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Kernforschungszentrum Nyŏngbyŏn

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Kernforschungszentrum Nyŏngbyŏn
Standort
Land Flag of North Korea.svg Nordkorea
Provinz P'yŏngan-pukto
Ort Nyŏngbyŏn
Koordinaten 39° 47′ 50″ N, 125° 45′ 21″ OTerra globe icon light.png 39° 47′ 50″ N, 125° 45′ 21″ O
Zentrumdetails
Gründung 1960
Gesellschaft Nyŏngbyŏn Nuclear Centre
Kompetenzen Reaktorentwicklung
Hauptforschungsfelder Kernwaffen, Reaktoren, Nuklearphysik
Finanzierung/Träger Staatlich

Das Kernforschungszentrum Nyŏngbyŏn (in Nordkorea 녕변 [Nyŏngbyŏn], in Südkorea 영변 [Yŏngbyŏn]) befindet sich nahe der Stadt Nyŏngbyŏn in der Demokratischen Volksrepublik Korea. Die Anlage bildet das zentrale Forschungszentrum für nukleare Angelegenheiten aller Art, sowohl ziviler, als auch militärischer, in Nordkorea. Das Forschungszentrum besteht aus mehreren Kernreaktoren und Wiederaufarbeitungsanlagen, sowie anderen kerntechnischen Einrichtungen. Obwohl das Zentrum vornehmlich zur Entwicklung einer nordkoreanischen Kernwaffe gedient hatte, wurde das Forschungszentrum nach dem Ende des Programms reorganisiert und richtete sich auf die Entwicklung von zivilen Kernreaktoren aus. Aufgrund der Reaktivierung des Kernwaffenprogramms im Jahr 2013 steht der militärische Bereich wieder auf der Agenda.

Geschichte

Im Rahmen eines Treffen der Führungen mehrerer kommunistischer Länder im März 1956 in Moskau in der Sowjetunion, unterzeichneten 11 Länder am 26. März 1956 ein Abkommen über den Aufbau von Kernforschungszentren in diesen Vertragsstaaten, sowie dem Bau des Referenzzentrums in Dubna nahe Moskau in der Sowjetunion. Auf der Basis des Kernforschungszentrum Dubna sollten die unterzeichneten Staaten nukleare Forschungstechnologien erwerben können.[1] Primärziel war es allerdings einen sozialistischen Pendant zum CERN zu errichten.[2] Auf dieser Basis unterzeichnete Nordkorea zusammen mit der Sowjetunion im Jahr 1960 einen Vertrag über den Aufbau des ersten nordkoreanischen Kernforschungszentrum nahe Nyŏngbyŏn, das neben einem Forschungsreaktor, baugleich mit dem in Dubna (IRT-2000), auch Physik- und Isotopenlabore sowie ein Betatron umfassen sollte.[3] Ab 1961 wurde das Kernforschungszentrum errichtet und bis 1964 fertiggestellt.[4] Innerhalb dieses Zeitraums wurde am 1. März 1963 mit dem Bau des Forschungsreaktors IRT-2000 begonnen, der allerdings erst nach der Vollendung des Forschungszentrums am 15. August 1965 in Betrieb ging.[5]

Bis 1979 erweiterte Nordkorea das Forschungszentrum um einen weiteren Reaktor, Nyŏngbyŏn-2, der als eine Art Versuchskernkraftwerk dienen sollte, und bis 1986 in Betrieb ging.[6] Dazwischen ging eine Brennelementfertigungsanlage im Jahr 1983 in Betrieb, die den Erstkern für den Reaktor herstellte.[7] Ab 1985 folgte der große Ausbau der Anlage um einen weiteren Reaktor, Nyŏngbyŏn-3[8] und einer großen Wiederaufbereitungsanlage.[9] Mit dem Bau der Wiederaufbereitungsanlage, der offiziell von den Staatsmedien bekanntgegeben wurde, gab es erstmals 1986 Bedenken, dass Nordkorea an der Entwicklung von Kernwaffen arbeite.[10] Die ab 1979 errichtete Brennelementfertigungsanlage wurde 1987 in Betrieb genommen.[11] Der Bau von Nyŏngbyŏn-3[8] und der großen Wiederaufbereitungsanlage[9] wurden 1994 storniert, ebenso wurde die Brennelementfertigungsanlage[11] und Nyŏngbyŏn-2 bis auf weiteres stillgelegt.[6] Grund hierfür war ein Abkommen mit den Vereinigten Staaten von Amerika über das Einfrieren des nordkoreanischen Nuklearprogramms bis auf Weiteres.

2003 reaktivierte Nordkorea sein Nuklearprogramm, setzte es von 2007 an aus und reaktivierte es 2013 erneut. Darunter fallen auch eine seit 2010 in Betrieb befindliche Urananreicherungsanlage, ein ziviler Leichtwasserreaktor, sowie der weitere Betrieb des militärisch genutzten Reaktors Nyŏngbyŏn-2.

Das Forschungszentrum dient primär zur Erforschung von Nukleartechnologien aller Art, vornehmlich aber von Reaktoren und der Etablierung eines Brennstoffkreislaufs. Die politische Führung missbraucht den Komplex auch für den Bau von Kernwaffen, deren Entwicklungshoheit aber beim Kernforschungszentrum Pjöngjang liegt.

