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Fukushima – zehn Jahre danach

Am 11. März 2011 löste eine Naturkatastrophe einen der schwersten Atomunfälle in Geschichte der Kernenergie aus. Im Atomkraft Fukushima Daiichi kam es zur Kernschmelze, durch Explosionen wurden große Mengen radioaktiver Nuklide freigesetzt. Was aber hat sich seither getan? Was weiß man heute über die Hintergründe – und welche Lehren wurden gezogen?

Luft der Fukushima Daichi Nuclear Power Station.
Unmittelbar am Meer gelegen: Die riesige Anlage des Kraftwerks Fukushima Daichi mit den Reaktorblöcken 4 bis 1 (v. l. n. r.) in der Bildmitte und den Blöcken 5 und 6 weiter rechts.

Klar ist: Die Folgen der Katastrophe von Fukushima sind noch lange nicht bewältigt – weder im Atomkraftwerk selbst, noch in der Bevölkerung der betroffenen Präfektur. In den Reaktoren gibt der geschmolzene Kernbrennstoff bis heute enorme Mengen an Zerfallshitze ab und macht die Reaktorkerne zur strahlenden Todeszone. Durch Lecks in der Anlage kommt es immer wieder zur radioaktiven Kontamination von Meer, Grundwasser und Boden.

Bis die Reaktorruinen rückgebaut und die Ablage dekontaminiert ist, wird es noch Jahrzehnte dauern. Wo der hochradioaktive Abfall dann allerdings hinsoll, ist unklar. Ebenso strittig ist zurzeit, was mit den gut eine Million Tonnen verseuchten Wasser passieren soll, die in Tanks auf dem Kraftwerksgelände stehen. Und für die Bevölkerung der Umgebung von Fukushima stellt sich die Frage ob und wann sie in ihre Heimat zurückkehren. 160.000 Menschen wurden nach dem 11. März 2011 evakuiert.

Wie aber konnte es zu dem Atomunfall kommen?

Was am 11. März 2011 geschah

Eigentlich ist die japanische Infrastruktur gut aufn Erdbeben und Tsunamis vorbereitet – immerhin sind diese Naturereignisse dort keine Seltenheit. Unter anderem deshalb müssen alle an der Küste stehenden Atomkraftwerke eine Tsunamischutzmauer besitzen und erhöht stehen, außerdem ist an den Anlagen ein Schnellabschaltung installiert, die die Kettenreaktion in den Reaktoren stoppt. Auch das Kraftwerk Fukushima Daiichi an der Nordostküste Japans besitzt diese Sicherheitsmaßnahmen.

Am 11. März 2011 ereignet sich vor der Küste ein Seebeben der Stärke 9.0 – eines der stärksten je registrierten. Die Erdstöße erreichen auch das Kraftwerk Fukushima Daiichi. Sofort reagieren die  Reaktorblöcke 1-3 wie geplant mit einer Schnellabschaltung auf das Erdbeben. Doch der 15 Meter hohe Tsunami, der eine gute halbe Stunde später auf die Küste trifft, überflutet die Schutzmauer des Kraftwerks und überschwemmt die Reaktorgebäude, Schaltzentralen und 12 der 13 im Keller stehenden Notstrom-Dieselgeneratoren. Die Leitungen zu weiteren, außerhalb stehenden Generatoren werden gekappt.

Als Folge bricht die Stromversorgung der Reaktoren und des Kühlkreislaufs zusammen, die gesamte Elektronik der Kontrollräume fällt aus. Die Kraftwerksangestellten haben damit keinen Einblick und keine Kontrolle mehr darüber, was in ihren Reaktoren geschieht.

Ofunato in der Präfektur Iwate nach der Tsunamiüberflutung
Schäden von der Tsunamiüberflutung im nördlich von Fukushima gelegenen Ōfunato.

Kernschmelze und Explosionen

Inzwischen weiß man, dass der Kühlwasserstand im Reaktorblock 1 durch den Ausfall der Stromversorgung schon drei Stunden nach dem Erdbeben bis auf die Höhe der Brennstäbe abgesunken ist. Vier Stunden nach dem Beben erreichen die Temperaturen im Reaktorkern 2.800 Grad und die Brennstäbe aus Urandioxid-Pellets mit Zirkonium-Umhüllung beginnen zu schmelzen. Das Zirkonium verliert damit nicht nur seine abschirmende Wirkung, es reagiert auch mit dem Wasserdampf und erzeugt Wasserstoff. Dieser lässt den Druck im Reaktorbehälter immer weiter ansteigen.

Am 12. März gegen 15:36 Uhr Ortszeit kommt es zu einer ersten Wasserstoffexplosion, die das Dach und den oberen Teil des Reaktorblocks 1 absprengt und radioaktive Zerfallsprodukte freisetzt. Tief unten im Reaktorkern hat sich die heiße Brennstoffmasse inzwischen durch den Boden des Druckbehälters gebrannt und ist rund 65 Zentimeter in das 2,60 Meter dicke Betonfundament eingesunken.

