Hanford Site

mini|Karte der einzelnen Bereiche auf der Hanford Site mini|Straßenschild der Hanford Site Die Hanford Site ist ein US-amerikanischer Nuklearkomplex am Columbia River im Südosten des US-Bundesstaats Washington in der Nähe der Stadt Richland. Das Gelände hat eine Größe von 1517 km², umfasst also die doppelte Fläche von Hamburg. Es liegt größtenteils im Benton County. 1943 begann der Bau der Anlage im Rahmen des Manhattan-Projekts unter strengster Geheimhaltung als Hanford Engineer Works beziehungsweise Site W. Dafür kaufte die Bundesregierung die Städte White Bluffs und Hanford sowie das umgebende Farmland auf. Alle Einwohner wurden umgesiedelt.

Hauptaufgabe der Hanford Site während des Zweiten Weltkrieges und des Kalten Krieges war die Produktion von Plutonium für Kernwaffen. Das in Hanford erzeugte Plutonium wurde benutzt, um die erste Atombombe zu bauen. Diese wurde im Testgebiet Trinity nahe Alamogordo in New Mexico gezündet. Ferner wurde es für die Bombe Fat Man, die auf Nagasaki (Japan) abgeworfen wurde, verwendet. Hanford gilt als der radioaktiv am schwersten kontaminierte Ort in der westlichen Hemisphäre.spiegel.de, 23. Februar 2013: US-Strahlenruine Hanford: Lecks in sechs unterirdischen Atommülltanks Insgesamt wurden hier 110.000 Tonnen Nuklearbrennstoff produziert. Nach Vorarbeiten wird seit 2001 in Hanford die größte Dekontaminationsaktion der Welt durchgeführt, um die radioaktiven und giftigen Abfälle, die während der 50 Jahre dauernden Plutoniumproduktion für die amerikanischen Nuklearwaffen entstanden sind, sicher zu entsorgen.

Der größte Teil von Hanford liegt im Benton County, aber etwa 20 Prozent auf der anderen Seite des Columbia River gehören zum Grant County und Franklin County. Dieses Land gehörte zum Sicherheitsgürtel um die Anlage, ist nicht kontaminiert und wurde bereits freigegeben. Es wurde an Privatpersonen und Firmen verkauft; mittlerweile finden sich dort wieder bewässerte Felder und Obstgärten. Im Jahre 2000 wurden weitere Teile des ehemaligen Sicherheitsgürtels als Naturschutzgebiet Hanford Reach National Monument ausgewiesen.

Die Kontamination des Geländes ließ sich noch 2010 in der lokalen Flora und Fauna nachweisen. Pflanzen (z. B. Bodenroller) und Tiere (z. B. Mäuse oder Kaninchen) nehmen das belastete Material auf und verteilen es im Gelände. So muss auch bereits dekontaminiertes Gelände immer wieder auf verdächtige Spuren untersucht werden.The Wall Street Journal, 23. Dezember 2010, Justin Scheck, online.wsj.com: Bunnies Are in Deep Doo-Doo When They 'Go Nuclear' at Hanford.

Geschichte der Nuklearfabrik von Hanford Im Juli 1942 startete das Uranium Committee des staatlichen Office of Scientific Research and Development (OSRD) ein intensives Forschungsprogramm über Plutonium am University of Chicago Metallurgical Laboratory (MetLab). Zu dieser Zeit war Plutonium noch ein seltenes Element, das erst neun Monate zuvor in einem Labor der University of California erstmals isoliert worden war.

Auswahl von Hanford Im Juni 1942 gründete das Army Corps of Engineers den Manhattan Engineer District (MED), besser bekannt als das Manhattan-Projekt, um Plutonium und Uran im industriellen Maßstab für die MetLabs herzustellen. Im November 1942 unterzeichnete DuPont einen Vertrag zum Bau einer solchen Anlage. DuPont empfahl, die Plutoniumproduktion weitab von der Uranproduktion in Oak Ridge National Laboratory, Tennessee anzusiedeln.

Der ideale Ort sollte folgende Voraussetzungen erfüllen: ein großes, abseits gelegenes Stück Land ein gesicherter Gefahrenbereich von mindestens 19 km × 26 km Raum für Labore, mindestens 13 km vom nächsten Reaktor oder der nächsten Anreicherungsanlage entfernt keine Städte mit mehr als 1000 Einwohnern im Umkreis von 32 km um den Gefahrenbereich keine Hauptverbindungsstraßen, Eisenbahntrassen und Arbeitersiedlungen näher als 16 km am Gefahrenbereich saubere und verlässliche Wasserversorgung genügend Elektrizität fester Untergrund für massive Bauten

Nach intensiver Suche und Vorauswahl hatte General Leslie Groves, der Leiter des Manhattan-Projekts, fünf Standorte zur Auswahl. Er entschied sich im Dezember 1942 für Hanford als „ideal in allen Belangen“ (Matthias 1987) – mit Ausnahme der Dörfer White Bluffs und Hanford. General Groves gründete die Hanford Engineer Works Anfang Februar 1943. Die Bundesregierung enteignete das Land und siedelte die Bevölkerung der beiden Orte um. Auf Grund der Lebensmittelknappheit während des Krieges wurden Gefangene eingesetzt, um die noch von den früheren Bewohnern bestellten Felder und Obstgärten abzuernten.