Anlagenteile

Das Kernforschungszentrum Nyŏngbyŏn besteht nicht aus einem großen Areal, sondern aus mehreren einzelnen Geländen, die mehrere Kilometer auseinander liegen, allerdings alle am Fluss Kuryong. Eine Übersicht aller Anlagen am Kernforschungszentrum ist in der folgenden Tabelle mit ihrem jeweiligen Status aufgelistet:

Anlage Status Bemerkung
Nyŏngbyŏn-1 In Betrieb Nur 60 Tage im Jahr in Betrieb für jeweils 2 Stunden
Nyŏngbyŏn-2 In Betrieb Für Plutoniumerzeugung
Nyŏngbyŏn-3 Bau storniert Wird demontiert
Nyŏngbyŏn-4 Im Bau Betrieb gegen Jahresbeginn 2014
Prototyp BE-Fertigung In Betrieb Wurde renoviert
Große BE-Fertigung Stillgelegt Wurde umgebaut
Wiederaufarbeitungsanlage Bau storniert Eine von zwei Linien wurde fertiggestellt, allerdings stillgelegt
Anreicherungsanlage In Betrieb Anreicherung auf 3,5 % für Nyŏngbyŏn-4

Reaktoren

Die Anlage besteht aus vier Reaktoren, die sich in unterschiedlichen Stadien befinden. Unter ihnen befinden sich zivil, als auch militärisch genutzte Reaktoren.

Nyŏngbyŏn-1 - IRT-2000

Der IRT-2000 (aufgrund einer technischen Modernisierung bzgl. seiner Leistung nur IRT-2M) ist ein Wasserbeckenreaktor der leichtes Wasser als Kühlmittel und Moderator nutzt. Die Anlage wurde am 15. August 1965 erstmals kritisch gefahren und befindet sich seither in Betrieb.[5] Der Block hatte ursprünglich bei der Inbetriebnahme eine Leistung von 2 MWth, die 1974 auf 4 MWth angehoben wurde und 1980 auf 8 MWth verdoppelt wurde. Betrieben wurde der Block ab seiner Inbetriebnahme mit mäßig angereicherten Uran (MEU), das prozentual etwa einen 10 prozentigen Anteil an spaltbarem Uran aufwies. Schrittweise wurde der Kern allerdings auf hochangereicherstes Uran (HEU) umgestellt,[12] was bis 1974 so geschah. Danach wurde die Anreicherung wieder schrittweise auf das heutige Niveau von 36 % reduziert. Für den Betrieb des Blocks sind insgesamt 20 Personen beschäftigt, von denen 16 Personen als Operatoren dienen. Verwendet wird der Reaktor zur Isotopenerzeugung und Bestrahlung von Elementen.[5] Bis 1973 lieferte die Sowjetunion den Brennstoff für den Reaktor, im Jahr 1977 wurde der Forschungsreaktor der Aufsicht der IAEA unterstellt. Nachdem 1992 ein Sicherheitsabkommen mit der IAEA ratifiziert wurde gab Nordkorea bekannt, dass man 1975 aus dem Block rund 300 Milligramm an Plutonium extrahierte. Aufgrund der Tatsache, dass Nordkorea keinen neuen Brennstoff mehr für den Block erhält, ist die Betriebszeit des Blocks stark beschränkt:[12] Der Block kann innerhalb von 20 Wochen im Jahr jeweils drei Tage lang für zwei Stunden betrieben werden.[5] Das im Jahr 1994 zwischen Süd- und Nordkorea ausgehandelte Abkommen über das Einfrieren des nordkoreanischen Nuklearprogramms betraf in dieser Form nicht den IRT-2000, da der Block nur zu Forschungszwecken dient und nicht für den militärischen Gebrauch genutzt werden kann.[12]

Nyŏngbyŏn-2 - 5 MWel Reaktor

Nyŏngbyŏn-2 am 14. Februar 2008

Mit dem Bau von Nyŏngbyŏn-2 wurde 1979 begonnen. Der Block wurde in den ersten Jahren offiziell als Versuchskernkraftwerk Nr. 1 bezeichnet und wird als Kopie der im Kernkraftwerk Calder Hall zum Einsatz kommenden Magnox-Reaktoren bezeichnet.[6] Äußerlich fällt der Zusammenhang wenig auf, da der Block völlig anders aufgebaut ist als die Blöcke in Calder Hall. Allerdings gibt es tatsächlich einen Magnox-Reaktor in Japan, der nicht nur technisch, sondern auch äußerlich der Anlage in Nyŏngbyŏn gleicht. Der erste Block am Kernkraftwerk Tōkai wurde in den 1960ern als modifizierter Magnox-Block nach Japan exportiert und lieferte von 1965 bis 1998 Elektrizität. Hinsichtlich des Erscheinungsbildes und der Maße sind die Blöcke bis auf Abweichungen identisch, auch ist die Ausrichtung der Gebäude hinsichtlich der Himmelsrichtung exakt identisch, weswegen es die Theorie gibt, dass Nyŏngbyŏn-2 eine Kopie des Kernkraftwerks Tōkai sei.[13] Von offizieller Seite wird diese Theorie gestützt, da Japan einer der Hauptlieferanten des nordkoreanischen Nuklearprogramms war, dessen Pläne und Komponenten über schwarze Kanäle über Taiwan nach Nordkorea gebracht wurden.[14]

