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Radioaktive Strahlung. Man sieht sie nicht. Man hört sie nicht. Und doch ist sie da. Tag und Nacht. Seit Anbeginn. Ohne sie wäre unser Planet eine eiskalte, unbelebte Einöde. Aber sie kann auch töten. Radioaktivität gehört zu den faszinierendsten Erscheinungen in unserem Universum - ein guter Grund, sich einmal näher damit zu befassen.

Kernenergie - ein unkalkulierbares Risiko?

Die Sicherheit in einem Kernkraftwerk muss zu jeder Zeit gewährleistet sein. Höhste Priorität beim Betrieb eines Kernkraftwerks hat der Schutz von Mensch und Umwelt vor radioaktiver Strahlung. Weil Menschen jedoch Fehler machen oder die Technik versagt, sind westliche Kernkraftwerke so gebaut und ausgelegt, dass die Fehler verzeihen und auch auf die denkbar unwahrscheinlichsten Störfälle vorbereitet sind.

Sicherheitsbarrieren im Kernkraftwerk

Die Konzeption westlicher Kernkraftwerke ist auf höchste Sicherheit ausgelegt. Deshalb sind Kernbrennstoff und radioaktive Spaltprodukte, die gefährlich für Mensch und Umwelt werden können, durch mehrere Barrieren eingeschlossen. Somit wird ein Austritt radioaktiver Stoffe selbst im unwahrscheinlichsten Störfall wirkungsvoll verhindert.

  1. Sicherheitsbarrieren im KKWDer Kernbrennstoff ist in Form von Tabletten (Pellets) in einem gasdichten, 0,6-0,8 mm dicken, robusten Hüllrohr aus Zirkalloy eingeschlossen. Während die Kristallstruktur der Pellets Brennstoff und Spaltprodukte zurückhält, schließt sie das Hüllrohr sicher ein.
  2. Der Reaktordruckbehälter aus extrem dickwandigem Spezialstahl umhüllt alle Brennelemente und schirmt einen Großteil der radioaktiven Strahlung aus dem Reaktorkern ab.
  3. Der biologische Schild aus dickem Beton, in dem der Reaktordruckbehälter steht, schirmt den verbleibenden Rest der Strahlung ab.
  4. Hinter dem biologischen Schild im sogenannten Luftbereich (Drywell) sind je nach Reaktortyp die zum Betrieb notwendige System zur Reaktorkühlung und -umwälzung und diverse Notkühlsysteme untergebracht, die nochmals von einer dicken Stahlbetonwand eingeschlossen sind. Das Drywell ist nur bei abgeschaltenem Reaktor durch eine Schleuse zugänglich.
  5. Weitere Reaktorhilfsanlagen befinden sich innerhalb des Containments, einer einiger Zentimeter dicken Sicherheitsbehälter aus druckfestem und gasdichtem Spezialstahl.
  6. Zum Schutz vor Einwirkungen von außen und zur Abschirmung der restlichen Strahlung umgibt eine 120 cm dicke, freistehende Hülle aus Stahlbeton das Containment.
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Aktive Sicherheitssysteme im Kernkraftwerk

Aktive Sicherheitssysteme sorgen zusätzlich zu den Sicherheitsbarrieren für sicheren Betrieb und sicheres Abschalten und Nachkühlen des Reaktor in allen erdenklichen Situationen. Dazu gehören die Reaktorschnellabschaltung, die Notstromversorgungen und diverse Notkühlsysteme.

Wichtige Parameter wie Betriebsdruck, Temperatur, Neutronenfluss und Radioaktivität werden ständig gemessen und automatisch ausgewertet. Damit wird zum Beispiel ein Kühlwasserverlust sofort erkannt und Gegenmaßnahmen können zeitnah eingeleitet werden.

Die Reaktorschnellabschaltung schaltet den Reaktor automatisch innerhalb weniger Sekunden ab und führt ihn in einen sicheren Zustand über, wenn ein vorher definierter Grenzwert überschritten wurde. Somit wird der Reaktor abgeschalten, lange bevor die maximalen Belastungsgrenzen der Anlage erreicht wurden. Falls nötig werden auch zusätzliche Sicherheitssysteme wie die Notkühlung in Betrieb gesetzt.
Die Schnellabschaltung eines westlichen Reaktors ist so konzipiert, dass sie immer anspricht, selbst wenn die komplette Steuerluft- und Stromversorgung ausfällt. In diesem unwahrscheinlichen Fall öffnen Magnetventile, die bei Normalbetrieb angesteuert sind; die Steuerstäbe fallen entweder durch ihre eigene Schwerkraft von oben in den Reaktorkern oder werden mithilfe eines Stickstoff-Druckspeichers von unten in den Reaktor eingefahren und schalten somit die Kettenreaktion ab.

Alle Sicherheitssysteme wie Notstromversorgungen und Notkühlsysteme sind mehrfach vorhanden (Redundanz), funktionieren automatisch und unabhängig voneinander (Divergenz), arbeiten nach verschiedenen technischen Prinzipien und sind räumlich getrennt. Somit wird höchste Sicherheit gewährleistet, selbst wenn ein oder mehrere Systeme ausfallen.

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Risiko-Faktor Mensch?

