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Zu einer kleinen Einführung, hier entlang.

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Viel Spaß, André & Andi vom physikBlog.

Unit 3 Explosion May Have Been Prompt Criticality in Fuel Pool
  • TimTim April 2011
    Gundersen Postulates Unit 3 Explosion May Have Been Prompt Criticality in Fuel Pool


    Neues Video von Arnie Gundersen.

    Es wäre gut, wenn es jemand knapp in zwei-drei Sätzen zusammenfassen könnte,
    der in der Thematik sich fit genug fühlt. Danke!


    Wenn es zutrifft, könnte es der eigentlich Grund sein, wieso die USA und Frankreich
    viel weitere Evakuierung empfohlen haben?
  • SileneSilene April 2011
    Interessante Theorie.
    Arnie meint, die Brennstäbe im Abklingbecken von Block 3 hätten sich überhitzt und das Wasser im Becken verdampft. Der Wasserdampf wurde an den Zirkalloyhüllen der Brennstäbe zu Wasserstoff reduziert, was dann zu einer Wasserstoff-Deflagration führte. Die entstehende Druckwelle hat die Brennstäbe im Inneren des Beckens so eng zusammengeschoben, dass es zur Kritikalität kam. Das führte schließlich zur Detonation, bei der Brennstäbe und pulverisierter Brennstoff kilometerweit weg geschleudert wurden.

    Seine Argumente: Detonation und Flammenfarbe sind untypisch für eine reine Wasserstoffverbrennung; Uran und Americium wurden in den USA atmosphärisch nachgewiesen.

    Seine Hypothese ließe sich verifizieren, wenn die Isotopenzusammensetzung in der Luft über Fukushima genauer bekannt bzw. veröffentlicht wäre. Er weist in diesem Zusammenhang darauf hin, dass man anhand der vorhandenen Xenon-Isotope ablesen könnte, ob sich eine Kernreaktion abgespielt hat.
  • clancy688clancy688 April 2011
    <-- hier eine Gegenüberstellung der beiden Rummse. <br />Aber wenn da ein kompletter Kern (so viel ist ja in dem SFP) pulverisiert und auf dem kompletten Gelände verteilt wurde, dann müsste ja die Strahlung doch viel viel höher sei, oder?
  • MatthiasMatthias April 2011
    Über die H2-untypische Flammenfarbe und die Doppelexplosion war schon mal im Blog diskutiert worden:
    http://www.physikblog.eu/2011/03/21/eine-zusammenfassung-der-probleme-bei-fukushima-i/comment-page-1/#comment-18531
    Antidot befürchtete, dass der RDB selbst explodiert sei, zog dies aber später zurück, als bessere Fotos zeigten, dass der RDB noch strukturell in Takt ist.

    Zum Thema Deflagration vs. Detonation in Block 3 s. auch Mechthild #894 (etwas weiter unten):
    http://www.physikblog.eu/2011/03/21/eine-zusammenfassung-der-probleme-bei-fukushima-i/#comment-19686
  • MatthiasMatthias April 2011
    Lässt sich AGs These anhand der Wärmebilder verifizieren? Hab gerade nur diesen Link gefunden, zum Glück heißt 3 auf japanisch auch 3.
    http://www.mod.go.jp/j/approach/defense/saigai/tohokuoki/temp.html
    Liegt der in allen Wärmebildern von #3 sichtbare besonders warme Bereich links eher beim Reaktor oder beim Abklingbecken?
  • OlorinOlorin April 2011
    Arnie mal wieder.
    "Unit 1 has periodic criticality - they have to inject Boron"
    "Unit 2 is critical - I can tell from the aerosols"
    "Unit 3 was critical".

    Seine Argumentation klingt im ersten Moment wieder einmal recht schlüssig.
    _______________________
    Insbesondere ist bzw wäre mir neu, daß man Teile von Brennelementen bis zu 2 Meilen entfernt vom Kraftwerk gefunden hat.
    Ist dies so?
    _______________________

    Wie auch immer, seine These hat aber die üblichen Gundarsson-Symptome:

    - keine Erwähnung alternativer Möglichkeiten
    - keine Erwähnung von Unsicherheiten
    - keine Erklärung, warum er von der Anwesenheit bestimmter Isotope in 1.000enden Meilen Entfernung auf einen bestimmten Reaktor als Quelle schließt

    Isb. erfahre ich keine Erklärung/Andeutung, warum nur Block 3 genau dieses Verhalten gezeigt haben soll, Block 4, welcher wesentlich mehr und wesentlich heißere Elemente enthielt, aber gerade nicht.

    Bei genauerer Betrachtung seiner These zeigen sich einige Schwachstellen:

    Er postuliert er eine spontane Kritikalität, weil Brennelemente zusammengestoßen wurden. Daran stört mich:

    1. die Brennelemente stecken in Kassetten, die Neutronenabsorber (Bornitrit oder weißdergeier) sind. Wenn also ein Zusammenstoßen erfolgen sollte, dann werden die BEs erstmal gegen die Wände der Kassetten gedrückt und nicht diese gequetscht, wie eine Stück Wellpappe. Die BEs mögen sich näher kommen, deswegen sind die Neutronenabsorber aber nicht weg.

    2. Wenn genau dieses Becken so trocken gefallen sein sollte, ist dort kein Wasser mehr. Was also wäre der Moderator für schnelle Neutronen? Selbst, wenn ich einen Coriumsee habe - Kritikalität nur wenn Moderator.
    Ausweichoption: die MOX-Brennstäbe (so sie auch im SFP waren) benötigten keinen Moderator. Das aber widerspräche ihrer Verwendung in einem BWR.

    3. Explosionssimulation: die Druckwelle wird nach oben geleitet, weil SFP aus so dickem Beton. Ok. Aber dann würde genau diese Druckwelle nach meinem Verständnis die BE samt Kassetten eher nach UNTEN drücken, statt nach oben mitzureißen. Müsste man mal simulieren.

