Wasserstoffabbau
Durch verschiedene Oxidationsreaktionen kann bei hohen Temperaturen, die infolge eines Störfalls mit Kernschmelzen entstehen, gasförmiger Wasserstoff freigesetzt werden. Beispielsweise reagiert die Zirconium-Legierung der Brennstabrohre ab einer Temperatur von 900 °C nach folgender chemischer Reaktionsgleichung mit Wasser:
Hierbei entsteht neben Zirconiumoxid und gasförmigem Wasserstoff infolge der stark exothermen Reaktion Wärmeenergie von 576 kJ/mol H2. Die Gesellschaft für Anlagen- und Reaktorsicherheit ermittelte in einer Studie, dass im Fall einer Kernschmelze bei einem Zirconiuminventar eines Druckwasserreaktors (Containmentvolumen ca. 70.000 m3) von 20 Tonnen Zirconium innerhalb von 6 Stunden ca. 5.000 m3 Wasserstoff entstehen. Zusammen mit Sauerstoff würde der Wasserstoff als Knallgas ab einer Konzentration von etwa 4 Volumenprozent explosionsfähig werden. Bei Druckwasser-Reaktoren besteht wegen ihres kleinen Volumens zusätzlich die Gefahr, dass der zusätzliche Druck durch den Wasserstoff den Reaktorbehälter überlastet. Bis zum Unfall mit Kernschmelze in Three Mile Island 1979 wurde die Zirconium-Reaktion nicht in den Szenarien möglicher Unfälle berücksichtigt. Nachdem der Graphitbrand beim Unfall von Tschernobyl 1986 eindrücklich auf die mögliche Bedeutung von chemischen Reaktionen als Folge der Kernschmelze hinwies, wurden in Deutschland Einrichtungen verpflichtend vorgeschrieben, welche die Entstehung eines zündfähigen Wasserstoff-Sauerstoffgemisches verhindern. Im Containment von Druckwasserreaktoren wurden daraufhin an exponierten Stellen katalytische Rekombinatoren installiert, an deren Oberfläche das Knallgas (auch weit unterhalb der Explosionsgrenze) zu Wasser reagiert. Der Sicherheitsbehälter von Siedewasserreaktoren wird im Normalbetrieb mit Stickstoff geflutet, so dass bei einem Unfall zwar freier Wasserstoff entsteht, für die Entstehung von Knallgas aber der Sauerstoff fehlt.
Ein weiterer Weg, wie bei Kernreaktoren Wasserstoff entsteht, ist die Spaltung von Wasser durch ionisierende Strahlung. Dieser Radiolyse genannte Prozess produziert direkt Knallgas. Die Geschwindigkeit, mit der das Knallgas erzeugt wird, ist gering im Vergleich zu den Gasmengen bei der Zirconiumreaktion. Selbst im Falle einer Kernschmelze besteht nicht die Gefahr, dass der Reaktordruckbehälter in kurzer Zeit mit einem zündfähigen Radiolyse-Gas gefüllt wird. Da die Reaktion auch während des normalen Betriebs abläuft, kann sich das Knallgas allerdings über längere Zeit ansammeln und dann durch ionisierende Strahlung gezündet werden. Daher sind auch an exponierten Stellen in den Systemen des Primärkreislaufs solche oben schon erwähnten katalytischen Rekombinatoren installiert, an deren Oberfläche das Knallgas zu Wasser reagiert. Trotz dieser Vorkehrungen ist im Kernkraftwerk Brunsbüttel im November 2001 ein an den Reaktordeckel angeschlossenes Rohr durch eine Knallgas-Explosion zerstört worden.
die explosion KANN die stahlummantelung zerstört haben, MUSS aber nicht. diesbezüglich sind sich die leute vor ort ja nach wie vor nicht sicher - also können wir es erst recht nicht sein.
Der Vorteil der Klugheit besteht darin, daß man sich dumm stellen kann. Das Gegenteil ist schon schwieriger.
