Forschungsreaktor Geesthacht

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Forschungsreaktor Geesthacht
Forschungsreaktor Geesthacht (rechts) neben dem Kernkraftwerk Krümmel (links)
Lage
Koordinaten	53° 24′ 16″ N, 10° 25′ 35″ O53.40444444444410.426388888889Koordinaten: 53° 24′ 16″ N, 10° 25′ 35″ O
Land	Deutschland
Daten
Betreiber	GKSS-Forschungszentrum
Baubeginn	1956
Inbetriebnahme	FRG-1: 23. Oktober 1958 FRG-2: 15. März 1963
Abschaltung	FRG-1: 28. Juni 2010 FRG-2: 1. Juni 1993
Reaktortyp	Schwimmbadreaktor
Thermische Leistung	FRG-1: 5 MW FRG-2: 15 MW
Neutronenflussdichte	FRG-1: 1,4 × 1014 n/(cm2 s) FRG-2: 1,0 × 1014 n/(cm2 s)
Website	Infoseite bei der GKSS
Stand	28. Juni 2010

Mit Forschungsreaktor Geesthacht werden zwei Forschungsreaktoren bezeichnet, die auf dem Gelände des GKSS-Forschungszentrums in Geesthacht betrieben wurden.

Der Forschungsreaktor Geesthacht-1 (FRG-1) lief von 1958 bis 2010 und besaß eine Nennleistung von fünf Megawatt (MW). Der Forschungsreaktor Geesthacht-2 (FRG-2) mit einer Leistung von 15 MW war von 1963 bis 1993 in Betrieb. Beide Reaktoren zählten zu den größten Anlagen ihrer Art in Deutschland. Zwischen 2000 und 2010 war der FRG-1 auch der älteste laufende Kernreaktor Deutschlands. Die produzierten Neutronen wurden ausschließlich für die Grundlagenforschung in den Materialwissenschaften und der Medizin verwendet.

Beide Reaktoren sind nun stillgelegt.

Geschichte

Nach der Gründung des GKSS-Forschungszentrums (damals noch Gesellschaft für Kernenergieverwertung in Schiffbau und Schiffahrt mbH) im Jahr 1956 wurde der Forschungsreaktor FRG-1 zusammen mit den zugehörigen technischen Einrichtungen in nur 18-monatiger Bauzeit fertiggestellt. Der Reaktor wurde am 23. Oktober 1958 als dritter großer Kernreaktor (mit einer Leistung über 50 kW) Deutschlands nach den Forschungreaktoren München (FRM) und Rossendorf (RFR) in Betrieb genommen.

Am 15. März 1963 nahm der zweite Reaktor FRG-2 seinen Betrieb auf. Er diente mit einer maximalen thermischen Leistung von 15 MW bis zu seiner Abschaltung am 1. Juni 1993 ebenfalls als Neutronenquelle für Materialtests. An diesem Forschungsreaktor wurden zudem Untersuchungen zur Sicherheit von Kernanlagen durchgeführt. Beide Reaktoren wurden seit ihrer Inbetriebnahme den gestiegenen Sicherheitsanforderungen, dem aktuellen Stand der Wissenschaft und Technik sowie neuen Forschungszielen angepasst.

Forschungsschiff Otto Hahn im Jahr 1970

Erstes konkretes Ergebnis der Forschungen war der Kernenergieantrieb für das Forschungsschiff Otto Hahn, das am 13. Juni 1964 vom Stapel lief und am 11. Oktober 1968 seine erste Probefahrt absolvierte. Letztendlich entschied man sich für einen fortschrittlichen Druckwasserreaktor (FDR) als Antrieb. Der atomare Antrieb des Frachtschiffes wurde am 22. März 1979 nach insgesamt 650.000 Seemeilen stillgelegt, das Schiff wurde daraufhin umgebaut und fuhr mit einem konventionellen Diesel-Antrieb noch bis zum Jahr 2009.^[1]

