Angriff auf Saporischschja: Was hätte geschehen können?

Von Dirk Egelkraut, Dominic Wipplinger und Rainer Klute

In der Nacht zum 4. März 2022 brachten russische Invasionstruppen das ukrainische Kernkraftwerk Saporischschja nach Beschuss unter ihre Kontrolle. In der Geschichte der Kerntechnik ist dieses Ereignis beispiellos. »Diese Nacht hätte das Ende der Ukraine, das Ende Europas sein können«, zeigte sich der ukrainische Präsident Wolodymyr Selenskyj entsetzt und verglich das Geschehen mit dem Reaktorunglück in Tschernobyl. Trifft das zu? Oder dramatisiert Selenskyj die Ereignisse, um Unterstützung durch die NATO zu erhalten? Die Nuklearia erläutert die Geschehnisse, gibt eine sicherheitstechnische Einschätzung ab und fasst weitere Informationen dazu zusammen.

Das Kernkraftwerk Saporischschja verfügt über sechs Reaktoren des Typs WWER-1000/320 mit jeweils 1.000 Megawatt (MW) Leistung. Mit insgesamt 6.000 MW ist es das leistungsstärkste Kernkraftwerk Europas. Vor dem Beschuss waren jedoch nur drei Blöcke am Netz. Block 1 befand sich zu diesem Zeitpunkt abgeschaltet in Revision. Block 2 fuhr in der Nacht des Angriffs auf Eigenbedarf zurück, erzeugte also nur noch genügend Strom, um sich selbst zu versorgen. Block 3 trennte sich um 2:26 Uhr nach einer automatischen Schnellabschaltung vom Netz. Block 4 blieb die ganze Zeit über im Leistungsbetrieb. Die Blöcke 5 und 6 befinden sich in Reserve. Am Tag nach dem Angriff ging Block 2 wieder ans Netz. Den Ablauf des Angriffs selbst haben wir im Anhang dargestellt.

Laut Betreiber Energoatom ist die Strahlungssituation um die Anlage normal. Das Unternehmen appellierte an die Einwohner, keine Iodtabletten einzunehmen.

Was ist dran an einem neuen Tschernobyl?

Es ist also nicht zu dem von Selenskyj beschworenen »zweiten Tschernobyl« gekommen. Wie realistisch wäre das überhaupt gewesen – oder ist es noch?

Vom Beschuss eines Kernkraftwerks geht in der Tat eine ganze Reihe möglicher Gefahren aus. Die unmittelbare Gefahr droht den elektrischen Schaltanlagen der Anlage, also Umspannwerken und Transformatoren, die sich unter freiem Himmel befinden. Geschosse können Stromleitungen, Strommasten oder Transformatoren treffen und damit beschädigen oder gar zerstören.

Verlust der externen Stromversorgung

Eine Beschädigung der Schaltanlage kann dazu führen, dass das Kernkraftwerk seine externe Stromversorgung verliert. Das Kernkraftwerk Saporischschja ist mit seinen sechs Reaktorblöcken eine sehr große Anlage und hat eine entsprechend sehr große Schaltanlage. Deren vollständige Zerstörung ist nur durch gezielten Beschuss möglich. Verirrte Treffer können Schäden anrichten, aber die komplette Zerstörung ist eher unwahrscheinlich.

Die externe Stromanbindung ist für ein Kernkraftwerk und übrigens auch für jedes andere Kraftwerk aus zwei Gründen wichtig. Zum einen speist es darüber den erzeugten Strom ins Netz ein. Zum anderen wird es darüber selbst mit Strom versorgt, wenn es gerade nicht in Betrieb ist. Für ein Kernkraftwerk besitzt die externe Stromanbindung darüber hinaus auch sicherheitstechnische Bedeutung. Wird ein Kernreaktor aus voller Leistung heraus abgeschaltet, findet zwar keine nukleare Kettenreaktion mehr statt, wohl aber jede Menge radioaktive Zerfälle der Spaltprodukte.