Bereits im April 1982 entdeckten die Vereinigten Staaten von Amerika auf einer Satellitenaufnahme den in Bau befindlichen Reaktor und einen Reaktorbehälter.[15] Der Bau des Reaktors wurde erstmals 1985 offiziell bekanntgegeben und erklärt, dass es sich um einen größeren Forschungsreaktor handle. Die Volksrepublik China unterstützte den Bau des Blocks im Rahmen eines im Januar 1985 unterzeichneten Abkommens über die ökonomische Hilfeleistung und Zusammenarbeit beider Länder.[16] Bis 1986 konnte der Block in Betrieb genommen werden. Primärzweck des Reaktors war die Energieerzeugung. Die IAEA war allerdings dem gegenüber skeptisch, da der Reaktor theoretisch zur Gewinnung von waffenfähigen Plutonium verwendet werden konnte.[6] Nordkorea bekräftigte die friedliche Absicht allerdings bereits 1985 mit dem Beitritt zum Kernwaffensperrvertrag.[17] Im Oktober 1987 fuhr der Block erstmals im Volllastbetrieb.[15] Im Jahr 1989 wurde der Reaktor erstmals abgeschaltet,[6] offiziell zur Entnahme von 86 Brennelementen, die im Rahmen einer Bestrahlung auf ihre Integrität untersucht werden sollten. Auf Anfrage der IAEA erklärte Nordkorea, dass es sich dabei um eine Routineprüfung handle, was die IAEA später auch so akzeptierte. Der Stillstand belief sich auf 70 bis 100 Tage. Nach Angaben einiger Quellen habe Nordkorea die entnommenen Brennelemente später aufbereitet und rund 13 Kilo an waffenfähigem Plutonium entnommen.[15] Nordkorea teilte der IAEA lediglich mit, dass man 90 Gramm Plutonium aus den Brennelementen aufarbeiten konnte.[6] Diese Informationen wurden während einer 1992 durchgeführten Untersuchung seitens der IAEA bei einer Routineinspektion der Organisation in Nyŏngbyŏn bekannt. Ebenso fuhr Nordkorea den Reaktor 1990 für 30 Tage und 1991 für 50 Tage mit verringerter Leistung weshalb man annahm, dass Brennstoff entnommen und wiederaufbereitet wurde.[15]

Im April 1994 wurde der gesamte Brennstoff im Reaktor ersetzt. Es wurde geschätzt, dass der Brennstoff rund 17 bis 40 Tonnen waffenfähiges Plutonium enthalte. Nordkorea informierte die IAEA entsprechend über diese Operation, die einige Brennelemente aus dem Reaktor zur Untersuchung abzweigen wollte. Grund hierfür war, dass die IAEA nachprüfen wollte wie lange die Brennelemente im Reaktor verweilten, ob sie wirklich nach Angabe von Nordkorea seit 1986 geladen und 1987 genutzt wurden, oder ob diese getauscht wurden. Zwischen Mai und Juni 1994 wurde wieder Brennstoff aus dem Reaktor entnommen, der bei einer Wiederaufbereitung genug Plutonium für mehrere Kernwaffen hätte bereitstellen können. US-Experten hielten die Annahme einer militärischen Nutzung für den Bau einer Kernwaffe für eher unwahrscheinlich. Das Entfernen der Brennelemente erfolgte allerdings außerhalb der mit der IAEA vertraglich festgesetzten Sicherheitsvorschriften. Auf Anfrage der IAEA gestattete Nordkorea zwei Arbeitern bei dem Entladevorgang anwesend zu ein, allerdings keine Untersuchung der Brennelemente.[15] Die Vereinigten Staaten von Amerika reagierten sehr aggressiv auf die Entfernung des Brennstoffs ohne direkte Überwachung seitens der IAEA, was beinahe zu einem militärischen Konflikt geführt hätte.[6] Am 3. Juni 1994 erklärte der Direktor der IAEA, Hans Blix, das von den rund 8000 Brennelementen nur noch 1800 Brennelemente im Reaktor geblieben waren.[15] Erst im Oktober 1994 konnte US-Präsident Jimmy Carter mit Kim Il Sung eine Einigung erzielen, in der Nordkorea dazu bewegt werden konnte sein Nuklearprogramm einzufrieren, wofür das Land im Gegenzug Rohstofflieferungen und zwei Leistungsreaktoren erhalten werde. Die aus dem Reaktor entladenen Brennelemente wurden anschließend in Behälter in Nyŏngbyŏn eingelagert.[6] Aufgrund dieser Operation konnte der Brennstoff und dessen Alter nicht mehr nachgewiesen werden.[15] Durch das Abkommen wurde der Reaktor bis auf weiteres außer Betrieb gesetzt.

Reaktorabdeckung des Blocks

Im Oktober 2002 konfrontierten die USA Nordkorea mit einem Urananreicherungsprogramm, das seitens Nordkorea in Arbeit gewesen sei, und daher das Abkommen über die Hilfslieferungen, welche im Gegenzug zum Stopp des Nuklearprogramms versprochen wurden, unwirksam sei.[6] Entsprechend dieser Konfrontation kündigte Nordkorea an Weihnachten, dem 24. Dezember 2002 an, Nyŏngbyŏn-2 wieder mit frischen Brennstoff zu beladen und dieser innerhalb von einem bis zwei Monaten wieder in Betrieb gehen werde. Die IAEA vermutete am 26. Dezember, dass bis Ende Februar 2003 der Block wieder in Betrieb gehen könnte.[15] Im Rahmen der Reaktivierung des Reaktors kündigte Nordkorea an aus dem Kernwaffensperrvertrag auszutreten.[6] Am 27. Februar 2003 ging der Block wieder in Betrieb.[15] Eine nicht offizielle Delegation besuchte im Januar 2004 Nyŏngbyŏn und erklärte am 8. Januar, dass die 8000 entladenen Brennelemente aus dem Abklingbecken zur Wiederaufarbeitungsanlage gebracht wurden um das Plutonium zu extrahieren. Bei der Entnahme aus den Lagerbehältern stellte Nordkorea fest, dass rund die Hälfte der Behälter der US-Firma Leckagen aufwiesen, während die koreanischen Behälter dicht blieben. Der Reaktor befand sich zu diesem Zeitpunkt ohne Probleme im Volllastbetrieb. Nordkorea erklärte allerdings, dass man mit dieser Kernladung so lange fahren wollte, wie diese halten würde. Der Betrieb des Reaktors sollte allerdings auf Basis der Entwicklung des Konflikts mit den Vereinigten Staaten von Amerika betrieben werden. Am 18. April 2004 wurde der Block für die Entfernung des Brennstoffs abgeschaltet. Bei einem Besuch einer südkoreanischen Delegation im April 2005 in Nyŏngbyŏn erklärte diese, dass rund 6 Kilo neues Plutonium erzeugt worden waren und sich noch im Kern befanden, die in naher Zukunft extrahiert werden sollten. Die Ladeaktion war zu diesem Zeitpunkt allerdings bereits beendet worden.[15] Der Brennstoff aus dieser Kernladung wurde noch im Jahr 2005 wieder aufgearbeitet und das Plutonium extrahiert.[6]