In den siebziger Jahren wurden zwei weitere Schiffe mit Namen "Nukleares Container-Schiff" (NCS 80 und NCS 240) zwar geplant, aber nie gebaut, da sich trotz staatlicher Förderung kein Reeder fand, der ein solches Schiff in Auftrag geben wollte.^[2]

Im Februar 1991 wurde der Forschungsreaktor FRG-1 als erster Kernreaktor Deutschlands von hochangereichertem Uran (93%) auf schwachangereichertes Uran (20%) umgestellt. Zudem wurde der Reaktorkern verkleinert, um den Neutronenfluss zu erhöhen. In den letzten Betriebsjahren stand der Forschungsreaktor etwa 250 Tage jährlich den Wissenschaftlern zur Verfügung. Zu Beginn eines jeden Jahres wurde der Reaktor etwa sechs Wochen für Sicherheitsüberprüfungen und Anpassungen abgeschaltet.

Zum fünfzigsten Jahrestag der Inbetriebnahme beschlossen die Betreibergesellschafter aus Bund und Ländern am 23. Oktober 2008, den Reaktor in zwei Jahren stillzulegen. Am 28. Juni 2010 wurde der Forschungsreaktor FRG-1 dann endgültig abgeschaltet.^[3] Der Rückbau der Anlage wird voraussichtlich zehn Jahre dauern und soll rund 150 Millionen Euro kosten.^[3][4]

Aufbau

Der Forschungsreaktor FRG-1 war ein Materialtestreaktor vom Typ Schwimmbadreaktor. In der Mitte der 33 × 16 m großen Reaktorhalle befand sich ein nach oben offenes Reaktorbecken, der Reaktorkern hing in etwa sieben Metern Wassertiefe und war an einer Brücke, die das Becken überspannt, aufgehängt. Die Beckenwand bestand im unteren Teil aus einer 180 cm dicken Schwerbetonschicht mit einer Dichte von 3,5 g/cm³, einer 60 cm dicken Schicht aus normalem Beton (Dichte 2,3 g/cm³) und einer dazwischen liegenden 0,5 cm dicken Stahlwanne.

Die Kühlung des Reaktors erfolgte über zwei voneinander getrennte Kühlkreisläufe, den Primärkreislauf zur direkten Wärmeabfuhr aus dem Reaktorkern und den Sekundärkreislauf zur Wärmeabgabe an die Umgebung über einen Kühlturm. Die beiden Kühlkreisläufe waren über einen Plattenwärmeaustauscher voneinander getrennt. Das Betriebsbecken des Primärkreislaufs hatte ein Volumen von 140 m³, wobei sich das Wasser von etwa 40 °C beim Eintritt in das Wasserbecken auf etwa 46 °C beim Austritt aus dem Reaktorkern erwärmte. Die Wasserdurchflussmenge betrug rund 740 m³ pro Stunde.

Der Forschungsreaktor FRG-1 verwendete zuletzt schwachangereichertes U₃Si₂ als Kernbrennstoff, wobei acht Brennelemente und vier Kontrollbrennelemente im Einsatz waren. Jedes Brennelement enthielt 410 Gramm Uran-235, welches in 23 einzelne Brennstoffplatten eingebunden war, jedes Kontrollelement 320 Gramm Uran-235 in 17 Brennstoffplatten. Als Absorbermaterial wurde Hafnium, als Kühlmittel und Moderator vollentsalztes Wasser eingesetzt. Bei voller Leistung wurden pro Tag rund sechs Gramm Uran-235 verbraucht, von denen etwa fünf Gramm gespalten wurden und ein Gramm in Uran-236 überging.

Die erzeugten Neutronen gelangten durch neun Strahlrohre in die angrenzende Versuchshalle, wo sie an den Experimentiereinrichtungen zur Verfügung standen. Zur Bündelung der Neutronen wurden Beryllium-Reflektoren verwendet. Der ungestörte Neutronenfluss betrug 1,4 × 10¹⁴ n/cm² s. Darüber hinaus existierten mehrere Positionen unmittelbar am Reaktorkern für Probenbestrahlungen.