Der Baubeginn Die Arbeiten an den Hanford Engineer Works (HEW) begannen im März 1943. Noch vor dem Ende des Krieges im August 1945 hatte das HEW 554 Gebäude errichtet:

3 Reaktoren (100-B, 100-D, und 100-F) 3 je 250 Meter lange Plutoniumverarbeitungsanlagen (200-T, 200-B, und 200-U) 64 unterirdische Tanks für hochradioaktive Abfälle Urananreicherungsanlagen 621 km Straße 254 km Eisenbahntrasse 4 elektrische Verteilerstationen dazu noch hunderte Kilometer Zäune

Dafür wurden 600.000 m³ Beton und 40.000 Tonnen Stahl zu einem Preis von insgesamt 230 Millionen US-Dollar verwendet.

In der Stadt Richland entstanden zudem Unterkünfte für Arbeiter.

Der Reaktorbau mini|Hanford Site mini|Bau des B-Reaktors mini|Der B-Reaktor mini|Der B-Reaktor mini|Die Demontage des D-Reaktors mini|Der N-Reaktor Im Oktober 1943 begann DuPont mit dem Bau des ersten Reaktors in Hanford mit dem Codenamen B-Pile (Gebäude 100-B). (Kernspaltungsreaktoren wurden damals allgemein als Pile, „Stapel“, bezeichnet.)

Der Bau war binnen eines Jahres fertig.Rudolf Stumberger: Am Fluss mit den dreiäugigen Fischen - Freitag, 28. Januar 2015 Die ersten Tests begannen am 12. Juli 1944. Am 13. September 1944 wurde der Reaktor erstmals mit slugs beschickt. Dies waren Zylinder von etwa 2,5 cm Durchmesser und 7 cm Länge aus metallischem Natururan mit einer Aluminiumhülle. Sie wurden hintereinander in Aluminiumröhren platziert, die den Reaktorkern waagerecht durchzogen und von Kühlwasser durchströmt wurden. Als Moderator diente Graphit.

Die Produktion von Plutonium wurde am 26. September 1944 begonnen, und nach einigen Schwierigkeiten wurde am 6. November 1944 das erste Plutonium produziert. Das Plutonium wurde in der Einheit 221-T raffiniert und am 5. Februar 1945 nach Los Alamos gebracht. Dort wurden daraus die Bombe für den Trinity-Test sowie Fat Man, die Bombe, die auf Nagasaki abgeworfen wurde, hergestellt.

Nach dem Beginn des Baus am ersten Reaktor baute DuPont zwei weitere baugleiche Reaktoren: 100-D begann mit der Plutoniumproduktion im Dezember 1944 100-F im Februar 1945.

Jeder der drei Reaktoren hatte eine thermische Leistung von 200 Megawatt, die nicht genutzt wurde. Die zivile Stromproduktion durch Kernspaltung wurde weltweit erst in den 1950er Jahren begonnen.

Produktion von Plutonium Der Herstellungsprozess von Plutonium beginnt mit der Absorption eines Neutrons durch einen 238U-Kern. Das dadurch entstandene 239U zerfällt mit einer Halbwertszeit von 23,5 Minuten durch einen β−-Zerfall zu 239Np, das mit einer Halbwertszeit von 3384 Minuten (2,35 Tage) durch einen weiteren β−-Zerfall zu 239Pu zerfällt.

Die bestrahlten slugs wurden zunächst in Wasserbecken gelagert und dann per Bahn zu einer der drei 16 km entfernt liegenden Separationsanlagen gebracht. Dort wurde das Plutonium in einem Becken von 260 m Länge, 20 m Breite und 26 m Tiefe vom Uran und den restlichen Aktivierungs- und Spaltprodukten getrennt und über zahlreiche Reinigungsstufen angereichert. Die erste Anlage hieß T-Plant und wurde im Dezember 1944 fertig. Wegen der Strahlung musste der gesamte Prozess ferngesteuert betrieben und überwacht werden. Die Wiederaufbereitung in T-Plant wurde 1956 eingestellt.