Nachzerfallswärme muss abgeführt werden

Dieser Vorgang setzt immer noch nennenswert Wärme frei, die sogenannte Nachzerfallswärme. Unmittelbar nach Abschaltung beträgt sie knapp 7 Prozent der Nennleistung des Reaktors. Die Nachzerfallswärme klingt exponentiell ab, also am Anfang recht schnell, danach langsamer. Nach einer Minute ist sie auf 3 bis 4 Prozent zurückgegangen, nach einer Stunde auf gut 1 Prozent und nach einem Tag auf 0,5 Prozent. Diese Wärme muss abgeführt werden, damit die Brennelemente nicht überhitzen und es zur Kernschmelze kommt. Dazu müssen mittelfristig Pumpen laufen, im Falle eines Druckwasserreaktors wie einem WWER hauptsächlich die Notspeisepumpen. Dazu braucht es Strom, und dazu wiederum braucht es die externe Stromversorgung, die Notstromversorgung oder den Strom von anderen Blöcken des Kraftwerks.

Die externe Stromversorgung kann aber nicht nur durch Krieg, sondern auch durch andere Einwirkungen von außen ausfallen, zum Beispiel Erdbeben oder Überflutungen. Das wird bei der Auslegung eines Kernkraftwerks natürlich bedacht. Für diesen Fall verfügt es daher über Dieselgeneratoren, die dann die Stromversorgung übernehmen. Und da auch ein Dieselgenerator ausfallen kann, gibt es davon nicht nur einen einzigen, sondern gleich mehrere.

Notstromdiesel sichern die Nachkühlung

Für das Kernkraftwerk Saporischschja würde der Ausfall der externen Stromversorgung also bedeuten, dass der Notstromfall eintritt und die Dieselgeneratoren anspringen. Es sind drei je Reaktorblock. Sie haben eine Leistung von jeweils 5,6 MW und für sind für 1.600 Stunden Dauerbetrieb ausgelegt. Der Dieselvorrat für jeden einzelnen Generator reicht für 72 Stunden. Jeder Dieselgenerator liefert genug Strom, um die Nachwärmeabfuhr vollständig allein zu übernehmen. Es müssen also nicht alle drei Notstromdiesel gleichzeitig laufen, sondern es ist möglich, sie nacheinander zu nutzen. Das ist wichtig, wenn sich nicht schnell genug frischer Dieselkraftstoff herbeischaffen lässt. Die Nutzungsdauer verlängert sich dadurch nämlich auf 3 × 72 Stunden = 216 Stunden oder 9 Tage – wertvolle Zeit, um die externe Stromversorgung wiederherzustellen oder Diesel heranzuschaffen.

Ein Fukushima-Szenario, wie es Christoph Pistner für die Tagesschau aufmalte, ist zwar nicht völlig ausgeschlossen, aber kaum zu erwarten. Zumindest haben die russischen Aggressoren bislang nicht die Absicht erkennen lassen, die Anlage gezielt zerstören zu wollen. Solange dies so bleibt, ist die Wahrscheinlichkeit gering, dass »versehentlich« alle elektrischen Zuführungen und die Dieselgeneratoren zerstört werden oder leer laufen, bevor Gegenmaßnahmen getroffen werden. Dies wird auch durch die große räumliche Entfernung und die Lage der Gebäude und Schaltanlagen zueinander begünstigt. Dieses Szenario stellte tatsächlich eher die geringste Gefahr für die Anlage dar. Und für den Fall einer beabsichtigten Zerstörung würde dies einige Stunden Dauerbeschuss erfordern.