    4. WAS genau soll den explodiert sein?
    Der Reaktor in Chornobyl wurde überkritisch und erlitt dabei eine riesige Wasserstoffexplosion. Wenn dies hier _nicht_ passiert sein soll, unterstellt Arnie Gundersson dem SFP das Verhalten einer richtigen Atombombe (Explosion bei Kritikalität). Daraus folgern 2 weitere Fragen: a) ich dachte immer, dafür müsste der U-235-Anteil viel höher sein. Der aber müsste ja eher gering sein, weil abgebrannte Brennstäbe und b) WENN die Kritikalität in einem wohlgemerkt offenen Gefäß zur Atomexplosion geführt haben soll, was soll dann erst in RDB1 und RDB2 passiert sein, in denen er ja auch Kritikalität vermutet und das in einem _geschlossenen_ Gefäß?
    Wie in Three Mile Island?

    Bei genauerer Betrachtung also erscheint seine These eben als genau dieses.
    Eines muß man ihm lassen:
    noch niemals habe ich ihn sagen hören "das und das ist passiert", sondern immer nur "ich denke, das und das ist passiert".
    Das gefällt mir.

    Soviel zu My2Cents.
    Ich bitte um Gegenstimmen.

    der olle Olo
  • engeng April 2011
    @Olorin: Danke, guter Beitrag.
  • clancy688clancy688 April 2011
    Olorin said:


    4. WAS genau soll den explodiert sein?
    Der Reaktor in Chornobyl wurde überkritisch und erlitt dabei eine riesige Wasserstoffexplosion. Wenn dies hier _nicht_ passiert sein soll, unterstellt Arnie Gundersson dem SFP das Verhalten einer richtigen Atombombe (Explosion bei Kritikalität).



    Da wär ich mir nicht so sicher. Bei Tschernobyl weiß man immer noch nicht, was dort letztendlich explodiert ist. Und ich persönlich glaube nicht, dass das Wasserstoff gewesen sein kann.

    Der Reaktor wurde damals ja auf niedrigem Leistungsniveau gefahren und alle Steuerstäbe entfernt. Daraufhin hat sich die Leistung sprunghaft gesteigert, woraufhin eine RESA durchgeführt wurde.
    Weil die Steuerstäbe aber Graphit an den Enden hatten, hat das im Moment des Einfahrens den Reaktor noch zusätzlich angeheizt, mehrere Druckröhren platzten wohl und die Steuerstäbe verklemmten sich. Und jetzt wird's interessant.
    Innerhalb weniger Sekunden ging daraufhin die thermische Energie des Reaktors auf über 30 Gigawatt hoch (letzte Anzeige: 33 Gigawatt) und den Reaktor hat's zerrissen. Dass dafür Wasserstoff verantwortlich sein sollte, kann ich einfach nicht glauben. Dieser Wasserstoff hätte innerhalb weniger Sekunden von jetzt auf gleich entstehen müssen. Und nicht nur das, es hätte genügend Wasserstoff entstehen müssen, um den 1000 Tonnen Reaktordeckel abheben und das Gebäudedach durchschlagen zu lassen.
    Es wird viel eher folgendes passiert sein: Die 33 Gigawatt sind Fakt. So viel hat der Reaktor in seiner letzten Sekunde erzeugt. Diese gewaltige Energiemenge hat wohl auf einen Schlag das Wasser im Reaktor verdampft und somit Block 4 in Stücke gesprengt.
    Letztendlich ist zwischen einer Atombombe und einem überkritischen Reaktor kein großer Unterschied. Bei einer Atombombe entsteht auf einen Schlag eine gigantische Wärmemenge, die eine unglaubliche Druckwelle erzeugt. Ein überkritischer Reaktor macht dasselbe, nur eben nicht in diesem gigantischen Maße wie die Bombe.
    Es ist ein und dasselbe - Energie in Form von Wärme und Strahlung die innerhalb extrem kurzer Zeit in riesigem Ausmaß entsteht.
  • OlorinOlorin April 2011
    // offtopic - on

    clancy688 said:


    Diese gewaltige Energiemenge hat wohl auf einen Schlag das Wasser im Reaktor verdampft und somit Block 4 in Stücke gesprengt.



    Vorabläufe mir soweit bekannt, mit der hohen Wahrscheinlichkeit einer "einfachen" Verdamfungsreaktion hast du wahr, natürlich.

    Wieviel Tonnen Wasser waren damals in B4 - und welche Wärmemenge hätte es gebraucht, dies schlagartig zu verdampfen?

    //offtopic - off
  • vosteivostei April 2011
    Tschernobyl Block 4 war groß, vom Inventar her ungefähr wie 1 bis 3 in Fuk ohne Beckeninhalt. Ich bin Metaller und hatte schon das Vergnügen mit Knallgas im Kleinen. Es bildet sich im geschlossenen, wie beim 1er in Fuk. Grob gesagt. Und es dauert. Um bei Tschernobyl zu bleiben: prompte Neutronen, unmoderiert, wie soll mans nennen? Ungedämpfte Atomexplosion oder nukleare Leistungs exkursion. Von der Wassermenge war 2x zu viel drin und 2x zu wenig. Wasserstoff könnte sich bereits ein Tag vorher angefangen haben zu bilden. Ganz wird sich das nie klären lassen. Und in Fuk hatte man es eilig mit der ersten Abwasserentsorgung. Bei der Explosion im 3er ist es genauso gut möglich, dass es mehrere waren. In kürzester Zeit. Der Strahlungspeak war dabei auch mächtig. Im Unterschied zu Tschernobyl geht man aber davon aus das nukleare Inventar zu bergen. Naja, spätestens dann lässt sich bilanzieren, was noch vorhanden ist, wenn nicht gemauschelt wird.
  • SileneSilene April 2011
    @Olorin
    die Brennelemente stecken in Kassetten, die Neutronenabsorber (Bornitrit oder weißdergeier) sind.
    Sicher? Das wäre allerdings ein Killerargument.