Der Kalte Krieg Zu Beginn des Kalten Krieges 1949 baute das HEW den H-Reaktor mit 400 MW Leistung. 1950 wurde der 250-MW-DR-(D-Replacement)-Reaktor in Betrieb genommen. Auch neben dem B-Reaktor wurde gebaut: Der C-Reaktor mit 600 MW thermisch wurde 1952 in Betrieb genommen. Er wurde bald der Hauptforschungsreaktor in Hanford. Der C-Reaktor wurde für Forschung und Entwicklung gebaut. Schon drei Monate nach seinem Start wurde er hauptsächlich zum Test für den Doppel-K-Reaktor (KE und KW, mit jeweils 1800 MW thermischer Leistung) benutzt.

Mit Beginn der 1960er Jahre hatten die fünf Reaktoren aus den 1940er Jahren durch zahlreiche Verbesserungen eine Leistung von 2015 bis 2210 MW, der C-Reaktor von 2500 MW und der K-Reaktor von 2×4400 MW.

Der B-Reaktor arbeitete in den 1960er Jahren an der Produktion von Tritium unter anderem für die Wasserstoffbomben. Am 12. Februar 1968 wurde er außer Dienst gestellt. Seitdem wurde der größte Teil der Anlage demontiert und vergraben. Die anderen Reaktoren wurden stillgelegt, um ihre Radioaktivität abklingen zu lassen. Der Rest des B-Reaktors wurde zu einem Museum.

Die Reaktoren wurden am Ufer des Columbia River erbaut, da sie dessen Wasser zur Kühlung benötigten. Gewaltige Pumpwerke transportierten das Wasser zu den Reaktoren und wieder zurück. Da diese Reaktoren ohne Sekundärkühlkreis arbeiteten, war das die Reaktoren verlassende Kühlwasser stark mit radioaktiven Spaltprodukten belastet. Obwohl man es vor der Einleitung in den Columbia River sechs Stunden in riesigen Becken abklingen ließ, gelangten auf diesem Weg jeden Tag mehrere Terabecquerel langlebiger Nuklide in den Fluss und damit in die Umwelt, was um 1960 zu Protesten durch die Gesundheitsministerien von Oregon und Washington sowie den U.S. Public Health Service führte.

Der N-Reaktor von Hanford wurde am 31. Dezember 1963 kritisch. Seine Hauptaufgabe war die Plutoniumproduktion, er produzierte zusätzlich aber auch Strom und war somit der einzige Reaktor in den USA, der sowohl militärisch als auch zivil genutzt wurde.

+ Übersicht: Reaktoren in Hanford Name Baubeginn Prod.-Start Shutdown B 7. Jun. 1943 26. Sep. 1944 12. Feb. 1968 D Nov. 1943 17. Dez. 1944 26. Jun. 1967 F Dez. 1943 25. Feb. 1945 25. Jun. 1965 DR Dez. 1947 3. Okt. 1950 31. Dez. 1964 H Mär. 1948 29. Okt. 1949 21. Apr. 1965 C Jun. 1951 18. Nov. 1952 25. Apr. 1969 KW Nov. 1952 Jan. 1955 1. Feb. 1970 KE Jan. 1953 Apr. 1955 28. Jan. 1971 N Mai 1959 31. Dez. 1963 Okt. 1989

Brennstab-Probleme und Unfälle Auf Grund der steigenden Nachfrage nach Plutonium bekamen die Reaktoren zunehmend Probleme mit den Brennstäben. Die Hüllen der Brennstäbe waren aus Aluminium gefertigt, eindringendes Kühlwasser verursachte ein Aufquellen des Urans und blockierte den Kühlfluss. Dies führte teilweise sogar zum Schmelzen einiger Teile im Brennstab.

Während des Zweiten Weltkrieges kam es zu keinem Zwischenfall, im Dezember 1945 wurden bei einer visuellen Inspektion jedoch 125 Brennstäbe mit Beschädigungen gefunden.

1948 trat aus der Anlage eine radioaktive Wolke aus. Allein der Iod-131-Anteil betrug 5500 Curie; das entspricht ungefähr der 250-fachen Menge, die gemäß offiziellen Angaben 1979 beim Unfall im Kernkraftwerk Three Mile Island bei Harrisburg in die Umgebung gelangte. Die Gefährlichkeit von Iod-131 für die Schilddrüse war in den 1940er Jahren noch nicht erkannt, es konnte auch im bestimmungsgemäßen Betrieb ungefiltert aus den Anlagen entweichen.

In den folgenden Jahren wurden beschädigte Brennstäbe unter Wasser geöffnet und untersucht. Dazu wurden sie in das Gebäude 111-B gebracht und in Stahltanks auf einer speziellen Drehbank geöffnet. Auch nachdem die Radiometallurgie in Gebäude 327 beendet war, wurden dort weiter Brennstäbe untersucht.

In den 25 Jahren des Betriebs wurden viele technische Probleme gelöst und zahlreiche neue Maschinen und Methoden entwickelt, um die Effizienz der Anlage zu steigern. Das Abfallproblem konnte aber nicht gelöst werden, so dass der Abfall über die gesamte Nutzungsdauer in den Columbia River eingeleitet wurde.