Im Rahmen der 2007 stattgefundenen Sechs-Partein-Gespräche gab es ein Übereinkommen den Block wieder abzuschalten und den Brennstoff zu entfernen. Als symbolische Geste wurde im Jahr 2008 der Kühlturm des Blocks gesprengt. Nach der Verurteilung des Kernwaffentests seitens der Vereinten Nationen im April 2009 drohte Nordkorea den Block wieder zu reparieren und in Betrieb zu nehmen. Satellitenaufnahmen vom 10 August 2009 zeigten jedoch, dass Nordkorea keine Arbeiten am Block oder am Kühlturm vornahm. Im November 2010 konnte auch eine US-Expertendelegation bestätigen, dass der Block nicht in Betrieb sei, teilten aber mit, dass der Block lediglich abgeschaltet sei und fortwährend gewartet werde. Am 2. April 2013 gab Nordkorea seine Intention bekannt den Block wieder in Betrieb zu nehmen, im Rahmen einer Reaktivierung aller Nuklearanlagen in Nordkorea. Im März 2013 konnte Satellitenaufnahmen nachweisen, dass der Sekundärkreislauf des Blocks vom Standort des ehemaligen Kühlturms an das Kühlwasserpumpenhaus von Nyŏngbyŏn-4 angeschlossen wurde. Dies ist einer der wichtigen Schritte gewesen für die Wiederinbetriebnahme des Blocks.[6] Auf einer Satellitenaufnahme vom 31. August 2013 konnte Dampf aus dem anliegenden Turbinengebäude nachgewiesen werden, wonach man vermutete, dass der Block bereits wieder in Betrieb sei.[18] Die Rücklaufleitung aus dem Block in den anliegenden Fluss Kuryong wurde fertiggestellt und aktuelle Satellitenaufnahmen vom Dezember 2013 zeigen Anzeichen, dass aufgrund des daraus zurückgeführten Wassers der Block wieder in Betrieb ist.[19]

Aufgrund des Hochwassers vom Juli 2013 schien es allerdings Probleme aufgrund des angeschwemmten Schlamms zu geben. Die Zisterne des Reaktors wurde vollständig vom Schlamm vergraben. Man vermutet deshalb, dass der Reaktor im Frühjahr 2014 nur mit halber Leistung fahren konnte. Die Leitungen des alten Kühlturms, die an das Kühlsystem des ELWR angebunden wurden, dienten daher als sekundäres Kühlsystem zur Sicherung der Wärmeabfuhr. Im Januar 2014 wurde die Zisterne wieder freigelegt. Satellitenaufnahmen zeigten, dass der Reaktor sich in verschiedenen Betriebsmodi befand. So wurde am 3. Februar festgestellt, dass Dampf aus dem Sekundärsystem abgelassen wurde, was auf ein Abfahren hindeutete. Am 9. Februar konnte nachgewiesen werden, dass der Reaktor nicht in Betrieb war, da durch den leichten Schneefall der vorherigen Tage dieser auf dem Dach des Reaktorgebäudes liegen blieb. Als zweiter Indikator konnte bei der Kühlwasserrückleitung festgestellt werden, dass der Fluss an der Stelle zugefroren war. Am 13. Februar konnte hingegen wieder eine Schneeschmelze und heißes Kühlwasser nachgewiesen werden, woraufhin schlussgefolgert werden konnte, dass er sich wieder in Betrieb befindet.[20]

Technische Details
Kartogramm des Reaktorkerns von innen nach außen:
      - 5 Leistungsdetektoren
      - 24 Brennstoffkanäle mit Steuerstäbe
      - 40 Brennstoffkanäle mit on-load-wechsel
      - 16 Lokalmesslanzen
      - aktiver Reaktorteil
      - 12 unbesetzte Steuerstabkanäle