Kommandoraum eines KernkraftwerksFür einen sicheren Betrieb der Kernkraftwerke sind hoch qualifizierte Mitarbeiter von großer Bedeutung. Sie werden in langjährigen betrieblichen Ausbildungen geschult und ständig gezielt weitergebildet, um höchstes fachliches Know-How zu sichern. Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter in der Kommandozentrale der Kernkraftwerke üben zudem jeden erdenklichen Vorgang im Reaktor an einem Simulator, was zur Sicherheit der Anlagen beträgt. Bei vielen Handlungen gilt zudem das Vier-Augen-Prinzip.

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Unabhängige Kontrollen durch Behörden

Die Sicherheit der Kernanlagen wird ständig von unabhängigen nationalen und internationalen Behörden überwacht. Dies beginnt bei der Konzeption und Bau der Anlage - in Deutschland gelten strengste Vorschriften für den Bau und Betrieb kerntechnischer Anlagen - und setzt sich im Betrieb der Kernkraftwerke fort. Zudem werden Erfahrungen und Erkenntnisse ständig zwischen Behörden und den verschiedenen Betreibern ausgetauscht, um die Sicherheit der Anlagen ständig nach aktuellem Stand der Technik zu verbessern.

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Strahlenschutz und Zutrittsregelungen in Kernkraftwerken

Die Zutrittsprozedur zur kontrollierten Zone beginnt mit der Identifikation durch einen Fingerabdruck-Scanner und dem Einlesen des Ausweises in einer Personenschleuse. In der kalte Garderobe muss die private Kleidung abgelegt und Zonenunterwäsche angezogen werden. In der heißen Garderobe werden Zonenschuhe und das Überkleid angezogen. Private Kleidung darf in der kontrollierten Zone eines Kernkraftwerkes nicht getragen werden, da die Kleidung bei der Arbeit eventuell radioaktiv kontaminiert werden könnte. Die Zonewäsche wird in der hauseigenen Wäscherei gewaschen und dekontaminiert.

KontaminationsmonitorDie kontrollierte Zone selbst ist wiederum in verschiedene Zonen aufgeteilt, je nach Kontaminationsrate. Beim Zutritt in die Zone II müssen zum Beispiel Überschuhe und Handschuhe angezogen werden, die nicht außerhalb dieser Zone getragen werden dürfen, damit eine Querkontamination vermieden wird. Zone III erfordert zusätzlich einen speziellen Zone-III-Overall, Zone IV Atemschutz und Zone V einen speziellen Vollschutzanzug mit Fremdbeatmung.

Während der Arbeit in einem Kernkraftwerk sind die Mitarbeiter möglicherweise radioaktiver Strahlung ausgesetzt. Da diese Strahlung für den Menschen mit keinem Sinnesorgan wahrnehmbar ist, müssen zwei verschiedenartige Dosimeter am Körper getragen werden - ein persönliches Dosimeter (TLD = Thermolumineszenz- dosimeter) und ein elektronisches Dosimeter. Das elektronische Dosimeter (ELD = Elektronische Lage Darstellung) zeigt die bereits aufgenommene Dosis auf dem Display an und signalisiert die momentane Dosisleistung durch Aufleuchten einer LED und Ertönen eines akustischen Signals. Die bei einem Arbeitsgang aufgenommene Dosis wird beim Austritt aus der kontrollierten Zone gespeichert und von Zeit zu Zeit mit den Messwerten des TLDs verglichen. Das TLD besteht aus Kristallen, die durch Beta- und Gammastrahlung mikroskopisch verändert werden. Die Auswertung erfolgt durch erhitzen des Kristalls, wodurch er die aufgenommen Strahlungsenergie in Form von sichtbarem Licht abstrahlt. Aus der Lichtausbeute ergibt sich die Dosis.

Beim Austritt aus der kontrollierten Zone werden zunächst die Schuhsohlen dekontaminiert und die Hände gründlich gewaschen. Danach werden die Mitarbeiter einer Ganzkörpermessung in einem Kontaminationsmonitor unterzogen. Dieser zeigt eventuell kontaminierte Körperstellen an. Bei einer Kontamination muss die Zonenwäsche in der Dekontaminationsdusche abegelegt und die betroffene Körperstelle gründlich gewaschen werden. Besteht keine Kontamination so können Überkleid und Schuhe in der heißen Garderobe ausgezogen werden und die zweite Messung im Feinmonitor erfolgen. Erst wenn der Feinmonitor keine Kontamination feststellt, erfolgt der Übertritt in die kalte Garderobe.

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Grundsätze des Strahlenschutzes

Vor radioaktiver Strahlung kann man sich schützen, wenn man die vier Grundsätze des Strahlenschutzes beachtet:

  1. Bleimatten zur AbschirmungFaktor Zeit: je kürzer man sich in einem Bereich mit radioaktiver Strahlung aufhält, desto weniger Dosisleistung nimmt man auf. Daher sollten Arbeitsschritte im vorhinein geplant werden, damit die Ausführung weniger Zeit benötigt.
  2. Faktor Abstand: bei doppeltem Abstand zur Strahlenquelle ist die Dosis viermal geringer, das heißt möglichst viel Abstand zwischen Strahlenquelle und sich selbst lassen.
  3. Faktor Abschirmung: zur Abschirmung können Bleimatten benutzt werden. Dies ist sinnvoll, wenn längere Arbeiten an strahlenden Komponenten durchgeführt werden müssen.
  4. Faktor Essen/Trinken/Rauchen: in der kontrollierten Zone ist striktes Ess-, Trink- und Rauch-verbot. Dies verhindert eine Aufnahme von kontaminierten Partikeln in den Körper.
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Quellen: http://www.kernenergie.ch, http://www.kernenergie.de

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