler in Kiew Strom forderte - , kam es auch beim Wiederherauffahren nach dem Beinahe-Lahmlegen des Reaktors wieder zu einer Diskussion zwischen Bediener und dem Versuchsleiter Djatlow.




(2/2)

Die Reaktorbediener der Schicht kannten nämlich die Vorschrift, dass der Test bei einerthermischen Leistung von 700 – 1000 MW durchgeführt werden sollte. 

Schichtleiter Akimov machte Djatlow darauf aufmerksam und bat ihn esihm schriftlich zu geben, falls dieser von seinem recht als 
stellvertretender Chefingenieur gebraucht machen will, die geltenden Vorschriften zu umgehen. Djatlow machte von diesem Recht Gebrauch, ließ sich aber nicht auf eine schriftliche Niederlegung ein. Akimov legte seinen Widerstand nieder, vermutlich aus Angst um den Job.

Djatlow wollte den Test bei 200 MW durchführen, weil er glaubte so das Wasser im Reaktor besser erhalten zu können. Hierbei hat er sich aber verzockt.  

Kurz vor dem Beginn des Tests selbst wurde vom Ingenieur Stolyarchuk (der heute noch letzte Überlebende, der zum Zeitpunkt der Katastrophe in Block 4 im Kontrollraum anwesend war; heute Leiter der ukrainischen Nuklear-Inspektionsbehörde) die Durchflussmenge des Primärwassers zum Reaktor erhöht, um die Druck- und Wasserstsnds-Alarm-Meldungen zu deaktivieren, die mit einer automatischen Abschaltung verschaltet waren. Dies war kein Verstoß gegen die Vorschriften war.  Da der RBMK-Reaktor graphitmoderiert, und nicht wie andere Reaktortypen, wasserrmoderiert war (das Primärwasser diente nur zur Abführung der Wärme und zu Übertragung dieser zum Antreiben der Turbinen; das Graphit bindet im RBMK die Neutronen), hatte zu Folge, dass er einen positiven Dampfblasen-Koeffizient hatte. Das heißt, dass sich bei Leistungssteigerung im Kühlwasser Dampfblasen bilden. Im Umkehr bewirkte es auch weniger Dampfblasen, wenn wie hier, durch Kühlmittelerhöhung die Wärmeabfuhr des Reaktors erhöht wurde. Der automatische Reglung reagierte darauf mit dem Herausfahren von automatisch gesteuerten Steuerstäben, was den Reaktor noch unkontrollierbar machte. Als die Dampfzufuhr zu den Turbinen geschlossen wurde begann der eig. Test nachdem zwei Reserve-Primärwasserpumpen eingeschaltet wurden, um den Stromverbrauch fehlenden Notkühlsystems (die Nachtschicht wusste offenbar, dass die vorige Schicht vergaß das Notkühlsystem wieder einzuschalten, falls die offizielle Begründung zum Zuschalten der zwei Pumpen der tatsächliche Grund war) zu simulieren.  Da durch das Schließen der Ventile zu den Turbinen die Wärmeabfuhr aus dem Reaktor abbrach, kam es, der aufgrund des positiven Dampfblasenkoeffizienten , zum Leistungsanstieg, worauf die Automatik mit dem Einfahren von automatischen Steuerstäben reagierte. Die Steuerstäbe des RBMK waren aber elektrisch angetrieben und fielen nicht automatisch in den Reaktor rein, wie es bei manch anderen Reaktortypen ist, wenn dort die Stromversorgung der Steuerung ausfällt oder die Reaktorschnellabschaltung betätigt wird oder sich diese automatisch aufgrund extremer Leistungssteigerung einleitet, wie etwa bei modernen Druckwasserreaktoren. Das Einfahren eines Steuerstabs beim RBMK dauerte 18 Sekunden, wenn er völlig ausgefahren war. Dies war zu langsam um die Neutronenbindung zu verbessern, sodass die Leistung weiter anstieg. Hinzu kommt, dass die Spitzen der hauptsächlich aus Borcarbid bestehenden Steuerstäbe aus Graphit bestanden, was beim Einfahren in den Reaktor , ausgehend vom völlig herausgezogenen Zustand, im ersten Moment sogar zur weiteren Steigerung der Leistung führt. Der drastische Leistungsanstieg bewirkte einen starken Abbau des im Reaktor angesammelten Xenon-135, was zum weiteren Leistungsanstieg führte. Es kam zu einem Teufelskreis aus immer weiteren Dampfblasenbildungen und weiteren Leistungsanstieg. Als Schichtleiter Akimov aufgrund des drastischen Leistungsanstiegs, den Havarieknopf betätigte, um den den Reaktor notabzuschalten, begannen die 211 entfernten manuellen Steuerstäbe gleichzeitig einzufahren, was zur weiteren Verschärfung der bereits beschriebenen Effekte führte. Im höchst gemessenen Punkt hatte der Reaktor etwa das hundertfache seiner eig. thermischen Nennleistung, infolge dessen platzten einige Druckröhren, in denen sich die Brennstäbe befanden. Das Graphit, das sich in den Zwischenräumen zwischen Druckröhren und Steuerstabkanälen befand, reagierte mit dem Zirconium, das das die zerbersteten Brennstäbe ummantelte und mit Dampf zu Wasserstoff und CO. Der Wasserstoff entzündete sich wenige Sekunden nach dem Platzen der Druckröhren und jagte in der Hauptexplosion den Reaktordeckel hoch, der laut verschiedenen Quellen 500 – 2500 t schwer gewesen sein soll. Radionuklide, Trümmerteile und hochradioaktiv kontaminiertes Graphit verteilten sich in der Umgebung. Das Graphit vom Reaktor geriet in Brand, der Reaktor lag blank unterm freien Himmel. Der Graphitbrand, der etwa 10 Tage dauerte trug Radionuklide in die Atmosphäre, mit den bekannten Folgen für Europa.  