    Wenn dies [Wasserstoffexplosion] hier _nicht_ passiert sein soll, unterstellt Arnie Gundersson dem SFP das Verhalten einer richtigen Atombombe (Explosion bei Kritikalität). Daraus folgern 2 weitere Fragen: a) ich dachte immer, dafür müsste der U-235-Anteil viel höher sein.
    Bitte korrigiert mich, wenn ich Blödsinn erzähle. Aber nach meinem Verständnis benötigt man nur dann angereichertes Uran für die Kettenreaktion, wenn das Brennmaterial von Wasser moderiert wird. Das Wasser im Becken war aber bereits verdampft, oder?

    Mit Graphit oder schwerem Wasser moderierte Reaktoren können ja sogar mit Natururan betrieben werden. Also stellt sich vor allem die Frage: Wenn da im Becken eine Kettenreaktion ablief, wodurch wurde sie moderiert?
    Welche Moderatoreigenschaften hat eigentlich Wasserstoffgas bzw. Wasserdampf im Vergleich zu flüssigem Wasser? Könnten womöglich freigesetzte Gase (Xenon?), die aus den Brennstäben austraten, die Neutronen in geeignetem Maße abgebremst haben?
    Wie stark ist der Einfluss der in den Brennstäben "gefangenen" Neutronengifte? Was passiert, wenn diese aufgrund von Beschädigungen plötzlich entweichen können?

    Edit: Jetzt fällt mir noch was auf. Bedeutet der von Arnie Gunderson verwendete Ausdruck "prompt criticality" nicht sogar, dass die Kettenreaktion ganz allein von schnellen Neutronen aufrecht erhalten wird (wie bei einer Fissionsbombe) und kein Moderator nötig ist?
  • clancy688clancy688 April 2011
    Olorin said:


    Wieviel Tonnen Wasser waren damals in B4 - und welche Wärmemenge hätte es gebraucht, dies schlagartig zu verdampfen?



    Gute Frage. Es wäre auch interessant, wie hoch der Druck und Temperatur des Wassers waren.
    Unter Normalbedingungen sind's ja laut RBMK-Artikel der Wiki knapp unter 300 Grad bei 6,9 MPa. Wenn da auf einmal noch 30 GWt reingehauen werden und der Druck wegen entstehender Lecks abfällt, könnte das Ganze ja sogar eine BLEVE verursachen...?
    http://en.wikipedia.org/wiki/Boiling_liquid_expanding_vapor_explosion
  • engeng April 2011
    @clancy688: Sorry, wieso jetzt Druck des Wassers? In einem offenen Becken, oder was meinst Du jetzt?
  • thowabuthowabu April 2011
    Um das mal zu klären :
    Vielleicht sollte man sich mal den "typischen" Aufbau einer Kernwaffe anschauen und dann weiterspekulieren ob es überhaupt noch möglich ist.

    In Wikipedia finde ich allerdings (vielleicht überlesen) nur den "Neutronenreflektor".
    Von moderierten Neutronen steht da nichts.

    Auf anderen Seiten kann man von einer Neutronenquelle (deren dann wohl langsam genung sind ?) und einen Reflektor lesen.



    Falls sowas, auch nur theoretisch, nicht möglich ist hat AG wohl alle vorschuss-Glaubwürdigkeit eingebüsst...
  • OlorinOlorin April 2011
    vostei said:

    Um bei Tschernobyl zu bleiben: prompte Neutronen, unmoderiert



    Genau da liegt der Fehler: in Chorno war Graphit der Moderator und Wasser die Kühlung. Das Wasser weg - das Graphit da - Exkursion.

    Silene said:

    @Olorin

    die Brennelemente stecken in Kassetten, die Neutronenabsorber (Bornitrit oder weißdergeier) sind.
    Sicher? Das wäre allerdings ein Killerargument.


    Siehe die PDF von Joseph Shepherd vom Caltech.
    http://www.galcit.caltech.edu/~jeshep/fukushima/ShepherdFukushima27April2011.pdf
    Darin wurde das recht eindeutig gezeigt.
    Seite....öhm...87.


    Wenn dies [Wasserstoffexplosion] hier _nicht_ passiert sein soll, unterstellt Arnie Gundersson dem SFP das Verhalten einer richtigen Atombombe (Explosion bei Kritikalität). Daraus folgern 2 weitere Fragen: a) ich dachte immer, dafür müsste der U-235-Anteil viel höher sein.
    Bitte korrigiert mich, wenn ich Blödsinn erzähle. Aber nach meinem Verständnis benötigt man nur dann angereichertes Uran für die Kettenreaktion, wenn das Brennmaterial von Wasser moderiert wird. Das Wasser im Becken war aber bereits verdampft, oder?

    Mit Graphit oder schwerem Wasser moderierte Reaktoren können ja sogar mit Natururan betrieben werden. Also stellt sich vor allem die Frage: Wenn da im Becken eine Kettenreaktion ablief, wodurch wurde sie moderiert?
    Welche Moderatoreigenschaften hat eigentlich Wasserstoffgas bzw. Wasserdampf im Vergleich zu flüssigem Wasser? Könnten womöglich freigesetzte Gase (Xenon?), die aus den Brennstäben austraten, die Neutronen in geeignetem Maße abgebremst haben?
    Wie stark ist der Einfluss der in den Brennstäben "gefangenen" Neutronengifte? Was passiert, wenn diese aufgrund von Beschädigungen plötzlich entweichen können?

    Edit: Jetzt fällt mir noch was auf. Bedeutet der von Arnie Gunderson verwendete Ausdruck "prompt criticality" nicht sogar, dass die Kettenreaktion ganz allein von schnellen Neutronen aufrecht erhalten wird (wie bei einer Fissionsbombe) und kein Moderator nötig ist?