Bei dem Reaktor handelt es sich um einen gasgekühlten und graphitmoderierten Druckröhrenreaktor, der dem MAGNOX-Design stark ähnelt. Die 97 Vertikal angeordneten Kanäle des Reaktors befinden sich in einem Behälter mit einem Innendurchmesser von 8,8 Meter und einer Höhe von 16,8 Meter, sowie einer Wandstärke von 4 Zentimeter. In diesem Behälter befindet sich der eigentliche aktive Reaktorkern, der eine Höhe von 5,9nbsp;Meter hat und einen Durchmesser von 6,43 Meter. Insgesamt befinden sich 810 Brennelemente in 81 Kanälen im Reaktor, von denen jeder Brennstoffkanäle insgesamt 10 Stück aufnehmen kann. Innerhalb des Reaktorbehälters befindet sich außerdem der Moderator in Form von Graphit: 300 Tonnen als Moderator und 300 Tonnen als Reflektor. Im Verhältnis dazu befinden sich in Form von Kernbrennstoff rund 5,054 Tonnen Uran im Kern, von denen jedes Brennelement einen Anteil von 6,24 Kilo ausmacht. Der Kernbrennstoff ist in einer Magnesium-Aluminium-Legierung als Hüllrohrmaterial eingeschlossen. Dieses Material wird unter der Bezeichnung MAGNOX vermarktet. Jedes Brennelement hat eine Länge von von 60 Zentimetern. Bei den Bedingungen im Rektor und der thermischen Leistung von 20 MW wird ein maximaler Zielabbrand von 1370 MWt/t angegeben, der allerdings im Schnitt mit 635 MWd/t nicht erreicht wird. Der thermische Schild des Reaktors ist rund 7 Zentimeter dick. Die obere biologische Abdeckung des Reaktors hin zur Reaktorhalle hat eine Dicke von 4,50 Meter und radial um den Reaktor von 3 Meter.[21] Die Entscheidung einen Graphit moderierten Reaktor zu errichten war primär damit zu erklären, dass in diesem Block Natururan genutzt werden konnte, sekundär bot es die Unabhängigkeit von schwerem Wasser durch die Gaskühlung und die Verwendung von Graphit, welches in Nordkorea gewonnen werden konnte.[6] Eine andere Möglichkeit ist die Erzeugung von Plutonium, auch vorzugsweise durch die Kanalbauweise, die ein Wechseln der Brennelemente während des Betriebs möglich macht. Im Prinzip erzeugt der Reaktor pro thermischer Megawattstunde rund 0,9 Gramm Plutonium. Bei einer Verfügbarkeit von 85 % im Jahr könnten mit dem Reaktor rund 5,5 bis 8,5 Kilogramm an Plutonium erzeugt werden. Eher realistisch ist allerdings eine Verfügbarkeit von 60 %, womit der Reaktor im Jahr rund 4 bis 6 Kilogramm an Uran erzeugen könnte.[15] Neben Elektrizität und Plutonium erzeugt der Block auch Fernwärme für die anliegende Stadt. Der Block deckt den vollständigen Wärmebedarf und kann durch seinen Betrieb die Stadt von der Lieferung von 10.000 Tonnen Schweröl entlasten.[15]

Für die Plutoniumproduktion ist der Reaktor aber tatsächlich nur bedingt geeignet, aufgrund der Instrumentierung des Reaktors, die Stillstände verursacht. Der Reaktor ist für das Beladen unter Volllast ausgelegt, allerdings kann die Lademaschine unter diesen Bedingungen nur weniger als die Hälfte der Kanäle, genau 40 Kanäle (    ), anfahren.[22] Grund hierfür ist, dass die Kanäle mit der Instrumentierung die Öffnungen der Brennelemente des Reaktors besetzen, sodass die Lademaschine diese nicht aus dem Reaktor ziehen kann. Dieses Problem betrifft jeden zweiten Kanal, der entweder einen Steuerstab (    ), Leistungsdetektoren (    ) oder Lokalmesslanzen (    ) beinhaltet. Um diese zu tauschen muss der Reaktor abgeschaltet sein. Im Betrieb wäre dies unmöglich, da bei einem etwaigen Unfall bei ausgebauten Steuerstab womöglich die Kontrolle des Reaktors verloren geht. Nicht bestückt hingegen sind die außen liegenden Steuerstabkanäle (    ) und Lokalmesslanzen (    ) die keine Brennelemente aufnehmen, da ansonsten der optimale Brutfaktor für die Plutoniumerzeugung wahrscheinlich nicht erreicht wird. Der aktive Teil des Reaktors beschränkt sich daher auf die Kanäle, die im roten Bereich liegen (    ).

Nyŏngbyŏn-3 - 50 MWel Reaktor

Im Jahr 1985 oder 1986 begann Nordkorea den Bau eines Reaktors mit einer elektrischen Leistung von rund 50 MW. Eine größere Version mit einer Leistung von 200 MW war nahe T'aech'ŏn in Bau. Beide Blöcke basieren auf dem französischen Reaktor Marcoule G2, einem UNGG-Reaktor.[8] Das Design entwickelte Frankreich ursprünglich nur für die Erzeugung von waffenfähigem Plutonium. Öffentlich bekannt war der Bau des neuen Reaktors in Nyŏngbyŏn nicht. Die Vereinigten Staaten von Amerika entdeckten den Reaktor selbst erst im Juni 1988, nachdem er etwa halb fertiggestellt war. Nach Plan sollte der Block 1995 betriebsbereit sein, die Komponenten waren für den Reaktor bis in die 1990er bereits weitestgehend alle gefertigt. Nachdem aber im Juli 1993 die Verhandlungen über den Bau von 1000 MW starken Leichtwasserreaktoren am Kernkraftwerk Kŭmho begannen, gab es aus der Sicht von Nordkorea keinen Grund mehr diesen Block und den 200 MW starken Block in T'aech'ŏn zu vollenden.[23] Nach dem Abkommen im Oktober 1994 das Nuklearprogramm zu stoppen wurde der Bau des Blocks abgebrochen.[8]

