Was soll das Bor im Außenkühlwasser?

magician4 · Anmeldungsdatum: 03.06.2010 Beiträge: 914

Moin zusammen,

die nuclearphysikalische bedeutung von bor ist mir komplett lucide

was ich nun aber ueberhaupt nicht begreife ist, weshalb man es in Fukushima dem wasser zusetzt (und noch dazu als ziemlich verduennte loesung von borsalzen...) welches zur kuehlung des kerns von aussen eingesetzt wird.

sofern da nicht massive risse im kern bereits sind, kann das doch gar nicht funktionieren...oder gibt es da einen aspekt den ich grad uebersehe?

fragt sich...

ingo

tnx schonmal fuer alle hinweise

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Das Wasser ist zur Kühlung, das Bor in der Borsäure absorbiert Neutronen.

Die Borsäure im Wasser ist also die flüssige Variante von dem, was Absorberstäbe machen, es unterbricht die Kettenreaktion der Uranspaltung (Uran spalten -> 3 Neutronen freisetzen -> diese Neutronen spalten ein neues Uranatom), indem es die freigesetzten Neutronen wegfängt. Oder es sorgt dafür, dass diese Kettenreaktion nicht neu starten kann (pures Wasser ganz ohne Borsäure ist ja ein Moderator, darum mischt man solchem Kühlwasser standardmäßig Borsäure zu.)

Sowohl der Reaktorkern als auch der umgebende Behälter werden aktuell mit (mit Borsäure versetztem) Meerwasser gefüllt.

(Und das sowohl in Reaktor 1 des Kernkraftwerkes Fukushima 1, als auch in Reaktor 3 des Kernkraftwerkes Fukushima 1.)

Meerwasser deshalb, weil man dafür sehr viel Wasser braucht, und weil das dort am Meer in diesen Mengen verfügbar ist. Dass das Salzwasser ist, und dass es anschließend schwierig wäre, den Reaktor danach wieder für normale Stromproduktion fit zu machen, ist in der aktuellen Situation egal.

shadowspsp · Anmeldungsdatum: 19.11.2009 Beiträge: 7

magician4 · Anmeldungsdatum: 03.06.2010 Beiträge: 914

gregor · Gast

Hat Salzwasser aber nciht eine korrodierende Wirkung?
Auf jeden Fall wäre es nicht so dolle, wenn der Reaktormantel anfängt zu rosten.

TheBartman · Anmeldungsdatum: 09.07.2009 Beiträge: 482

Ich glaube der erhöhte Siedepunkt spielt hier keine Rolle. Das meiste regelt eh die Verdampfungswärme.

Ob die Reaktoren nochmal in Betrieb gehen, halte ich - zumindest bei F1 - für fraglich.

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Sorry, Ingo, mein edit von oben war wohl langsamer als die schnellen Antwortposts darauf; klärt das schon die noch offenen Fragen?

Das Meerwasser mit Borsäure wird sowohl in den Reaktorkern als auch in den umgebenden Behälter gefüllt. Und Wasser alleine wäre ein Moderator, der die Kettenreaktion begünstigen würde (indem die schnellen Neutronen gebremst werden, so dass sie besser vom nächten Uranatom eingefangen werden); Wasser mit Borsäure begünstigt die Kettenreaktion nicht, sondern hilft, sie zu unterbinden.

magician4 · Anmeldungsdatum: 03.06.2010 Beiträge: 914

ooooooook...wenn die damit in das core gehen...

ABER: dann haben wir hier einen unterschiedlichen informationsstand: meiner kenntnis nach ist das core INNEN nicht mehr kuehlbar - die schmelze (2700°C nach letzten moeglichen messungen, gestern abend) wuerde instant explodieren bei wasserkontakt, es gaebe schwerste dampfexplosionen usw, es wuerde das core sofort zerreissen

ist dieser mein kenntnisstand unzutreffend?

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Dampfüberdruck lassen sie aus den Reaktoren ab, um eine Explosion zu vermeiden. (Daher auch die Kommentare in den Nachrichten zu den Ventilen, die dieses Druckablassen ermöglichen, und zu den Filtern, die die dabei freigesetzte Menge an radioaktivem Material minimieren sollen.)

Ich würde vermuten, das Meerwasser wird so eingefüllt, dass es zuerst Teile der Reaktorkern-Außenwand kühlt, die noch längst nicht so heiß sind wie das Kerninnere, bevor es dann am Ende auch in den Reaktorkern kann.

magician4 · Anmeldungsdatum: 03.06.2010 Beiträge: 914

markus: guck dir doch bitte auch mal Ranga Yogeshwar dazu an (4. video von oben, speziell ungefaehr ab 1:30 min)

die kuehlen das core INNEN nicht mehr - oder verstehe ich die graphik/erklaeruing da falsch?