Nachkühlung auch passiv durch Naturumlauf möglich

Speziell bei den WWER-1000-Druckwasserreaktoren, die in Saporischschja zum Einsatz kommen, kommt ein weiterer Aspekt hinzu: Durch sein großes Wasservolumen kann die Nachkühlung auch durch einen Naturumlauf im Primärsystem und durch eine dauerhafte Druckentlastung der Dampferzeuger zur Atmosphäre über einige Tage hinweg sichergestellt werden. Diese Funktion hat bereits die Vorgängerbaulinie WWER-440 in realen Störfallsituationen bewiesen, beispielsweise im Kernkraftwerk Mezamor im Jahr 1982.

Was hält das Containment aus? Was nicht?

Eine andere Gefahr, die von einem Beschuss ausgeht, ist die Beschädigung von Gebäuden, insbesondere eine Beschädigung des Containments, des Sicherheitsbehälters des Reaktors. Das Containment erfüllt zwei Aufgaben: Zum einen schützt es den Kernreaktor in seinem Inneren vor Einwirkungen von außen, zum Beispiel einen Flugzeugabsturz. Zum anderen schützt es die Umwelt vor den Auswirkungen einer Kernschmelze beziehungsweise vor radioaktiven Freisetzungen. Das Containment ist luftdicht ausgeführt. Bei einem schweren Unfall, bei dem radioaktive Stoffe freigesetzt werden, nimmt das Containment diese auf. Der Schaden bleibt dadurch auf die Anlage beschränkt und zieht nicht die Umgebung in Mitleidenschaft.

Das Spannbetoncontainment der Reaktorblöcke des Kernkraftwerks Saporischschja besitzt eine Stärke von 1,20 Metern und ist sehr robust gegen Einwirkungen von außen. Im Zuge des Angriffs durch die russischen Truppen wurde das Kraftwerk, soweit bekannt, nur mit Maschinengewehren und Maschinenkanonen von Schützenpanzern beschossen. Solche Waffen können diese Strukturen kaum schwer beschädigen. Schwerere panzerbrechende Geschosse, etwa Panzerkanonen oder Geschosse mit Hohlladungen, können eventuell kleine Löcher in das Gebäude schlagen und das Containment undicht machen, aber kaum Strukturen im Inneren ernsthaft beschädigen. Hochexplosive Geschosse können das Containment eventuell durch vielfachen Beschuss an derselben Stelle durchdringen. So etwas würde freilich Absicht voraussetzen.

Beschädigtes Containment bedeutet nicht Austritt von Radioaktivität

Um das Containment gezielt mit einem einzelnen Treffer schwer zu beschädigen, wären schwere, bunkerbrechende Geschosse oder Fliegerbomben (»Bunker Buster«) nötig. Im Gegensatz zu normalen Geschossen explodieren diese nicht beim Aufprall, sondern brechen zuerst das Material – je nach Waffe bis zu 3 Meter starke Wände auch im Erdreich – und explodieren danach. Solche Waffen kamen beim Angriff auf Saporischschja nicht zum Einsatz. Das Durchschlagen des Containments, und damit der Verlust einer der Sicherheitsbarrieren gegen den Austritt von radioaktiven Stoffen, war durch den Beschuss mit konventionellen Waffen daher nicht zu erwarten.

Doch selbst ein Durchschlagen des Containments bedeutet noch lange nicht, dass radioaktive Stoffe austreten. Denn die befinden sich nur innerhalb des Primärkreislaufs, also Reaktor, Dampferzeuger und Rohrleitungen. Solange der Primärkreislauf intakt ist, kann die Nachwärme über den oben genannten Naturumlauf über die Dampferzeuger abgeführt werden.

Schutz deutscher Kernkraftwerke gegen Angriffe

Die Untersuchung derartiger Szenarien ist nicht neu. In Bezug auf die deutschen Kernkraftwerke (P. Laufs: Reaktorsicherheit für Leistungskernkraftwerke, ISBN 9783642306549, S. 363, 364, 385, 386) werden seit 1969 Studien durchgeführt mit dem Ziel, die Kernkraftwerke gegen Einwirkungen von außen entsprechend auszulegen, darunter auch Angriffe mit konventionellen Waffen. So hatte man 1974 beschlossen, einzelne Subsysteme gebunkert in einem Notspeisegebäude unterzubringen, sodass auch etwas schwerere konventionelle Geschosse abgefangen werden können.