Gibt es zig Dokumentationen darüber, sicher auch bei YT und schau dir eine an. Der Reaktor ist beim Runterfahren explodiert, kann das "warum" aber nicht näher erläutern. Hängte mit der Konstruktion zusammen und die Stäbe zum Unterbrechen der Kettenreaktion bewirkten erst genau das Gegenteil. So ähnlich zumindest. Der Abbruch des Tests kam zu spät.


ulrich1919 28.06.2017, 20:46

EINE der Ursachen war, dass Wasser nicht nur kühlt, sondern auch als Moderator dient. Die Erhöhung der umlaufenden Wassermenge hat leider die Reaktion beschleunigt anstatt zu bremsen. Aber für eine schlüssige Dokumentation bitte den Vorschlag von Akecheta befolgen.

Hoffe auf schnelle Antworten

Frage bitte früher einstellen; dann gibt es keinen Stress!

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mrxxxxxxxxxy 04.10.2017, 10:45
@ulrich1919

der Reaktor des Typ RBMK war Graphit-moderiert. Nicht die Erhöhung der Wassermeng, sondern das Einfahren der Steuerstäbe hat im ersten Moment zur weiteren Erhöhung der thermischen Leistung geführt, diese waren mit Graphit an den Spitzen bestückt, der Hauptwirkungsbestandteil war aber aus Borcarbid.

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Ich bin mir nicht sicher aber war der nicht schon aus? Die haben dachte ich halt die Notkühlung aus gemacht...

mrxxxxxxxxxy 19.10.2017, 07:23

Es stimmt, dass die  Notkühlung tagsüber abgeschaltet und zum vorübergehenden  teilweisen, durch plötzlichen Strombedarf in Kiew bedingten,  Hochfahren vergessen wurde wieder einzuschalten. Dies geschah nachdem  der Reaktor in der Nacht zuvor zur Vorbereitung einer Revision und  eines Tests in der Leistung reduziert wurde. Und zwar sollte vor dem  Test bei der Revision bei Notkühl-Alarm nicht automatisch Wasser im Reaktor zu fahren.