(gleicher stand heute im mittagsmagazin, da hat er exakt das gleiche nochmal vorgetragen, wobei allerdings heute bereits von einem geschmolzenen kern ausgegangen wird..aber dazu hab ich im net grad kein video gefunden)

und: den sich extrem schnell entwickelnden dampfueberdruck, wenn du fluessiges wasser auf die schmelze gibst....
...da entlueftest du nix mehr ueber irgendwelche ventile.
genausogut koenntest du versuchen bei der explosion einer 10 zentnerbombe im eigenen wohnzimmer als gegenmassnahme das fenster zu oeffnen.
( zumindest zu dem teil kann ich als chemiker dir versichern, dass du da chancenlos bist)
--> die gezeigte graphik erscheint mir durchaus das einzig technisch moegliche darzustellen: keine innenkuehlung
wobei wir dann wieder zurueck bei frage eins waeren...

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Danke für den Yogeshwar-Link!

Dann habe ich wohl auf NHK World etwas nicht ganz richtig verstanden, und das Meerwasser wird tatsächlich nur in den Zwischenraum zwischen Reaktorkern und Reaktor-Containment-Hülle gepumpt.

Gemäß NHK World ist aktuell der Meerwasser-Füllstand im Reaktor 1 des Kernkraftwerkes Fukushima 1 bereits randvoll (also ist offenbar der Zwischenraum randvoll mit Meerwasser).

DrStupid · Anmeldungsdatum: 07.10.2009 Beiträge: 5042

magician4 · Anmeldungsdatum: 03.06.2010 Beiträge: 914

ich wage jetzt keine kompetente abschaetzung wie der effekt von "die schmelze bricht durch die reaktorhuelle ins containment-wasser" mit oder ohne borzusatz im wasser sich unterscheidet, d.h. ob es ohne borzusatz neben der unerhoerten, gewaltigen chemischen explosion / druckexplosion tatsaechlich noch zu einem signifikant reduzierten anteil an wasser-moderierter spaltung, eben durch ein paar prozentchen bor an den konkreten kontaktflaechen kommt....

mein bauchgefuehl sagt mir , dass der unterschied marginal sein wird.

aber immerhin: danke dir dr. stupid: falls da wirklich mit reinwasser nochmal signifikant drastischer der bus abgehen wuerde, ne nucleare verpuffung mithin unterdrueckt / gemildert wird...dann machts sinn

gruss

ingo

TheBartman · Anmeldungsdatum: 09.07.2009 Beiträge: 482

Ich denke mal, es hängt auch ein bisschen von der Menge ab, in der das Wasser in den Kern gelangt. Der Reaktor ist ja für einen gewissen Überdruck gebaut und wenn man es denn nicht übertreibt mag er halten.

Wenn es einfach wäre, müsste man sich ja keine Sorgen machen, sondern irgendwen mit nem dicken Gartenschlauch das Ding simpel fluten. Aber das geht nun nicht ...

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Sowohl die Presseerklärung des Kernkraftwerkbetreibers als auch zwei Spiegel-Online-Artikel sprechen dafür, dass ich mich auf NHK World doch nicht verhört hatte: Bei den beiden Reaktorblöcken 1 und 3 wurden offenbar doch auch direkt die Reaktorkerne selbst mit Meerwasser und Borsäure geflutet, so dass die Brennstäbe darin nicht trocken liegen.

Reaktor 1 des Kernkraftwerkes Fukushima 1 :

http://www.spiegel.de/wissenschaft/technik/0,1518,750617,00.html

DrStupid · Anmeldungsdatum: 07.10.2009 Beiträge: 5042

franz · Anmeldungsdatum: 04.04.2009 Beiträge: 11583

Stimmt das (Wasser auf Metallschmelze?)?? Und nix passiert? grübelnd

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Eine wie ich finde sehr fundierte Zusammenstellung und Erklärung der wichtigsten Zusammenhänge und fundierter Links dazu findet sich dort:

http://mitnse.com/

Da findet sich nicht nur, dass der Schmelzpunkt der Uranoxid-Keramikpellets, die in den Brennstäben als Brennstoff stecken, 3000°C beträgt,

oder dass das dritte Containment, der dicke Betonmantel, der auch alle Pumpen etc umfasst
("nulltes" Containment: Die Keramik der Brennstoffpellets,
erstes Containment: die Zirkonium-Umhüllung der Brennstäbe,
zweites Containment: der Stahlmantel des Reaktorkernes)
so ausgelegt und geformt ist, dass sich in dem Fall, dass die Schmelze sich durch das zweite Containment hindurchfrisst, sich diese auf dem Beton (der unter dem Reaktorkern besonders dick ist) so weit verteilt, dass sie dabei weit genug abkühlt, um sich nicht durch dieses dritte Containment hindurchfressen zu können.

Sondern da findet sich auch eine sehr umfassende Rundumdarstellung vieler Grundlagen (inklusiver informativer aktueller Links), die leider in den aktuellen Medienberichten oft nicht verstanden werden und zu vielen Formulierungen der Fernsehmoderatoren und vieler schreibender Journalisten führen, die das ganze leider meist mangels Fachkenntnis oder mangels Zeit für gründliche Recherche (ganz unabhängig von oft unterstellten Beweggründen der Sensationsberichterstattung oder manchmal einer Anti-Atom-Kampagnen-Absicht) grob verzerrt darstellen oder grob falsch einordnen.

edit: Der Text findet sich nun mittlerweile auf der Seite des MIT Department of Nuclear Science and Engineering und wird dort von den Mitarbeitern gepflegt und aktualisiert. Ich habe den Link oben in diesem Beitrag entsprechend angepasst.