    Nach meinem Verständnis heißt "prompt critical" nur: überkritisch. Exponentieller Anstieg des Umsatzes, Exkursion.
    Und mit U-235 bei nur 4% geht das halt nur bei Anwesenheit von Moderatoren.
    Wie eben Graphit. Aber es werden kaum 3.000.000 Bleistifte in dem SFP liegen.

    Gas ist schon deshalb ein blöder Moderator, weil wenig Atome pro cm³. Da hilft der Wirkungsquerschnitt pro Atom auch nicht viel.
    Xenon ist ein _schlechter_ Moderator, weil Absorber. Darum Xenonvergiftung. Aber das wisst ihr ja.


  • clancy688clancy688 April 2011
    eng said:

    @clancy688: Sorry, wieso jetzt Druck des Wassers? In einem offenen Becken, oder was meinst Du jetzt?



    Mir ging's um Tschernobyl... Wasser unter Druck (in den Druckröhren) siedet nicht bei 100 Grad sondern später. Je höher der Druck, desto höher die mögliche Wassertemperatur bevor es siedet. Wenn aber schlagartig der Druck abfällt (weil der Reaktor leck schlägt oder so was) könnte das Wasser auf einen Schlag verdampfen. Und das gibt dann einen ziemlich spektakulären Knall... such mal auf yt nach BLEVE.
  • vosteivostei April 2011
    Die eventuelle Ähnlichkeit bei der Explosion in B3 in Fukushima im Vergleich zu Tschernobyl könnte darin bestehen, dass der Knall ein sehr schneller Ablauf mehrerer Ereignisse war. Druckanstieg im Reaktor, Knallgasbildung, ausströmen über die Abdeckung ins Drywell unten Kondensat im Torus, dieser reist, Detonation auf Höhe der Kelleretagen, unterhalb vom Bereitstellungsbecken, welches weggeblasen wird und Trümmer fallen ins Abklingbecken. Dort eh schon Wasserknappheit usw. Oder umgekehrt. Ein Wasserstoffbrand in einem Becken oben, der Knallgas zündet, und wieder Trümmer in die Becken. Prompte Kritikalität in den Becken durch mechanische Zerstörung der Trennelemente aus Borkarbid.
  • SileneSilene April 2011
    @ Olorin
    Gerade entdeckt: Fukushima - H.D. Fuel Rack Design - Boraflex/RACKLIFE

  • SileneSilene April 2011
    Wenn ich die Kernaussage der leider etwas langatmigen Videos richtig verstehe, dann hat man diese Boraflex-Panele in die fuel racks eingefügt, um den Mindestabstand zwischen den Brennelementen verringern und dadurch die Aufnahmekapazität der Becken erhöhen.
    Für die Kühlung der Brennstäbe durch Konvektion dürften diese Platten eher nachteilig sein, zumindest wenn sich der Wasserstand stark verringert und somit der Kamineffekt zum Erliegen kommt.
  • WalterWalter April 2011
    Wenn sie wirklich Boraflex eingesetzt und dazu noch die SFPs vom Poison Tank abgekoppelt haben, wundert es mich nicht mehr, dass die SFPs hochgehen.
  • WalterWalter Mai 2011
    Der spontanen und lokalen Kritikalität im SFP von Reaktorblock 3 stimme ich nicht zu.
    Ich favorisiere die 2-Explosionen Theorie:
    Eine Ansammlung aus Wasserstoff, die aus den Abklingbecken die in die obersten zwei Stockwerke strömte und die erste Explosion verursachte mit der Schwächung der Gebäudestruktur (evtl. verstärkt durch partielles Venting aus dem Containment)

    Und die zweite unmittelbar darauf folgende Wasserstoffexplosion direkt aus dem Containment mit der senkrechten Wolke nach oben.
  • vosteivostei Mai 2011
    (aus der Chronologie bei Wiki)

    13.3.
    11:55 Uhr: Reaktor 3: Beginn der Frischwassereinspeisung in den Reaktordruckbehälter.
    13:12 Uhr: Reaktor 3: Beginn der Meerwassereinspeisung in den Reaktordruckbehälter[

    Am 14.3. ereignete sich im Reaktor 3 um 11:45 Uhr die Wasserstoff-Explosion.

    Zumindest anfangs, kurz nach dem Beben dürfte das Meerwasser nicht gerade klinisch rein gewesen sein. Man denke bitte auch an die weggeschwmmten Dieseltanks direkt vor Ort. Das inzwischen in Planung befindliche Wasserreinigunssystem sieht als erstes eine Stufe vor, wo Öl abgeschieden werden soll. Imho hatten und haben die also auch Probs mit einem Brandbeschleuniger in Form von Ausgasungen des Siffs. Erinnert ihr euch noch, wie man sich zu der Zeit über die schwarzgrauen Wolken gewundert hat?
  • vosteivostei Mai 2011
    Silene said:

    Wenn ich die Kernaussage der leider etwas langatmigen Videos richtig verstehe, dann hat man diese Boraflex-Panele in die fuel racks eingefügt, um den Mindestabstand zwischen den Brennelementen verringern und dadurch die Aufnahmekapazität der Becken erhöhen.
    Für die Kühlung der Brennstäbe durch Konvektion dürften diese Platten eher nachteilig sein, zumindest wenn sich der Wasserstand stark verringert und somit der Kamineffekt zum Erliegen kommt.



    Genau. Und weil die Basis des Einsatzzweckes, das Borkarbid, spröde ist, hat man dieses Produkt kreiert.
    http://www.google.com/url?sa=t&source=web&cd=1&ved=0CBUQFjAA&url=http%3A%2F%2Fwww.isoe-network.net%2Findex.php%3Foption%3Dcom_docman%26task%3Ddoc_download%26gid%3D59%26Itemid%3D122&rct=j&q=Boraflex%20vermeulen&ei=HDbFTfX0I8yVswbD6qjEDw&usg=AFQjCNH9-RE3H5NFEpC0hM4dk29cUiMzgA&sig2=_M-FJA4c4iP6J1d6FV6NkQ&cad=rja

    In der Pdf geht es darum, warum man es in Belgien austauscht, bzw ausgetauscht hat. Im regulären Betrieb setzt es u.a. Wasserstoff frei, zusätzlich gehen noch diverse Legierungsbestandteile in koll. Lösung, d.h., dass es zum Verspröden neigt. Und auch hierbei gilt, wie bei allen "Metallen" - der Schmelzpunkt selbst ist ein Gipfelpunkt, passieren tut vorher schon was mit dem Werkstoff und speziell bei diesem noch dazu schon im regulären Temperaturbereich.

