Wat is een meltdown

Een meltdown is een kernsmelting. Het is een ongeluk met een kernreactor waarbij de kern van de reactor oververhit raakt en brandstofelementen smelten. Dat kan tot gevolg hebben dat radioactief materiaal vrijkomt, en maakt in ieder geval de reactor onbruikbaar tot de kern is gerepareerd of vervangen.

In een zeer ernstig scenario zou de nucleaire kettingreactie uit de hand lopen en de reactormassa zich door de bodem van het reactorvat en het reactorgebouw heen de grond in smelten. In de gevallen waarin een (gedeeltelijke) kernsmelting daadwerkelijk optrad, was hiervan (nog) geen sprake.

De meeste 'Westerse' reactoren hebben - in tegenstelling tot sommige ontwerpen uit de voormalige Sovjetunie - enkele inherente veiligheidsmechanismen, die ervoor zorgen dat in abnormale omstandigheden de reactor subkritisch wordt en de kettingreactie stopt. Zo is in watergekoelde reactoren het water zowel koelmiddel als moderator, waardoor bij een verlies van koelwater in principe de reactie stopt. Daarnaast is het gebruikelijk dat bij technische storingen of bijv. een aardbeving de reactor zeer snel wordt afgeschakeld[1] (een zogeheten noodstop of scram) door de regelstaven binnen enkele seconden volledig in te brengen, waardoor de reactor 'subkritisch' wordt en de kettingreactie stopt.

Een reactor hoeft echter niet kritisch te zijn (d.w.z. er hoeft geen kettingreactie te lopen) om een meltdown te krijgen. Ook na uitschakelen van de reactor blijft deze nog een aanzienlijke tijd warmte produceren: de kortlevende radioactieve splijtingsproducten leveren nog restwarmte door hun radioactief verval, tot ongeveer 10% van het oorspronkelijke vermogen van de reactor. De reactor moet daarom ook na uitschakeling worden nagekoeld, en bij onvoldoende koeling (bijvoorbeeld in watergekoelde reactoren wanneer de splijtstofelementen gedeeltelijk droog komen te staan) zullen alsnog brandstofelementen kunnen gaan smelten. In een ernstig geval zou de gesmolten kernbrandstof kunnen samensmelten en opnieuw kritisch kunnen worden.

In de praktijk zijn meltdowns daarom vaak opgetreden nádat een reactor al was uitgeschakeld.

VOORBEELDEN

Three Mile Island

Bij het ongeluk met de kerncentrale Three Mile Island bij Harrisburg in de Verenigde Staten was de reactor uitgeschakeld nadat er een probleem gedetecteerd was in het secundaire circuit. Door een probleem met een defecte klep en gebrekkige instrumentatie (waardoor de operators niet konden zien wat er mis was) verdween een groot deel van het koelwater uit het systeem, en smolt een deel van de reactorbrandstof.

Tsjernobyl

De oorzaak van de ramp van Tsjernobyl was geen kernsmelting. Tsjernobyl was een grafietgemodereerde reactor waar de reactie uit de hand liep. Hierdoor nam de temperatuur toe en daarmee de druk, totdat het reactorvat explodeerde. Vervolgens kon ook de restwarmte niet meer afgevoerd worden en het restant van de kern is gedeeltelijk gesmolten. Dat heeft echter weinig bijgedragen aan de omvang van deze ramp, omdat de gesmolten reactorkern niet door de keldervloer heen is geraakt.

Fukushima I

Na de aardbeving Sendai 2011 op 11 maart 2011 werden de vier reactoren van de centrale Fukushima I automatisch afgeschakeld. Nadat de dieselgeneratoren voor de noodkoeling ongeveer een uur hadden gewerkt, vielen deze, ten gevolge van de tsunami, uit, waardoor de reactorkern onvoldoende kon worden gekoeld. Hoewel later met zeewater voldoende koeling kon worden gekregen, bleven problemen aanhouden bij verschillende van de reactoren in het complex. Van twee reactoren wordt vermoed dat de reactorbrandstof gedeeltelijk is gesmolten. Ook ontstonden koelproblemen met splijtstofstaven in een splijtstofbassin waarbij de mogelijkheid ontstond dat in dat open bassin een kernsmelting plaats kon vinden.