Aber nein, er war nicht abgeschaltet. Im Gegenteil, es wurden sogar alle Steuerstäbe entfernt, was zu einer unkontrollierten Leistungsexkursion führte. Dieser folgenschwere Fehler wurde begangen, weil es zu dem Zeitpunkt als die thermische Reaktorleistung auf ca. 30 MW abrutschte nicht mehr anders möglich war die Reaktorleistung wieder zu steigern. Der Reaktor war nämlich instabil und hatte eine Xenon-135-Vergiftung, da der Reaktor schon mehrere Stunden mit verminderter Leistung lief. Ursprünglich sollte der geplante Test, zu dem ich gleich noch komme, nämlich schon tagsüber stattfinden. Da Kiew aber plötzlich wieder mehr Strom brauchte wurde der Reaktor dann tagsüber wieder etwas rauf gefahren, aber bei weitem nicht mit voller Leistung (volle Leistung wäre: 3200 MW thermische Leistung was etwa 1000 MW elektricher Leistung aus den Generatoren entspricht). Die Xenon-135-Vergiftung lies den Reaktor schwieriger hoch fahren und machte ihn instabil. Das spezielle Wissen über die Xenon-135-Vergiftung gab es damals kein spezielles Wissen. Aber es war auch den Bedienpersonal bekannt, dass der Reaktor instabiler wird, wenn er gewisse Zeit bei geringfügiger Leistung betrieben wird. Und es gab auch eine Vorschrift darüber, dass der Reaktor bei zu geringer Leistung abgeschaltet werden sollte. Als der Reaktor während der Nachtschicht, aufgrund der Xenon-135-Vergiftung und aufgrund von befohlenen zu schnellen Runterfahren der Reaktorleistung für den Test (möglicherweise war auch ein Fehler beim Einstellen des Sollwerts für die Leistungsreglung durch den Bediener Toptunov dafür mitverantwortlich), auf ca. 30 MW thermische Leistung abfiel, wollten Reaktorfahrer Toptunov und Schichtleiter Akimov, aufgrund der instabilitätsbedingten Gefahr und der Vorschrift, den Reaktor erstmal abfahren. Der stellvertretende Chefingenieur des Werks Anatoli Djatlow, der von dem Kraftwerksleiter Formin angeordnet bekam in dieser Nacht den Test durchzuführen und zur Test-Durchführungs-Aufsicht anwesend war, zwang die beiden dazu dies nicht zu tun, sondern alle Steuerstäbe des Reaktors zu entfernen. Djatow war ein hohes Partei-Tier in der KPDSU und hatte genug Einfluss, um die Leute der Bedienmannschaft um ihren guten und angesehenen Job zu bringen, wenn sie ihm nicht blind gehorchten. Und Djatlow wusste auch, dass der Test schon längst hätte durchgeführt werden sollen. Die Vorschrift war, dass der Test, der von der sowjetischen Atomaufsichtsbehörde angeordnet festgelegt war, dass der Test vor Inbetriebnahme des Reaktors durchgeführt werden muss. Zu diesem Zeitpunkt im April 1986 war der 4. Reaktor der Kernkraftwerks „Vladimir-Illitsch-Lenin“ von Tschernobyl aber schon über 2 Jahre – seit März 1984 - in Betrieb , und somit überfällig für den Test. Kraftwerksdirektor Bruchanov ließ den Reaktor nämlich ohne diesen Test und ohne eine brennbare Hülle früher als geplant in Betrieb nehmen, um Parteiprämien einzuheimsen. Deshalb war der Druck auf Djatlow groß, den Test in der besagten Nacht in der er dafür verantwortlich war, endlich durchzuführen und ihn nicht abzubrechen. Der Test sah vor die Dampfzufuhr zu den Turbinen (Reaktoren des RBMK-Types, des sowjetischen Siedewasserdruckröhren-Reaktors, wurden mit zwei parallelen Turbinen und Generatoren konstruiert) zu schließen und zu gucken wie gut die auslaufenden Turbinen laufen um die Turbogeneratoren genug Strom für die Eigenversorgung – im wesentlichen die Primärwasserpumpen und Steuerungsysteme - zu erzeugen, bis das dieselbetriebene Notstromsystem anspringt. Als die Steuerstäbe alle entfernt wurden, um den Reaktor von 30 MW wieder in der Leistung zu steigern - was auch ein weiterer Verstoß gegen geltende Vorschriften war, denn eine Mindestzahl von 28 Steuerstäben durfte nie unterschritten werden - , begann die Reaktorleistung wieder zu steigen, war aber auch nicht mehr zu kontrollieren.  Wie schon zuvor beim Heruntefahren der Leistung mit der tagsüber gefahren wurde – es sollen etwa 1600 MW gewesen sein nachdem der Lastverteiler in Kiew Strom forderte - , kam es auch beim Wiederherauffahren nach dem Beinahe-Lahmlegen des Reaktors wieder zu einer Diskussion zwischen Bediener und dem Versuchsleiter Djatlow.

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mrxxxxxxxxxy 19.10.2017, 07:28

Die Reaktorbediener derSchicht kannten nämlich die Vorschrift, dass der Test bei einerthermischen Leistung von 700 – 1000 MW durchgeführt werden sollte.
Schichtleiter Akimov machte Djatlow darauf aufmerksam und bat ihn esihm schriftlich zu geben, falls dieser von seinem recht als
stellvertretender Chefingenieur gebraucht machen will, die geltenden Vorschriften zu umgehen. Djatlow machte von diesem Recht Gebrauch, ließ sich aber nicht auf eine schriftliche Niederlegung ein. Akimov legte seinen Widerstand nieder, vermutlich aus Angst um den Job.

Djatlow wollte den Test bei 200 MW durchführen, weil er glaubte so das Wasser im Reaktor besser erhalten zu können. Hierbei hat er sich aber verzockt.  