    Und noch was für die Leser :D
    Auch wenn im englischen von einem "silicon elastomer rubber" die Rede ist - es geht nicht um Schönheitsimplantate, sonder um einen Werkstoff auf Siliziumbasis, der dem Hauptbestandteil, dem Borkarbid, seine Sprödigkeit abgewöhnen soll.

  • clancy688clancy688 Mai 2011
    So, Wasserwerte vom Abklingbecken Nummer 3 sind draußen. Sieht ja herrlich aus:

    http://www.tepco.co.jp/en/press/corp-com/release/betu11_e/images/110510e12.pdf

    300.000 Bq/cm³ Cäsium, 11.000 Bq/cm³ Jod. Falls jemand nicht mehr im Kopf hat, was vor einem Monat im Abklingbecken von Block 4 rumschwamm, das waren 250 Bq/cm³ Jod und vielleicht so um die 100-200 Bq/cm³ Cäsium.
    Also das sind hier um Größenordnungen mehr. Bei einem Drittel gelagerter Brennelementmasse (die auch noch erheblich älter sein wird als der Kram aus Nummer 4).

    TEPCO schiebt es mal wieder auf Fallout aus der Luft. Arnie hat ja schon bei Abklingbecken Nummer 4 schön vor gerechnet, wie absurd eine Deposition über die Luft ist. Bei 250 Bq/cm³ Jod in Abklingbecken 4 wären das zur Zeit des Unfalls 30 Milliarden Bq/m² Fallout, was selbst Tschernobyl in den Schatten stellen würde. Wenden wir die Rechnung auf Abklingbecken 3 an (mit dem halben Volumen, da liegen ja recht viele Trümmer in dem Pool rum), dann kommen wir auf 4500 Milliarden Bq/m² Jod. Da ist es wahrscheinlich, dass Osama bin Laden den Kram vor seinem Tod reingeschüttet hat.

    Ein User im physicsforums (Nuklearingenieur) hatte Statistiken zum Iod-Inhalt eines normalen BWR-Kerns sechs Monate nach Abschaltung. Ich hab das Ganze mal auf Abklingbecken 3 angewandt. Das gesamte Jod im Wasser des Abklingbeckens ist das Zehntausendfache dessen, was in einem kompletten BWR-Kern (~500 Assemblies) ein Jahr nach Abschaltung vorhanden wäre. Und da Nummer 3 nicht in jüngster Zeit entladen wurde, nehme ich mal an, das Zeug im Abklingbecken ist erheblich älter als ein Jahr.

    Quizfrage: Wo kommt das ganze Jod her?
  • vosteivostei Mai 2011
    Iod-131.
    Hm - 8 Tage Halbwertszeit. Die Explosion von B3 ist jetzt wie lange her? 50 Tage ca? Könnte daher stammen - oder?
  • AnonymousAnonymous Mai 2011
    Ich hab mir mal das Verhältnis von Jod-131 zu Cäsium-137 genau angeschaut. In einem typischen Reaktorkern ist direkt bei Abschaltung die Iod-131-Aktivität rund 10-mal so hoch wie die Cäsium-137-Aktivität: http://www.grs.de/aktuelles/radioaktive-stoffe-im-brennstab-und-gef%C3%A4hrdungspotenzial-von-strahlung
    Im Abklingbecken von Block 3 hat man nun nur ca. 1/14 der Iod-131-Aktivität gemessen an der Cs-137-Aktivität festgestellt. D.h. die Iod-131-Aktivität liegt bei 1/140 dessen, was man direkt nach Abschaltung erwartet - die Abnahme der Cs-137-Aktivität kann man in den kurzen Zeiträumen vernachlässigen angesichts 30 Jahre Halbwertszeit.
    Bei einer Halbwertszeit von ziemlich genau 8 Tagen bei Iod-131 würde die Aktivität innerhalb von log(140)/log(2)*8 Tagen = 57 Tagen auf 1/140 der Aktivität nach Abschaltung eines Reaktors absinken. 57 Tage ... wieviele Tage vor dem 9. Mai fand nochmal die Wasserstoffexplosion in Reaktor 3 statt?
  • SileneSilene Mai 2011
    Dabei gehst Du aber davon aus, das Iod und Caesium auf direktem Weg in das Becken gelangt sind, oder? Wenn noch eine Gasphase bzw. ein Aerosol dazwischengeschaltet war, dann könnte es durch die verschiedenen Flüchtigkeiten und Löslichkeiten dazu gekommen sein, dass die Stoffe mit unterschiedlichen Verlusten ins Wasserbecken übertragen wurden. Iod und Caesium verhalten sich, chemisch-physikalisch betrachtet, ziemlich unterschiedlich.
  • clancy688clancy688 Mai 2011
    Anonymous said:


    Bei einer Halbwertszeit von ziemlich genau 8 Tagen bei Iod-131 würde die Aktivität innerhalb von log(140)/log(2)*8 Tagen = 57 Tagen auf 1/140 der Aktivität nach Abschaltung eines Reaktors absinken. 57 Tage ... wieviele Tage vor dem 9. Mai fand nochmal die Wasserstoffexplosion in Reaktor 3 statt?