Auch die Kuppel und der angehängte »Rucksack« eines deutschen Druckwasserreaktors sowie das Einlaufbauwerk für Kühlwasser aus dem Fluss sind gegen Einwirkungen von außen ausgelegt. Bei deutschen Druckwasserreaktoren muss man außerdem zwischen der Stahlbetonkuppel und dem eigentlichen Containment unterscheiden: Die Kuppel ist die äußere Barriere gegen Einwirkungen von außen. Das sogenannte Volldruckcontainment ist eine kugelförmige Stahlhülle innerhalb der Kuppel. Sie besitzt einen gewissen Abstand zur Betonhülle. Der Vorteil: Sollte die Integrität der Stahlbetonkuppel durch eine Einwirkung von außen verletzt sein, heißt dies noch lange nicht, dass auch die innenliegende Stahlkugel beschädigt ist.

Selbst wenn durch induzierte Erschütterungen (Trümmerteile schlagen gegen die Stahlkugel) ein kleines Leck im Primärkreislauf entsteht, kann dies mit den Systemen in den gebunkerten Gebäuden sicher beherrscht werden, ohne dass radioaktive Stoffe austreten. Diese Auslegung betrifft auch die erst kürzlich abgeschalteten Kernkraftwerke in Deutschland und die noch laufenden Anlagen. Die Dokumente dazu sind allerdings aus naheliegenden Gründen unter Verschluss, ebenso die Vorgaben der Reaktorsicherheitskommission.

Tschernobyl ausgeschlossen, Fukushima unwahrscheinlich

Mit diesen Annahmen und den Auslegungen des Kernkraftwerks Saporischschja ist der Pfad zu einem Unfall wie in Tschernobyl nicht gegeben. Selbst wenn es in einen oder mehreren Reaktoren der Anlage zu einem schweren Unfall kommen sollte, kann man von einer wesentlich geringeren Freisetzung radioaktiver Stoffe ausgehen mit einer kleinräumigen Verteilung.

Warum wäre das so? Aus mehreren Gründen: In Tschernobyl kam es bei der Havarie des dort eingesetzten Reaktortyps RBMK-1000 nicht einfach »nur« zu einer Kernschmelze, sondern zu einer Leistungsexkursion mit Kernzerlegung. Außerdem verfügte der Reaktor über keinerlei Containment, das umherfliegende Reaktorbestandteile und radioaktive Stoffe zurückgehalten hätte. Vielmehr wurde der Reaktor an der offenen Luft zerstört, und durch den brennenden Graphitstaub die Verteilung durch die Luft begünstigt.

Doch sogar der Tschernobyl-Unfall ist nicht mit der Explosion einer Atombombe zu vergleichen. Das lässt sich leicht an den Folgen erkennen: Während das Tschernobyl-Unglück Reaktorgebäude 4 zerlegte, radierten die Atombomben von Hiroshima und Nagasaki ganze Städte aus. Eine Nuklearexplosion ist in einem Kernkraftwerk aus physikalischen Gründen völlig unmöglich.

Insgesamt zeigt sich, dass die Aussage von Präsident Selenskyj äußerst stark übertrieben war. Es droht weder ein zweites Tschernobyl noch eine Gefährdung für ganz Europa.