Experimentiereinrichtungen

Am Forschungsreaktor FRG-1 waren zuletzt folgende Experimentiereinrichtungen aufgebaut:

Name	Beschreibung
GENRA-3	Neutronenradiographie und -tomographie zur zerstörungsfreien Durchstrahlung von Bauteilen zum Auffinden von Materialfehlern
INAA	Neutronenaktivierungsanalyse zur Bestimmung der chemischen Zusammensetzung von Proben
TEX-2	Diffraktometer zur Analyse von Texturen und kristallinen Bereichen z.B. in Gesteinsproben
NeRo / PNR	Neutronenreflektometrie zur Untersuchung von dünnen Schichten (1-100 nm) in Kunststoffen und metallischen Werkstoffen
SANS-1 / SANS-2 / DCD	Neutronenkleinwinkelstreuung zur Untersuchung von Defekten und Phasenübergängen in Festkörpern und von Strukturen und kinetischen Phänomenen in Flüssigkeiten und Polymeren
FSS / ARES-2	Diffraktometer zur Eigenspannungsanalyse zur zerstörungsfreien Untersuchung von Eigenspannungen im Inneren von Werkstoffen und Bauteilen
GBET	Bestrahlungseinrichtung zur Grundlagenforschung in der Bor-Einfang-Therapie zur Bekämpfung von Tumorzellen
Rödi	Röntgendiffraktometer für zusätzliche Röntgenanalysen von Phasen, Eigenspannungen und Texturen sowie Reflektometrie-Untersuchungen
HOLONS	Holographie und Neutronenstreuung für simultane Untersuchungen mit Laserstrahlen und Neutronen an holographischen Gittern
POLDI	Diffraktometer für polarisierte Neutronen zur Untersuchung magnetischer Materialien

Reaktorüberwachung

Umgebung

Die Umgebung der Forschungsreaktoren wurde in einem Umkreis von 25 km kontinuierlich auf eventuelle Belastung von radioaktiven Stoffen durch 50 Messstellen überwacht. Zusätzlich wurden regelmäßig Boden-, Pflanzen- und Wasserproben entnommen. Die direkte Strahlenbelastung durch den Forschungsreaktor war in der Umgebung der Anlage so gering, dass sie innerhalb der Schwankungen der natürlichen Strahlungsbelastung nicht nachgewiesen werden konnte.

Anlage

Die Anlage wurde insbesondere auf die Abgabe radioaktiver Stoffe in der Fortluft und dem Abwasser überwacht. Zudem wurde die Personendosis, d.h. die Höhe der radioaktiven Strahlenbelastung jedes Mitarbeiters, gemessen. Die mittlere jährliche Strahlenbelastung lag mit einem Millisievert (mSv) weit unter der nach der Strahlenschutzverordnung maximal zulässigen Belastung von 50 mSv. Materialien, die durch die betriebliche Nutzung radioaktiv belastet hätten sein können, wurden auf ihre Aktivierung und Kontaminierung überprüft, bei schwacher und mittlerer Strahlung aussortiert und in Fässern bis zur Endlagerung aufbewahrt. Die Brennelemente waren nach einem Jahr Einsatz verbraucht und wurden bis zu ihrer Endlagerung in den USA in einem Wasserbecken gelagert.

Vorwürfe

Lage des Forschungsreaktors Geesthacht (GKSS) neben dem Kernkraftwerk Krümmel (KKK) gegenüber den Elbmarschen

Die beiden Forschungsreaktoren FRG-1 und FRG-2 werden zusammen mit dem Kernkraftwerk Krümmel oft als Ursache für die signifikante Häufung von Leukämieerkrankungen bei Kindern im Leukämiecluster Elbmarsch zitiert.^[5] Mehrere Untersuchungen konnten aber bisher keine Hinweise dafür liefern, dass eine der Anlagen die Ursache für die Krankheitsfälle sein könnte.^[4]