    Hm, okay... dann bleibt da allerdings folgende Frage:

    Wie kommt das Zeug in's Abklingbecken? Das würd IMHO nur gehen, wenn Reaktor und Abklingbecken direkt miteinander verbunden sind. Fallout ist ziemlich ausgeschlossen... Arnie hat ja schon erläutert wieso.
  • AnonymousAnonymous Mai 2011
    Ich habe die These verfolgt, dass das Abklingbecken selbst zum Reaktor wurde -> Prompte Kritikalität. Durch den Hüllenschaden an den Brennstäben gelangte das Material ins Wasser.
    Aber das mit den 57 Tagen kann auch nur ein dummer Zufall sein. Von einem Beweis will ich keinesfalls sprechen, höchstens von einem Indiz.
  • SileneSilene Mai 2011
    Ich habe die These verfolgt, dass das Abklingbecken selbst zum Reaktor wurde
    Danke für die Klarstellung, jetzt verstehe ich Deine Argumentation! (Hatte wohl einen kurzen Blackout ;)
  • vosteivostei Mai 2011
    Und wenn in dem anderen Becken (Bereitstellung) was drin war? Dieser Teil ist so gut wie weg.
    Die Explosion war am 14.3.11 eineinhalb Tage nach der Meerwassereinspeisung in den Kern. Und es kann auch Öl mit bei gewesen sein - Schwappwasser Tsunami + eigene Dieselverluste.
  • clancy688clancy688 Mai 2011
    Hm... eine Kritikalität im Pool hätte aber nicht sonderlich lange gedauert. Auch wenn dann wieder munter Jod und Cäsium produziert werden - kann in diesem kurzen Zeitraum wirklich so viel Jod entstehen, dass wir wieder diese 10/1 Ratio haben? Vor allem zählt ja nicht nur das bei der Kritikalität entstandene Jod, sondern auch noch das ganze Cäsium, das in den Monaten entstanden ist, in denen die BEs un Benutzung waren.

    Einige Minuten/Stunden Kritikalität sollen auf einen Schlag wieder so viel Jod erzeugt haben, dass wir wieder bei einer 10/1 Ratio sind? Kann ich irgendwie nicht glauben...

    Ein User des Physicsforums meinte, das Zeug könnte auf folgenden Weg in das Abklingbecken gekommen sein:
    Das Reaktorventing hat wie bei Unit 1 die Abluftrohre zerstört und der Dampf konnte ins Reaktorgebäude gelangen, sich dort sammeln und derartige Mengen an radioaktiven Materialien in das Abklingbecken bringen. Und am 14.03. ging dann die ganze Suppe hoch.
  • AnonymousAnonymous Mai 2011
    @vostei: Ob 13.03. oder 14.03. hängt von der Zeitzone ab, auf Youtube gibts jedenfalls ein Video vom 13.03., das die Explosion von Block 3 zeigt:

    Nach JST war es wohl der 14.03.2011. Aber wenn man nur Tage angibt, hat man eh einen Rundungsfehler von 12 Stunden, will mich also deshalb nicht streiten. ;)

    @clancy688: Kann natürlich ach sein, dass das Rückstände aus dem eigentlichen Reaktor sind. Rundungsfehler bei der Rechnung, Messfehler bei der Analyse und abweichende Randbedingungen machen meine Milchmädchenrechnung oben natürlich nur zu einem groben Anhaltspunkt.
  • AnonymousAnonymous Mai 2011
    @clancy688: Das 1:10 kann quasi sofort erreicht sein, wenn es im Abklingbecken vorher 0:0 stand.
  • clancy688clancy688 Mai 2011
    Hm, und das auch in diesen gewaltigen Konzentrationen...? Beziehungsweise, hat wer 'ne Ahnung, wie viel Becquerel an Jod und Cäsium eine Kernspaltung von Masse X Kernbrennstoff pro Sekunde erzeugt...?
    Wahrscheinlich geht das ohne Kenntnis des Neutronen-Flusses gar nicht, aber so Pi mal Daumen müsste doch irgendne Zahl verfügbar sein...
  • AnonymousAnonymous Mai 2011
    @clancy688: Ich rechne mal ...
  • AnonymousAnonymous Mai 2011
    300.000 Bq Cäsium 137 entsprechen 94 µg Cäsium 137. [1]
    Der Anteil von Cs137 bei U235 Spaltung[2] ist 6,1%, d. h. wir hatten 1,5 mg U235
    . Das immer noch je Kubikzentimeter. Macht auf 1m^3 Wasser 1,5 kg gespaltenes U235. Bei einigen hundert Tonnen Wasser im Abklingbecken (hat jemand genauere Zahlen?) wären das also auch einige Hundert Kilo gespaltenes Uran 235 - das kann ich mir beim besten Willen nicht vorstellen, das ist Größenordnungen zu hoch.

    [1] Sagt Wolfram Alpha
    http://www.wolframalpha.com/input/?i=300000+Bq
    [2] Wikipedia
    http://en.wikipedia.org/wiki/Fission_product_yield#Ordered_by_yield_.28thermal_neutron_fission_of_U-235.29
  • engeng Mai 2011
    Nur so mal als Überlegung bzw. Diskussionsgrundlage: Und wenn jetzt wirklich der Reaktor explodiert ist, also Deckel 'weggeflogen' und dabei gleich den Deckel des Containment auch etwas 'gelüftet' hat und dann noch die Strahlungbarrieren und die Schleuse zum Abklingbecken? Dann wäre der Reaktor geflutet und beim Nachfüllen des Abklingbecken hat ein Wasseraustausch stattgefunden? Die Füllstandsangaben müssen ja auch nicht zwingend richtig sein. Wären die Werte dann eventuell schlüssiger?
  • thowabuthowabu Mai 2011

    Ich möchte bei der Gelegenheit an
    http://de.wikipedia.org/wiki/Ockhams_Rasiermesser ,
    vielleicht hilfreich.
  • AnonymousAnonymous Mai 2011
    Man kann die Rechnung auch mit dem Jod-131 machen.
    1 kg U235 setzen bei Spaltung ~8*10^14 Joule (~220 GWh oder 200 kT TNT-Äquivalent oder etwa 15x Hiroshima) frei, das passiert (besser) nicht in kurzer Zeit. Irgendwo ist da der Wurm drin.
    Möglicherweise stimmt Wolfram Alpha oder was weiß ich.
  • clancy688clancy688 Mai 2011
    Anonymous said:

    Bei einigen hundert Tonnen Wasser im Abklingbecken (hat jemand genauere Zahlen?) wären das also auch einige Hundert Kilo gespaltenes Uran 235 - das kann ich mir beim besten Willen nicht vorstellen, das ist Größenordnungen zu hoch.