Robert Kelly: Russland will Kontrolle der Stromversorgung

Der ehemalige IAEA-Inspektor Robert Kelly sieht das ähnlich. Er äußerte in einem Euronews-Interview, dass zwar der Beschuss sehr ernst war, die Gefahr für einen schwerwiegenden nuklearen Unfall dennoch sehr gering sei. Ein zweites Tschernobyl schließt Kelly aus, für einen möglichen Fukushima-Unfallverlauf sieht auch er nur ein sehr geringes Risiko. Zum strategischen Wert der Einnahme von Kernkraftwerken meint Kelly: »Wenn man die Kernkraftwerke abschaltet, fallen 50 Prozent des Stroms im Land weg. Die Bevölkerung soll dadurch sehr stark getroffen werden. Es geht darum, eine Belagerung von innen zu schaffen.«

Rechtliche Bewertung

Der US-Botschafter in Kiew nannte den Beschuss ein Kriegsverbrechen. In der Tat verbietet Artikel 56 des Zusatzprotokolls der Genfer Konvention den Angriff auf Staudämme, Deiche und Kernkraftwerke:

»Anlagen oder Einrichtungen, die gefährliche Kräfte enthalten, nämlich Staudämme, Deiche und Kernkraftwerke, dürfen auch dann nicht angegriffen werden, wenn sie militärische Ziele darstellen, sofern ein solcher Angriff gefährliche Kräfte freisetzen und dadurch schwere Verluste unter der Zivilbevölkerung verursachen kann.«

Ob sich die Einnahme des Kernkraftwerk Saporischschja juristisch tatsächlich als Kriegsverbrechen darstellen lässt, könnte strittig sein. Russland könnte sich darauf berufen, das eigentliche Kernkraftwerk gar nicht angegriffen zu haben. Durch den Beschuss des Trainingszentrums im Außenbereich der Anlage und den Brand dort sind jedenfalls keine »gefährlichen Kräfte« freigesetzt worden. Andererseits wurde aber auch das Verwaltungsgebäude beschossen, das auf dem inneren Kernkraftwerksgelände liegt; außerdem wurden Geschosse im Trockenlager gefunden, ebenfalls innerhalb der Anlage. In Schussrichtung des Trainingszentrums lag direkt dahinter die Schaltanlage des Kernkraftwerks. Auch die Verbindungsgänge zwischen den Blöcken nahmen Schaden durch den Beschuss.

Internationale Reaktionen

Im UN-Sicherheitsrat verurteilten mehrere Staaten die Angriffe auf das KKW Saporischschja. Die US-Botschafterin bei den Vereinten Nationen, Linda Thomas-Greenfield, nannte den Beschuss des Kernkraftwerks durch russische Truppen »unglaublich rücksichtslos und gefährlich.«

Der Generaldirektor der Internationalen Atomenergiebehörde (IAEA), Rafael Mariano Grossi, forderte die russische Seite auf, weitere Angriffe auf Kernkraftwerke zu stoppen. In einer Pressekonferenz zeigte sich Grossi sehr besorgt. Das Abfeuern von Geschossen stelle einen fundamentalen Verstoß gegen das Prinzip der physischen Integrität von Nuklearanlagen dar. Diese müssten dauerhaft in einem sicheren Zustand gehalten werden.

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Anhang: Zusammenfassung der Geschehnisse

Um 17:00 Uhr des 3. März 2022 erreichte der Militärkonvoi der russischen Truppen die Zufahrtsstraße zu Enerhodar am ehemaligen Checkpoint der Stadt. Diese Straße ist der einzige Zugang zur Stadt und zum Kernkraftwerk Saporischschja. Einwohner schlossen sich bereits am 2. März zusammen und errichteten eine Barrikade aus verschiedenen Materialien und schweren Fahrzeugen. Das russische Militär konnte aber die Stadt innerhalb von sechs Stunden durch starken Beschuss einnehmen. Gegen 22:30 Uhr setzte der Konvoi seinen Weg zum Kernkraftwerk Saporischschja fort.

Üblicherweise sind Nuklearanlagen in Osteuropa durch Abordnungen des Militärs und der Polizei geschützt. Dies ist historisch gewachsen und wird heute noch in den meisten Ländern des ehemaligen Ostblocks so praktiziert. Die ukrainischen Kernkraftwerke werden durch die Nationale Polizei der Ukraine und die Nationalgarde bewacht und geschützt; Letztere ist eine militärische Abordnung der innerukrainischen Truppen.

