Wat is het probleem met Japanse kerncentrales?

Japanse kerncentrales kwamen in de problemen na de zware aardbeving van vrijdag. Wat is er aan de hand, hoe heeft het zover kunnen komen en dreigt er een kernramp?

Wat is een meltdown?

Door de aardbeving werden vrijdag vier Japanse kerncentrales automatisch stilgelegd. Daarbij werd de kernsplitsing in de reactoren meteen gestopt door controlestaven tussen de splijtstof te schuiven.

Het probleem is dat de radioactieve brandstof nog altijd wamte blijft produceren en dus nog een poos gekoeld moet worden. Gebeurt dat niet, dan loopt de temperatuur in de kernreactor op en raakt de reactor oververhit.

De temperatuur kan zo hoog oplopen dat de brandstofstaven beschadigd raken; de nucleaire brandstof komt dan vrij en kan op de bodem vallen. Als dat gebeurt, kan er opnieuw kernsplitsing plaatsvinden maar dan zonder de mogelijkheid die te controleren.

De massa op de bodem smelt en wordt zo heet dat het door de bodem van de reactor kan heen branden -vandaar de term meltdown. In het slechtste geval lekt er zelfs radioactiviteit naar buiten. Wetenschappers gebruiken deze niet-wetenschappelijk term overigens liever niet, omdat het een erg breed begrip is

Hoe kwamen de kerncentrales in de problemen?

Bij de zes Japanse kernreactoren die nu nog in problemen zijn, wordt alles in het werk gesteld om een meltdown te voorkomen. Alle problemen hebben te maken met de koeling van de splijtstof. In de centrale Fukushima 1 is de toestand het meest kritiek.

De problemen staken pas een uur na de aardbeving de kop op. De dieselmotoren die ervoor voor moeten zorgen dat er vers koelwater naar de reactoren wordt gepompt, werden verwoest door de tsunami.

Toen moest men terugvallen op de laatste achtervang: noodbatterijen met een levensduur van acht uur. Intussen lukte het niet om nieuwe noodaggregaten aan te sluiten.

Waardoor zijn twee reactorgebouwen ontploft?

Als het koelwater niet meer wordt rondgepompt, warmt het op tot het verdampt. Hierdoor verhoogt de druk in het reactorvat en komen de brandstofelementen bloot te liggen. Als er niet snel wordt ingegrepen loopt de temperatuur zo hoog op dat een meltdown maar een kwestie van tijd is.

Om dit te voorkomen werd in eerste instantie beslist om stoom af te laten, zij het beperkt, want er zitten licht radioactieve deeltjes in.

De stoom werd via filters in de ruimte tussen het reactorvat en het reactorgebouw opgevangen. Waarschijnlijk was er in het reactorvat waterstof ontstaan. Dat gas is zeer explosief en kwam tegelijk met de stoom naar buiten, waarna het in het reactorgebouw explodeerde. De stalen wand van het reactorvat is volgens de Japanse autoriteiten nog helemaal intact.

Waarom wordt er zeewater in reactoren gepompt?

Normaal gesproken wordt het reactorkoelwater in deze reactoren gekoeld door warmtewisseling. Het water dat door de turbines gaat, wordt warm en verdampt tot stoom. Dat wordt opgevangen in buizen die door een bak koud water lopen. De stoom koelt weer af tot gewoon koud water. Daarna wordt datzelfde afgekoelde water hergebruikt om de splitsingsproces weer te koelen.

Door het uitvallen van de generatoren kwam het koelingsysteem stil te liggen. De hoeveelheid water was te klein om te koelen en de brandstofstaven kwamen deels droog te staan.

Om een meltdown te voorkomen zag men zich in Fukushima genoodzaakt om via het turbinegebouw zeewater in reactoren te pompen.

Het nadeel van zeewater is dat de reactor direct onbruikbaar wordt en het zeewater gemakkelijk radioactief besmet raakt.

Bestaat het risico op een tweede Tsjernobyl?

De kernramp in de Oekraïense centrale van Tsjernobyl was een op hol geslagen nucleaire kernreactie, waarbij de reactor in werking bleef zonder dat er koelwater aanwezig was. De hele reactor smolt weg en de kern kwam bloot te liggen.

Dat is niet het geval bij de Japanse centrales, want die zijn na de aardbeving meteen stilgelegd door de controlestaven tussen de brandstofstaven te schuiven.

De kritieke situaties in Japan zijn eerder vergelijkbaar met het Three Mile Island-incident uit 1979 (Harrisburg). Bij dit ongeluk in de Amerikaanse staat Pennsylvania kwam het tot een gedeeltelijke kernsmelting.

In tegenstelling tot de ramp in Tsjernobyl bleef de schade beperkt tot de centrale en waren er geen catastrofale gevolgen voor de wijde omgeving.