    Nein, ist es nicht. Cäsium-137 hat ja eine Halbwertszeit von 30 Jahren. Das bedeutet, wenn da Brennelemente leck sind, dann kommt nahezu ALLES Cäsium ins Wasser, was in den vielen Monaten / Jahren im Betriebsleben des BEs entstanden ist. Deswegen meinte ich ja auch, dass die 10:1 Ratio bei kurzzeitiger Kritikalität von verbrauchten Brennelementen nicht zwingend stimmen muss - das Cäsium reichert sich nämlich immer weiter an und bleibt nahezu gleich (auch wegen der hohen Halbwertszeit, 1 Bq Jod und 1 Bq Becquerel bedeuten ja letztendlich, dass vom Cäsium VIEL VIEL VIEL mehr Masse vorhanden ist als vom Jod), während das Jod nur kurzfristig entsteht und deswegen je nach Dauer der Reaktion (Minuten, Stunden, Tage?) in unterschiedlichen Bq-Aktivitäten vorhanden ist.


    Wegen Hiroshima: Die Bombe hat ungefähr 12,5 kt TNT gehabt. Das sind 5.23 * 10^13 Joule. Ein Reaktor wie Fukushima Daiichi 3 erzeugt pro Sekunde 2.381 * 10^9 Joule. Bedeutet, alle sechs Stunden hat Fukushima Daiichi dieselbe Energiemenge erzeugt wie die Hiroshima-Bombe.


    Die ganze Rechnung mit Jod wäre interessanter, könntest du das pls noch mal wiederholen? ^^ ;)

    @eng

    Die Drywell-Strahlungssensoren sind im oberen Teil des Containments, ungefähr da, wo die gelbe Kappe sitzt. Wenn der Teil weg ist, würden die Dinger keinen Pieps mehr von sich geben, nicht mal Quatsch-Daten liefern.
    Im physicsforum hat ein User schon im März eine Theorie aufgestellt, nach der die Explosion in Unit 3 innerhalb des Containments stattgefunden und dieses an der schwächsten Stelle, nämlich dem Abklingbecken, durchbrochen hat.
    Das hat dann anschließend Teile des Wasser im Becken verdampft (-> Dampfexplosion) und für das spektakuläre Feuerwerk gesorgt.
  • dirkdirk Mai 2011
    Dann wäre aber das AB leer, und warum steigt ständig Wasserdampf aus der Mitte auf?
  • clancy688clancy688 Mai 2011
    Wir wissen ja nicht, wie der Füllstand des Beckens vor dem heutigen Video aussah. Zu dem Abklingbecken von Einheit 3 gab es überhaupt keine Informationen.
    Und dann wurde im März und April exzessiv Wasser mit den Betonpumpen auf die Becken gesprüht, beziehungsweise in die Druckbehälter gepumpt. Möglicherweise ist deswegen mittlerweile wieder alles voll.
  • @clancy688*
    Jod 131 zerfällt 1500 mal so oft wie Cäsium 137**, ist aber nur ca. 1/3 so häufig Spaltprodukt. Anfangs müsste das Verhältnis am Anfang also grob 1:500 sein.
    Die Rechnung von Anonymous Chris passt da also nicht, meine Schlussfolgerungen sind also nicht grade richtig. Zusammen mit deinem Einwand der permamenten Umwandlung stützen die Zahlen also nicht die Annahme einer prompten Kritikalität.

    Wäre das Abklingbecken weggesprengt worden, könnte es nicht wieder befüllt werden. Wird es aber laut IAEA und TEPCO.

    * Nur fast ein passender Name, die Los Angeles-Klassen haben einen Druckwasserreaktor. ;-)
    ** Pro Sekunde, bezogen auf gleiche Masse, was in etwa die gleiche Menge an Kernen ist. Alles unter 10% nehme ich als Rundungsfehler bei Pi*Daumen in Kauf.
    http://de.wikipedia.org/wiki/Radioaktivit%C3%A4t#Exponentielle_zeitliche_Abnahme

    @thowabu: Ich bin durchaus eine Freund von diesem Rasiermesser, aber ich bin unschlüssig, was es hier übrig lässt. Was meinst du?
  • engeng Mai 2011
    @clancy688: Die Schwachstelle des Abklingbeckens ist laut Zeichnung aber oberhalb des Containment-Deckels. Wenn der Deckel also noch draufsitzt müsste auch das Abklingbecken noch intakt sein.
  • dirkdirk Mai 2011
    clancy688 said:

    Wir wissen ja nicht, wie der Füllstand des Beckens vor dem heutigen Video aussah. Zu dem Abklingbecken von Einheit 3 gab es überhaupt keine Informationen.
    Und dann wurde im März und April exzessiv Wasser mit den Betonpumpen auf die Becken gesprüht, beziehungsweise in die Druckbehälter gepumpt. Möglicherweise ist deswegen mittlerweile wieder alles voll.


    Und die Antwort zu dem Wasserdampf?
    Wenn wir dabei sind, welches massive Teil schafft es so ein Loch(~7-8m) in das Turbinengebäude zu hauen?
  • clancy688clancy688 Mai 2011
    dirk said:


    Und die Antwort zu dem Wasserdampf?