Am 8. Januar 2004 gab es einen Besuch von einer inoffiziellen amerikanischen Delegation, die Nyŏngbyŏn in Augenschein nahm. Dort wurde der Delegation bestätigt, dass der Bau 1994 nicht weiter fortgeführt wurde, allerdings nur noch rund ein Jahr benötigt worden wäre, bis der Block hätte in Betrieb gehen können. Die Delegation wollte in Erfahrung bringen, ob Nordkorea einen zukünftigen Verwendungszweck für die Anlage habe, konnte aber bei einer Besichtigung des Standortes etwaige Bauaktivitäten definitiv ausschließen, zumal das Reaktorgebäude in einem sehr schlechten baulichen Zustand gewesen sei, darunter seien Risse im Gebäude festgestellt worden. Das am Standort gelagerte Equipment war in schlechtem, unbenutzbaren Zustand und der Fortluftkamin stark korrodiert. Auf Basis der in Augenschein genommenen Anlage war sich die Delegation sicher, dass mehr als nur ein Jahr benötigt worden wäre für die Vollendung des Blocks. Bei einem Besuch des Professors John Lewis von der Stanford University in Nordkorea gegen Ende Mai 2005 wurde ihm mitgeteilt, dass die Arbeiten am Block fortgesetzt worden wären, genauso wie am größeren Reaktor in T'aech'ŏn, und der Block in Nyŏngbyŏn innerhalb von zwei Jahren vollendet werden sollte. Am 15. Juni 2005 gab es seitens Kyodo News einen offiziellen Artikel dazu auf Basis von Lewis's Angaben, dass der Bau fortgesetzt werde. Auf Basis dieser Aussage begannen die Vereinigten Staaten von Amerika die Verhandlungen mit Nordkorea wieder aufzunehmen. Am 30. Juni 2005 gab es einen Artikel in der japanischen Zeitung Nihon Keizai Shimbin, der zu berichten wusste, dass Nordkorea den Vereinigten Staaten von Amerika bestätigt habe, den Bau fortzusetzen. Allerdings gab es Gegenberichte aus Südkorea die eindeutig anführte, dass der Bau nicht reaktiviert wurde und es keine Informationen aus Nordkorea gebe, die einen Fortbau des Blocks bestätigen. Auch der japanische Kabinettssekretär konnte keine Fortführung der Bauarbeiten bestätigen.[23] Siegfried Hecker, Physiker an der Stanford University, besuchte im November 2010 Nyŏngbyŏn und konnte bestätigen, dass der Reaktor nicht weiter errichtet wird, sondern mit großen Kränen demontiert wird.[8]

Technische Details

Wie bereits der zuvor errichtete Reaktor handelte es sich um einen gasgekühlten Reaktor, der Graphit als Moderator nutzt und ebenfalls in Druckröhrenbauweise ausgeführt ist. Die Effizienz dieses Reaktors wurde aber höher geschätzt, sodass dieser rund 55 Kilogramm Plutonium pro Jahr hätte erzeugen können. Der Block sollte eine elektrische Leistung von 50 MWel erreichen.[8]

Nyŏngbyŏn-4 - ELWR

Auf Satellitenaufnahmen vom September 2010 wurde erstmals der Bau eines neuen Reaktors in Nyŏngbyŏn registriert, dass es sich um einen Reaktor handle war zu dieser Zeit jedoch nicht bekannt. Im November 2010 besuchte US-Experten den Standort und berichteten von einer großen Baugrube mit einer Abmessung von 40×50 Meter und einer Tiefe von 7 Meter. Darin befinde sich ein viereckiges Betonfundament mit einer Seitenlänge von je 28 Meter. Darauf war sichtbar ein runder Kreis für ein Betoncontainment für einen Kernreaktor. Mit dem Bau dieses Blocks wurde nach Angaben der Delegation im Juli 2010 begonnen, mit der geplanten Fertigstellung im Jahr 2012. Im Gegensatz zu den anderen Anlagen wurde der Block in Eigeninitiative des Forschungszentrums errichtet und unter Leitung eines anderen neuen Teams geführt, das für die Verhältnisse in dieser Industrie in Nordkorea sehr jung war. Die Rede war vom Bau eines Experimental Light Water Reactor (kurz ELWR). Baulich gesehen kann der Block nicht für militärische Zwecke eingesetzt werden und dient daher der Deckung des nordkoreanischen Energiebedarfs. Nach den Reaktorunfällen im japanischen Kernkraftwerk Fukushima-Daiichi im März 2011 gab es ernste Bedenken über den Block, da dieser höchstwahrscheinlich nicht unter den internationalen Sicherheitsstandards errichtet wird. Man vermutete ebenfalls, dass das nordkoreanische Stromnetz aufgrund seines überalterten und desolaten Zustands die Energie aus dem Block nicht aufnehmen könne. Im Sommer 2012 konnte das Reaktorgebäude geschlossen werden und danach höchstwahrscheinlich die Installation von Schwerkomponenten begonnen haben. Man vermutete, dass der Block zwischen 2013 und 2015 in Betrieb gehen werde.[24]

Aufgrund der Schlammansammlungen vom Juli 2013 wurden die beiden Zisternen im Fluss für die Kühlwasserversorgung des Blocks zugeschwemmt. Im Dezember 2013 wurde begonnen eine der Zisternen wieder freizulegen. Um die Kühlwasserversorgung zu verbessern und für beide Reaktoren, sowohl den ELWR als auch den 5 MW-Reaktor, zu verbessern, wurde ein Erddamm aufgeschüttet um das Wasser anzustauen. Der Damm wurde bereits nach kurzer Zeit im Januar 2014 begonnen und bis Anfang März fertiggestellt. Im Rahmen dessen wurden zwei Kanäle direkt vom Reservoir an das Ufer gegraben zum Pumpenhaus des ELWR und des 5 MW-Reaktors.[20] Zwischen dem 7. April und 16. Mai 2014 ist der Damm an zwei Stellen gebrochen. Bis Juni 2014 wurde er wieder rekonstruiert.[25]

Technische Details

Der Block soll bei einer thermischen Leistung von 100 MW eine elektrische Leistung von rund 30 MW erreichen. Der Wirkungsgrad liegt bei rund 30 %. Der Kern ist bestückt mit einem auf 3,5 % angereicherten Urandioxidkern, der in der anliegenden Brennstofffertigungsanlage hergestellt werden soll. Sämtliche Komponenten für den Block stammten aus Nordkorea selbst.[24]

Brennelementfertigungsanlage

In Nyŏngbyŏn gibt es zwei Anlagen, die Brennelemente fertigten. Eine der Anlagen ist in Betrieb.