Russische Truppen vor dem Kernkraftwerk

Gegen 0:00 Uhr standen die russischen Truppen vor dem Checkpoint des Kernkraftwerks und sammelten sich langsam, weitere Fahrzeuge rückten nach. Um 0:15 Uhr eröffneten die Truppen das Feuer auf die ukrainischen Verteidiger auf der Zufahrtsstraße der Anlage. Um 0:45 Uhr schoss das russische Militär dann auch auf die durch die Nationalgarde bewachte Kernkraftanlage mit mehreren Feueroffensiven. Gegen 1:30 Uhr zündeten die russischen Streitkräfte Gefechtsfeldbeleuchtung. Das ist eine Ausleuchtung des Gebiets durch Leuchtgeschosse mit Fallschirmen. Sie begleitete das Landen von Fallschirmjägern.

Schäden

Durch den Beschuss brach ein Feuer im angrenzenden Trainingsgebäude aus, das noch vor dem eigentlichen, umzäunten Kraftwerksgelände liegt. In diesem Trainingszentrum befindet sich ein Nachbau des Reaktors mit einem der vier Primärkreisläufe inklusive Dampferzeuger, außerdem Labore und Schulungsräume. Die Feuerwehr konnte den Brand zunächst nicht löschen, da das russische Militär sie nicht passieren ließ. Gegen 2:30 Uhr, als die letzten Schusswechsel eingestellt wurden, durfte die Feuerwehr zum Brandherd vordringen.

Wie Energoatom später mitteilte, wurde das Reaktorgebäude von Block 1 beschädigt. Außerdem hatten zwei Artilleriegeschosse das Trockenlager für abgebrannte Brennelemente getroffen. Ab dem 4. März sichtete das Personal die Schäden an den einzelnen Systemen und Gebäuden. Allerdings ist dies nach Aussage von Energoatom sehr schwierig, da nicht alle Teile des Kraftwerksgeländes frei zugänglich sind.

Energoatom teilte zudem mit, dass die Fernwärmeleitung vom Kernkraftwerk in die Stadt Enerhodar beschädigt war und daher die Stadt nicht mit Wärme versorgt werden konnte. Dieser Schaden wurde im Lauf des 5. März repariert.

Übernahme der Anlage

Gegen 4:30 Uhr beschossen die Belagerer die Anlage erneut, um die Kontrolle zu erzwingen. Um 7:30 Uhr meldete Energoatom, die russischen Truppen hätten die Kontrolle des Checkpoints und des Verwaltungsgebäudes übernommen. Um 9:00 Uhr wurde der Schichtwechsel organisiert, nachdem das Anlagenpersonal zuvor mehr als 24 Stunden lang in der Anlage den Betrieb aufrechterhalten hatte. Stressbedingt mussten mehrere Mitarbeiter medizinisch betreut werden. Der routinemäßige Schichtwechsel ist seit dem 5. März wiederhergestellt.

Bei den Kampfhandlungen wurden laut Energoatom drei Kräfte der ukrainischen Nationalgarde getötet und zwei weitere verwundet. Eine davon befindet sich in kritischem Zustand. Ein Panzer der russischen Invasoren wurde zerstört. Angestellte des Kernkraftwerks wurden nicht verletzt.

Anmerkung: Als Primärquelle haben wir den offiziellen Telegram-Kanal des Betreibers Energoatom verwendet: https://t.me/energoatom_ua. Wie Energoatom selbst mitteilte, wurde die Internetpräsenz des Unternehmens am 4. März durch Hackerangriffe manipuliert. Energoatom rief deshalb dazu auf, den Telegram-Kanal des Unternehmens zu nutzen. Aufgrund weiterer Cyberangriffe und der Verbreitung von Falschinformationen durch die Hacker schaltete das Unternehmen die Website am 5. März vollständig ab.

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Titelbild: Kernkraftwerk Saporischschja. Quelle: Kernkraftwerk Saporischschja

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