    Du hast geedited nachdem ich gepostet hab, das ist fies und gemein und deswegen hab ich da nicht drauf geantwortet! ^^
    Also... hm... ja, das ist ein guter Einwand. Vielleicht ist der Durchbruch (zum Abklingbecken) ja nicht unten entstanden, sondern eher oben oder in der Mitte.

    Wegen dem massiven Teil:
    Dieselbe Theorie beinhaltet auch, dass die Fuel Handling Machine (über dem Abklingbecken) raketenartig weggeschleudert wurde und als eines dieser gewaltigen Objekte wieder herunter kam, die auf dem Explosionsvideo zu sehen sind. Unter Umständen mit Brennelementen im Schlepptau.
    Zumindest behauptet ein NRC-Bericht, dass möglicherweise stark strahlendes Material bis zu einer Meile vom Block entfernt gefunden wurde und stark strahlende Objekte auf dem Boden zwischen Einheit 3 und 4 erst planiert werden mussten, bevor die Helfer sich wieder dem Block nähern konnten.


    @ Anonymer P:

    Also die 688 in meinem Nick sind auch tatsächlich auf die LA-Klasse zurück zu führen. So was passiert, wenn man als Jugendlicher zu viel Tom Clancy liest.
  • AnonymousAnonymous Mai 2011
    Das 10:1-Ratio passt wohl tatsächlich eher zu einem Reaktor, der über längere Zeit in Betrieb war und entsprechend Cs-137 anreichern konnte, als zu einer prompten Kritikalität.
    Auch aus einfachen Gründen der Wahrscheinlichkeit, denke ich inzwischen, dass die hohen Konzentrationen an Iod-131 und Cs-137 aus dem Reaktor 3 stammen und nicht von einer prompten Kritikalität im Abklingbecken. Das ermittelte Verhältnis von Cs-137 zu Iod-131 passt wunderbar zu einem vor recht genau 2 Monaten abgeschalteten Reaktor, der über längere Zeit in Betrieb war und seit der Abschaltung nicht mehr kritisch war.
    Jetzt stellt sich mir die Frage, wie das Zeug vom Reaktor ins Abklingbecken kam. Vom Venting vor der Explosion? Die Explosion hat das Zeug ja schön in die Weltgeschichte geblasen, wobei ein großer Teil auch sicher wieder direkt über dem Reaktorgebäude runterkam.
  • vosteivostei Mai 2011
    Wenn man sich B3 von Osten beschaut, also seeseitig ist das Abklingbecken links - der Explosionsherd war aber rechts, also nördlich und tief im Gekröse. Der Druck war so stark, dass es wiederum ganz unten in der LKW-Schleuse (links/südlich unter dem Becken) die Wände rausgedrückt hat und Areva ging in ihrem Pdf auch von einer Explosion unten im Containment (rechts/nördlich) als Herd aus.

    Die Löcher im Dach des Turbinengebäudes usw, es gibt, besser gesagt gab im Servicebereich auch schwerere Teile, als die Deckel, Teile der Kräne zB, Schwerlastregale. Und weiß jemand, ob im kleineren Becken nicht auch was war??

    Außerdem - wie gesagt, die Blöcke sind Doppeleinheiten. 1-2 / 3+4 / 5+6. Beim 3er sollte man auch gucken, was be 4 passierte, ebenso wie beim 1er bei2. Die beiden Blockeinheiten ähneln sich im Schadensbild. 1+2 nicht ganz so brutal, wie 3, - dafür war in 4 der Kern leer.

    Was war der Unterschied? Erstmal vorneweg, man war IMMER zögerlich dort.
    Das Venting in 1 geschah zum einen auf seltsamen Weg, was sowohl systembedingt, als auch Erdbebenbedingt gewesen sein kann. Auch das Venting des Servicebereich machte sich selbstständig - evtl. hatte man auch die Hoffnung dort das Gemisch etwas kondensieren zu lassen, bevor man eine Klappe öffnet. Egal warum.
    Bei 1 - das war eine waschechte Knallgasexplosion. Mit dem versifften Meerwasser hat man erst hinterher - und noch dazu zögerlich - gearbeitet. Zögerlich, weil dann klar war, dass nichts zu retten ist, zwecks Weiternutzung. Etwas zu lange gewartet - der 3er geht durch, wird gequencht /"abgeschreckt", Resultat: der fette Wumms als Mischung aus einer "ungedämpften Atomexplosion", Wasserstoffbrand und Dampfdruckexplosion. Die Vorgänge in 2 und 4 hinterher waren dann quasi die Rülpser und F**** in Folge. Naja - und erinnert euch. In 2 mächtig viel Dampf, zuviel für die Roboter - der drückt rüber in 1, kondensiert oben und sorgt dort oben für höhere Strahlung, als unten in dem Bereich, wo die Arbeiter die Absaugung mit Filtern installiert haben. So.
    Was ist am 1er besser als beim 3er. Dort könnte neben dem Weg via seltsam konstruierten Ventingweg auch Wasserstoff über die Kopfdichtung weggeblubbert sein und sich den eigenen Weg via Drywell mit Anreicherung zu Knallgas gesucht haben. Krabum alles weg, aber der Reaktor einigermaßen im Lot, bis auf Risse usw. Beim 3er scheint aber weiter unten was nachgegeben zu haben, ich denke im Ring des Kondensators. Und Schmelzen? In 1, 2 und 3, aber mit unterschiedlichen Ausmaß.

    Und noch einen Faktor sollte man nicht außer Acht lassen. Womit, außer mit Öl war das Meerwasser zu Notkühlungszeiten noch belastet? Es ist durchaus möglich, dass man sowohl Reaktoren, als auch Abklingbecken mit Partikeln und Isotopen "geimpft" hat dabei. Die hatten ja null Zeit zu filtern und abzuscheiden außer Grobes, was mobile Pumpen von sich aus rausseiern. Erinnert euch an die schwarzen Wolken, Öl. Und erinnert euch - die erste Stufe der künftigen Filteranlage von Areva und Co soll ein Ölabscheider sein.

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