Der Reaktor-Brand in Windscale

In der Frühzeit der Nutzung der Kernenergie gab es Unfälle mit teils bedeutenden Auswirkungen auf Mensch und Umwelt, von denen heute kaum noch jemand etwas weiß. Der Reaktor-Brand in Windscale gehört dazu.

Oft gab es damals keine scharfe Trennung von ziviler und militärischer Nutzung und es wurde versucht, Unfälle zu vertuschen. Dabei wurde in Kauf genommen, dass die unbeteiligte Zivilbevölkerung zu Schaden kam. So auch beim Brand im Pile 1-Reaktor der Windscale-Anlage in Großbritannien im Oktober 1957.

Bei diesem Ereignis wurden große Mengen radiaoaktiven Material freigesetzt und die Gesundheit vieler Menschen gefährdet. Der Unfall wurde auf der INES-Skale mit der Stufe 5 bewertet.

Windscale: Das Zentrum der britischen Atomwaffenentwicklung

Die Windscale-Anlage in Cumbria, Nordwestengland, spielte eine zentrale Rolle im britischen Atomwaffenprogramm der Nachkriegszeit. Hier wurden zwei luftgekühlte, graphitmoderierte Reaktoren, bekannt als Pile 1 und Pile 2, gebaut. Pile 1, der ältere der beiden, hatte die primäre Aufgabe, Plutonium-239 aus Uran zu erzeugen – der entscheidender Bestandteil von Atomwaffen.

Das graphitmoderierte Reaktoren wegen des brennbaren Graphits ein großes Risiko sind, mussten wir leider noch einmal beim Reaktorunglück in Tschernobyl lernen.

Die tückische Wigner-Energie

Ein besonderes Phänomen, das in graphitmoderierten Reaktoren auftritt, ist die sogenannte Wigner-Energie. Durch den Beschuss mit Neutronen während des Reaktorbetriebs können sich Atome im Graphitgitter verschieben und Energie speichern. Diese gespeicherte Energie kann sich in Form von Wärme plötzlich freisetzen, wenn der Graphit erhitzt wird. Um dies kontrolliert zu bewerkstelligen, wurde in regelmäßigen Abständen das Graphit „ausgeheitzt“. Der Reaktor wurde vorsichtig erwärmt, um die Wigner-Energie langsam freizusetzen.

Zur Zeit der Konstuktion der Reaktoren war die Wigner-Energie nur unzureichend erforscht. Deswegen fehlten in den Reaktoren Messstellen, um die Aufheizung ausreichend überwachen zu können.

Der Tag, an dem die Kontrolle verloren ging

Am 7. Oktober 1957 sollte in Pile 1 eine routinemäßige Freisetzung der Wigner-Energie durchgeführt werden. Der Prozess umfasste zwei Heizzyklen. Der erste Heizzyklus schien jedoch nicht ausreichend gewesen zu sein, um die gewünschte Energiemenge freizusetzen. In der Folge wurde ein zweiter Heizzyklus eingeleitet, der jedoch zu schnell nach dem ersten erfolgte.

Dies führte zu einer rapiden und unkontrollierten Freisetzung der gespeicherten Wigner-Energie im Graphitmoderator. Die Temperatur stieg extrem schnell an, und schließlich entzündete sich der Graphit. Das Feuer breitete sich rasch aus und erfasste auch die metallischen Uranbrennstoffelemente.

Verzweifelte Löschversuche

Die Reaktormitarbeiter unternahmen verzweifelte Versuche, das Feuer zu löschen. Zunächst wurde versucht, Kohlenstoffdioxid in den Reaktor zu leiten, was sich jedoch als wirkungslos erwies. Angesichts der eskalierenden Situation und der Gefahr einer noch größeren Freisetzung radioaktiver Stoffe wurde schließlich eine riskante Entscheidung getroffen: Der Reaktorkern wurde geflutet.

Das Einleiten von Wasser in einen brennenden Kernreaktor birgt erhebliche Risiken, da es zu heftigen Reaktionen mit dem heißen Metall kommen kann. Wasser kann sich am heißen Metall in Wassersoff und Sauerstoff aufspalten. Es entsteht ein explosives Knallgasgemisch.

Im Fall von Windscale erwies sich diese Maßnahme jedoch als erfolgreich, und das Feuer konnte nach etwa 48 Stunden gelöscht werden.

Die radioaktiven Folgen

Der Brand in Pile 1 hatte gravierende Folgen. Der Reaktor selbst wurde schwer beschädigt und musste dauerhaft versiegelt werden. Weitaus besorgniserregender war jedoch die Freisetzung einer beträchtlichen Menge radioaktiver Materialien in die Atmosphäre. Dazu gehörten insbesondere radioaktives Jod-131, Cäsium-137, Polonium-210 und Strontium-90.

Diese radioaktiven Stoffe verteilten sich über die Umgebung, kontaminierten landwirtschaftliche Flächen und gelangten in die Milchproduktion. Um die Bevölkerung zu schützen, musste in der Folge die Milch in einem weiten Umkreis um die Anlage vernichtet werden.

Langzeitfolgen und Lehren für die Zukunft

Obwohl es keine unmittelbaren Todesopfer durch den Brand gab, gab es erhebliche Bedenken hinsichtlich der langfristigen gesundheitlichen Auswirkungen der freigesetzten Radioaktivität auf die Bevölkerung. Insbesondere das radioaktive Jod-131 ist bekannt dafür, das Risiko für Schilddrüsenkrebs zu erhöhen, insbesondere bei Kindern. Studien haben später einen Anstieg von Schilddrüsenkrebsfällen in der betroffenen Region festgestellt, der mit dem Windscale-Brand in Verbindung gebracht wird. Eine rechtzeite Warnung der Bevölkerung und die Ausgabe von Jod-Tabletten hätte sicher einige Schilddrüsenkrebsfälle verhindert. Die Bevölkerung wurde jedoch erst am Tag nach dem Ende des Brandes informiert.

Der Unfall zeigte auf, wie unvorhersehbar das Verhalten von Kernreaktoren sein kann und wie wichtig es ist, strenge Sicherheitsvorkehrungen zu implementieren.

Als direkte Folge des Brandes wurden die Sicherheitsstandards für Kernreaktoren weltweit überarbeitet. Es wurde ein größeres Bewusstsein für die Gefahren der Wigner-Energie geschaffen, und die Notwendigkeit unabhängiger Aufsichtsbehörden für nukleare Anlagen wurde deutlich.