Im Jahr 2007 stellten Wissenschaftler der University of South Carolina durch eine Analyse von 17 Studien aus sieben Ländern fest, dass sich die Blutkrebsrate bei Kindern mit zunehmender Nähe zu Atomkraftwerken statistisch signifikant erhöht. Die genauen Ursachen für den möglichen Einfluss von Kernkraftwerken auf die Leukämiegefahr sind aber bis heute nicht geklärt.^[6]

Am 12. September 1986 soll bei einem Brand auf dem Gelände des GKSS-Forschungszentrums, der von mehreren Augenzeugen beobachtet wurde, radioaktive Strahlung freigesetzt worden sein. Der damalige Staatssekretär der Landesregierung Schleswig-Holstein Wilfried Vogt (Die Grünen), der daraufhin das Gelände inspizierte, gelangte aber zu der Überzeugung, dass dort kein Unfall stattgefunden habe. Die Einsatzprotokolle der örtlichen Feuerwehr, die genauere Informationen über einen Brandvorfall enthalten hätten können, wurden durch ein Feuer im September 1991 in deren Archiv zerstört.

Eine aus neun Wissenschaftlern bestehende Kommission, die im Auftrag der schleswig-holsteinischen Landesregierung zwischen 1992 und 2004 die Leukämiefälle untersuchte, fand in der Umgebung der beiden kerntechnischen Anlagen millimetergroße Keramikkügelchen, die Uran, Plutonium, Americium und Curium enthielten (sogenannte Pac-Kügelchen). Solche Kügelchen wurden unter anderem als Kugelbrennelemente im Kernkraftwerk THTR-300 in Hamm-Uentrop als Neutronenquellen verwendet. Es wurde vermutet, dass die Pac-Kügelchen bei dem Brand 1986 freigesetzt wurden, was aber vom GKSS-Forschungszentrum und der Landesregierung umgehend bestritten wurde.^[7] Bislang fehlen Belege, dass die Pac-Kügelchen aus einer der beiden Anlagen stammen, beziehungsweise dass es sich überhaupt um Kernbrennstoffpartikel handelt.^[8]

Der atompolitische Sprecher von Bündnis 90/Die Grünen des niedersächsischen Landtags Andreas Meihsies und der Physiker Wolfgang Neumann nahmen im September 2007 Einblick in das Archiv des GKSS-Forschungszentrums. Dabei konnten sie keinen Hinweis auf einen Zusammenhang zwischen einem angeblichen Störfall bei der GKSS und den Leukämiefällen feststellen.^[9]

Siehe auch

• Liste von Kernkraftanlagen
• Liste der Kernreaktoren in Deutschland
• Liste meldepflichtiger Ereignisse in deutschen kerntechnischen Anlagen

Weblinks

• Offizielle Webpräsenz des Forschungsreaktors FRG-1 am GKSS-Forschungszentrum
• Neutronen für die Wissenschaft, Informationsbroschüre zum Forschungsreaktor FRG-1 des GKSS-Forschungszentrums (PDF-Datei; 26,84 MB)

Quellen

1. ↑ Otto Hahn (ehemaliges Forschungsschiff), Stadt-Lexikon Geesthacht
2. ↑ Informationen zum Containerschiff NCS-80, Bundesarchiv
3. ↑ ^{a b} Forschungsreaktor endgültig abgeschaltet, Welt Online vom 28. Juni 2010
4. ↑ ^{a b} Atomkraftwerk wird abgeschaltet, taz vom 24. Oktober 2008
5. ↑ Vertuschter Atomunfall/SuperGAU in der BRD von Detlef zum Winkel, Konkret Heft 12/2004
6. ↑ Erhöhte Leukämiegefahr um Kernkraftwerke, Focus vom 20. Juli 2007
7. ↑ Die Spaltung, Die Zeit vom 25. November 2004
8. ↑ Labor bestreitet verbotene Atom-Experimente, Süddeutsche Zeitung vom 2. November 2004
9. ↑ GRÜNE nach Akteneinsicht bei der GKSS, Pressemitteilung von Bündnis 90/Die Grünen im Niedersächsischen Landtag vom 18. September 2007

Forschungsreaktoren (ohne Unterrichtsreaktoren) in Deutschland

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