Prototyp-Anlage

Als Versuchsanlage für eine große Brennelementfertigungsanlage wurde eine Prototypanlage in Nyŏngbyŏn errichtet und 1983 fertiggestellt. Die Anlage produzierte den Erstkern für den Reaktor Nyŏngbyŏn-2, wurde allerdings 1986 mit der Inbetriebnahme der Großanlage wieder stillgelegt. Über diese Anlage gibt es keine technischen Informationen, zumal die IAEA nie Zugang zu der Anlage erhalten hatte. Im August 2009 konnten Satellitenaufnahmen gemacht werden die zeigten, dass das Gebäude mit einem neuen Dach versehen wurde und die Anlage renoviert wurde. Für welchen Zweck ist allerdings nicht bekannt.[7] Es gibt unbelegte Spekulationen, dass die Anlage Brennstoff für Nyŏngbyŏn-4 produzieren werde. Neue Satellitenaufnahmen vom 2. Dezember 2013 zeigen Aktivitäten die darauf schließend, dass sich die Anlage wieder in Betrieb befindet. Man vermutet aber, dass Brennstoff für Nyŏngbyŏn-2 erzeugt wird.[19]

Großanlage

Mit der Abweisung seitens der Sowjetunion ab 1979 Brennstoff für den Block Nyŏngbyŏn-2 zu liefern begann Nordkorea zwischen 1980 und 1981 mit dem Bau einer eigenen Brennelementfertigungsanlage. Die Abweisung der Sowjetunion war damit begründet, dass das Land nur Brennstoff für Anlagen lieferte, die auch aus der Sowjetunion stammten. Im Jahr 1987 ging die Produktionslinie in Betrieb. Ausgelegt ist die Brennelementfertigungsanlage für die Produktion von Magnox-Brennstoff. Die Anlage kann sowohl Brennelemente mit Magnesium-Aluminiumhülle, als auch mit Magnesium-Zirkoniumhülle fertigen. Den Brennstoff für die Brennelemente erhält die Anlage in Form von Urankonzentrat von der Uranerzaufbereitungsanlage Pakch'ŏn und P'yŏngsan. Im Dezember 1992 gab Nordkorea bekannt die Anlage für die Fertigung von Brennelementen für die beiden größeren Reaktoren Nyŏngbyŏn-3 und T'aech'ŏn umzubauen. Allerdings wurde der Betrieb der Anlage 1994 im Rahmen des Abkommens über den Stopp des Nuklearprogramms eingestellt. Aufgrund der eingesetzten Stoffe fiel die Anlage schnell der Korrosion zum Opfer. Im Jahr 2009 wurden Arbeiten an der Anlage vorgenommen und auf Bestätigung durch Physiker Siegfried Hecker im November 2010 bekannt, dass die Fertigungslinie abgebaut wurde und das Gebäude nun Anreicherungszentrifugen beinhaltet.[11] Mehr dazu unten im Abschnitt „Anreicherungsanlage“.

Wiederaufbereitungsanlage

Im Jahr 1985 wurde mit dem Bau der als Radiochemisches Labor getarnten Wiederaufbereitungsanlage begonnen. Die Anlage sollte aus zwei Produktionslinien bestehen, die den PUREX-Prozess für die Wiederaufarbeitung nutzen sollten. Die Anlage war vornehmlich dazu gedacht gewesen Plutonium aus den Brennelementen der Reaktoren zu gewinnen. Die erste Produktionslinie konnte 1992 fertiggestellt, die zweite Linie wurde ab 1993 montiert, jedoch nie fertiggestellt. Die Anlage wurde der IAEA offiziell als Radiochemisches Labor im Mai 1992 verkauft, zur Schulung von Personal zur Extrahierung von Plutonium aus Brennelementen. Bei einer Inspektion im gleichen Monat war allerdings schnell klar, dass es sich tatsächlich um eine Wiederaufarbeitungsanlage handelte. Bis 1996 sollte die Anlage ursprünglich fertiggestellt werden und jährlich zwischen 100 und 300 Tonnen an Magnox-Brennelementen aufarbeiten, wodurch rund 200 Kilogramm an Plutonium hätten gewonnen werden können. Durch den Baustopp der beiden Graphitreaktoren Nyŏngbyŏn-3 und T'aech'ŏn wurde die Anlage zwecklos und durfte im Rahmen des Abkommens vom Oktober 1994 nicht weiter gebaut werden.[9]