Kurz vor dem Beginn des Tests selbst wurde vom Ingenieur Stolyarchuk (der heute noch letzte Überlebende, der zum Zeitpunkt der Katastrophe in Block 4 im Kontrollraum anwesend war; heute Leiter der ukrainischen Nuklear-Inspektionsbehörde) die Durchflussmenge des Primärwassers zum Reaktor erhöht, um die Druck- und Wasserstsnds-Alarm-Meldungen zu deaktivieren, die mit einer automatischen Abschaltung verschaltet waren. Dies war kein Verstoß gegen die Vorschriften war.  Da der RBMK-Reaktor graphitmoderiert, und nicht wie andere Reaktortypen, wasserrmoderiert war (das Primärwasser diente nur zur Abführung der Wärme und zu Übertragung dieser zum Antreiben der Turbinen; das Graphit bindet im RBMK die Neutronen), hatte zu Folge, dass er einen positiven Dampfblasen-Koeffizient hatte. Das heißt, dass sich bei Leistungssteigerung im Kühlwasser Dampfblasen bilden. Im Umkehr bewirkte es auch weniger Dampfblasen, wenn wie hier, durch Kühlmittelerhöhung die Wärmeabfuhr des Reaktors erhöht wurde. Der automatische Reglung reagierte darauf mit dem Herausfahren von automatisch gesteuerten Steuerstäben, was den Reaktor noch unkontrollierbar machte. Als die Dampfzufuhr zu den Turbinen geschlossen wurde begann der eig. Test nachdem zwei Reserve-Primärwasserpumpen eingeschaltet wurden, um den Stromverbrauch fehlenden Notkühlsystems (die Nachtschicht wusste offenbar, dass die vorige Schicht vergaß das Notkühlsystem wieder einzuschalten, falls die offizielle Begründung zum Zuschalten der zwei Pumpen der tatsächliche Grund war) zu simulieren.  Da durch das Schließen der Ventile zu den Turbinen die Wärmeabfuhr aus dem Reaktor abbrach, kam es, der aufgrund des positiven Dampfblasenkoeffizienten , zum Leistungsanstieg, worauf die Automatik mit dem Einfahren von automatischen Steuerstäben reagierte. Die Steuerstäbe des RBMK waren aber elektrisch angetrieben und fielen nicht automatisch in den Reaktor rein, wie es bei manch anderen Reaktortypen ist, wenn dort die Stromversorgung der Steuerung ausfällt oder die Reaktorschnellabschaltung betätigt wird oder sich diese automatisch aufgrund extremer Leistungssteigerung einleitet, wie etwa bei modernen Druckwasserreaktoren. Das Einfahren eines Steuerstabs beim RBMK dauerte 18 Sekunden, wenn er völlig ausgefahren war. Dies war zu langsam um die Neutronenbindung zu verbessern, sodass die Leistung weiter anstieg. Hinzu kommt, dass die Spitzen der hauptsächlich aus Borcarbid bestehenden Steuerstäbe aus Graphit bestanden, was beim Einfahren in den Reaktor , ausgehend vom völlig herausgezogenen Zustand, im ersten Moment sogar zur weiteren Steigerung der Leistung führt. Der drastische Leistungsanstieg bewirkte einen starken Abbau des im Reaktor angesammelten Xenon-135, was zum weiteren Leistungsanstieg führte. Es kam zu einem Teufelskreis aus immer weiteren Dampfblasenbildungen und weiteren Leistungsanstieg. Als Schichtleiter Akimov aufgrund des drastischen Leistungsanstiegs, den Havarieknopf betätigte, um den den Reaktor notabzuschalten, begannen die 211 entfernten manuellen Steuerstäbe gleichzeitig einzufahren, was zur weiteren Verschärfung der bereits beschriebenen Effekte führte. Im höchst gemessenen Punkt hatte der Reaktor etwa das hundertfache seiner eig. thermischen Nennleistung, infolge dessen platzten einige Druckröhren, in denen sich die Brennstäbe befanden. Das Graphit, das sich in den Zwischenräumen zwischen Druckröhren und Steuerstabkanälen befand, reagierte mit dem Zirconium, das das die zerbersteten Brennstäbe ummantelte und mit Dampf zu Wasserstoff und CO. Der Wasserstoff entzündete sich wenige Sekunden nach dem Platzen der Druckröhren und jagte in der Hauptexplosion den Reaktordeckel hoch, der laut verschiedenen Quellen 500 – 2500 t schwer gewesen sein soll. Radionuklide, Trümmerteile und hochradioaktiv kontaminiertes Graphit verteilten sich in der Umgebung. Das Graphit vom Reaktor geriet in Brand, der Reaktor lag blank unterm freien Himmel. Der Graphitbrand, der etwa 10 Tage dauerte trug Radionuklide in die Atmosphäre, mit den bekannten Folgen für Europa.  

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