Anreicherungsanlage

Im November 2010 berichtete Siegfried Hecker, dass Nordkorea die große Brennelementfertigungsanlage umgebaut, und mit Zentrifugen für die Anreicherung von Uran versehen hatte. Der Umbau begann im April 2009 und wurde wenige Tage zuvor, kurz vor der Ankunft der Delegation von Hecker vollendet. Hecker berichtete, dass die Anlage hinsichtlich ihres Aussehens sehr modern erscheine im Gegensatz zu den anderen nordkoreanischen Nuklearanlagen. Die Anlage soll 2000 Zentrifugen des Typs P-2 beinhalten, die in sechs Kaskaden geschaltet sind. Die Anlage soll die Kapazität von rund 8000 kg SWU/a haben und Uran auf 3,5 % anreichern können, das für den Experimental Light Water Reactor Nyŏngbyŏn-4 benötigt wird. Mit einem Umbau der Kaskaden könnte allerdings auch waffenfähiges Uran angereichert werden. Aufgrund des schnellen Baus der Anlage von eineinhalb Jahren waren die Experten sehr skeptisch, ob diese Angabe stimmen würde. Die Vermutung lag aufgrund der sensiblen Technik sehr nahe, dass Nordkorea bereits zuvor andere Urananreicherungsanlagen errichtet habe, die nicht bekannt sind. Die andere Theorie ist, dass eine Anlage von einem anderen Ort nach Nyŏngbyŏn gebracht wurde und dort wiederaufgebaut wurde. Ein nordkoreanischer Diplomat bestätigte im Juli 2011 allerdings, dass es sich bei der Anlage in Nyŏngbyŏn um die einzige Anlage des Landes handle.[26]

Einzelnachweise

  1. Nuclear Power Year Book. Rowse Muir Publications., 1959. Seite 63.
  2. Werner Keller: East minus West: Russia's debt to the Western World, 862-1962. Putnam, 1961. Seite 357.
  3. Nuclear Power: The Journal of British Nuclear Engineering, Band 5. Rowse Muir Publications, 1960. Seite 95.
  4. Nuclear Threat Initiative: Yongbyon Nuclear Research Center, 29.05.2012. Abgerufen am 16.09.2013. (Archivierte Version bei Archive.is)
  5. a b c d Research Reactor Data Base der IAEA: „Reactor IRT-DPRK; IAEA Code KP0001“ (englisch)
  6. a b c d e f g h i j k l m Nuclear Threat Initiative: Yongbyon 5MWe Reactor, 07.06.2013. Abgerufen am 16.09.2013. (Archivierte Version bei Archive.is)
  7. a b Nuclear Threat Initiative: Yongbyon Pilot-Scale Fuel Fabrication Plant, 07.06.2012. Abgerufen am 16.09.2013. (Archivierte Version bei Archive.is)
  8. a b c d e f Nuclear Threat Initiative: Yongbyon 50MWe Nuclear Reactor, 14.06.2012. Abgerufen am 16.09.2013. (Archivierte Version bei Archive.is)
  9. a b c Nuclear Threat Initiative: Radiochemistry Laboratory, 15.06.2012. Abgerufen am 16.09.2013. (Archivierte Version bei Archive.is)
  10. Economist Intelligence Unit (Great Britain): Country Profile: China, North Korea. The Unit, 1986. Seite 64.
  11. a b c Nuclear Threat Initiative: Yongbyon Fuel Fabrication Plant, 07.06.2012. Abgerufen am 16.09.2013. (Archivierte Version bei Archive.is)
  12. a b c Nuclear Threat Initiative: IRT-2000 Nuclear Research Reactor, 25.06.2012. Abgerufen am 16.09.2013. (Archivierte Version bei Archive.is)
  13. Arms Control Wonk: Why Does North Korea Have a Gas-Graphite Reactor?, 16.10.2009. Abgerufen am 16.09.2013. (Archivierte Version bei Archive.is)
  14. 38 North: Informed analysis of events in and around DPRK, 14.10.2010. Abgerufen am 16.09.2013. (Archivierte Version bei WebCite)
  15. a b c d e f g h i j k l Global Security: Yongbyon (Nyongbyon) - 5 MW(e) Reactor. Abgerufen am 16.09.2013. (Archivierte Version bei Archive.is)
  16. Hanʾguk Haksul Yŏnʾguwŏn (Korea): Korea Observer, Band 17. Academy of Korean Studies, 1986. Seite 325.
  17. Bulletin of the Atomic Scientists Band 42, Nr. 6. Juni 1986. Seite 30.
  18. Tagesschau: Verdächtiger Dampf über Yongbyon, 12.09.2013. Abgerufen am 17.09.2013. (Archivierte Version bei Archive.is)
  19. a b Institute for Science and International Security: Increased Activity at the Yongbyon Nuclear Site, 05.12.2013. Abgerufen am 16.09.2013. (Archivierte Version bei WebCite)
  20. a b 38 North: Nuclear Safety Problems at North, 07.04.2014. Abgerufen am 19.05.2014. (Archivierte Version bei WebCite)
  21. Sandia National Laboratories: Dismantlement and Radioactive Waste Management of DPRK Nuclear Facilities, April 2005. Abgerufen am 14.01.2015. (Archivierte Version bei WebCite)
  22. Fox News: Furious North Korea Threatens Nuclear Strike Against US, 7. März 2013. Zeit: 1:50h.
  23. a b Global Security: Yongbyon (Nyongbyon) - 50-MW(e) Reactor. Abgerufen am 16.09.2013. (Archivierte Version bei Archive.is)
  24. a b Nuclear Threat Initiative: Experimental 25-30 MWe Light Water Reactor, 16.04.2013. Abgerufen am 16.09.2013. (Archivierte Version bei Archive.is)
  25. 38 North: North Korea’s Yongbyon Nuclear Facility: Problems Continue with Reactor Operations, 18.07.2014. Abgerufen am 21.08.2014. (Archivierte Version bei WebCite)
  26. Nuclear Threat Initiative: Yongbyon Uranium Enrichment Facility, 01.06.2012. Abgerufen am 17.09.2013. (Archivierte Version bei Archive.is)

Siehe auch