In den Reaktorblöcken 2 und 3 hält die Kühlung dank eines verbliebenen Dieselgenerators und Batterien 70 beziehungsweise 36 Stunden länger an, bevor es auch dort zum Kühlungsausfall und zur Überhitzung kommt. Auch in diesen Reaktorkernen kommt es in der Folge zur Überhitzung, Wasserstoffexplosion und einer Kernschmelze. Die Kühlung mit Meerwasser geschieht erst auf Druck der japanischen Behörden - und zu spät. Im Reaktorblock 1 startet das Einpumpen von Meerwasser erst 28 Stunden nach dem Beben – vier Stunden nach der beginnenden Schmelze des Kerns und nach der ersten Wasserstoffexplosion. Auch bei den anderen Blöcken erfolgt die Flutung zu spät.

Block 4 des Fukushima Daiichi nuclear power plan, 2013
Der obere Teil der Hülle des Blocks 4 wurde durch eine Wasserstoff-Explosion weitgehend zerstört.

Gefahren wurden ignoriert

Nach heutiger Ansicht war diese Katastrophe weder unvorhersehbar noch unvermeidbar. "Ein Hauptfaktor, der zu dem Unfall beitrug, war die in Japan weitverbreitete Annahme, dass Atomkraftwerke so sicher sind, dass ein Atomunfall dieser Größenordnung einfach undenkbar schien", konstatierte ein Bericht der Internationalen Atomenergieagentur IAEA im Jahr 2015.

Als Folge wurden schwerwiegende Sicherheitsmängel in der Konstruktion der Anlage ignoriert – sowohl vom Betreiber Tepco wie von den Behörden. So legten schon im Jahr 2008 Wissenschaftler des Kraftwerksbetreibers Tepco eine Studie vor, nach der in dieser Region mit Tsunamihöhen von bis zu zehn Metern gerechnet werden muss. Auch andere Gutachten kommen in dieser Zeit zu dem Schluss, dass Schutzmauern und andere Sicherheitsmaßnahmen küstennaher Atomkraftwerke auf Pegel von mindestens zehn Metern ausgelegt sein müssen.

"Diskussion gab es, gehandelt wurde jedoch nicht", berichtet die World Nuclear Association. Während andere Kraftwerke, darunter auch das unmittelbar benachbarte Atomkraftwerk Fukushima Daini, entsprechend gebaut oder umgerüstet werden, bleibt Fukushima Daiichi unverändert.  Auch die Platzierung der Dieselgeneratoren im flutgefährdeten Keller der Anlage und die fehlende Wasserschutz-Verkapselung werden weder beanstandet noch geändert.

„Die Fukushima-Katastrophe hätte verhindert werden können, wenn interne Standards befolgt worden wären, wenn es internationale Reviews gegeben hätte und man den gesunden Menschenverstand genutzt hätte, um existierende geologische und hydrodynamische Fakten zu bewerten“, konstatieren Costas Synolakis von der University of Southern California und sein Team 2015 in einer Studie.

Zweitschlimmster Atomunfall nach Tschernobyl

Bei dem Atomunglück von Fukushima Daiichi wurden nach Schätzungen der japanischen Atom-Aufsichtsbehörde NISA allein im März 2011 rund 770 Billarden Becquerel (Petabecquerel) an Radioaktivität freigesetzt, das entspricht rund 15 Prozent der Menge beim Atomunglück von Tschernobyl. Andere Studien kommen zu dem Schluss, dass insgesamt zwischen zehn und 100 Petabecquerel in die Umwelt gelangt sind.

Damit ist der Atomunfall von Fukushima nach Tschernobyl der zweite Atomunfall, der die höchste Stufe 7 der internationalen Skala für nukleare Unfälle (INES) erreicht. Sie kommt dann zum Tragen, wenn es zu einer Freisetzung von radioaktiven Stoffen mit mehr als 50.000 Billionen Becquerel kommt.

Weil die Reaktorkerne anders als bei Tschernobyl bei den Explosionen nicht ganz aufgerissen wurden, hielt sich die Strahlenbelastung der Bevölkerung aber selbst in der Sperrzone in Grenzen:  Ein Bericht des UN-Komitees zu den Effekten radioaktiver Strahlung (UNSCEAR) kam im Jahr 2013 zu dem Schluss, dass die in der Präfektur Fukushima gebliebenen Menschen je nach Alter und Nähe zum Kraftwerk einer Strahlendosis zwischen 1,0 und 7,5 Millisievert im ersten Jahr ausgesetzt waren. In wenigen Einzelfällen wurden Extremwerte von bis zu 25 Millisievert erreicht. Zum Vergleich: Die Dosis der normalen Hintergrundstrahlung liegt laut Bundesamt für Strahlenschutz in Deutschland bei durchschnittlich 2,1 Millisievert pro Jahr. In Gebieten mit hoher Radonbelastung kann sie bis zu zehn Millisievert erreichen.

Aufgegebene Häuser bei Fukushima Daiichi
Die japanische Regierung gibt immer mehr Gebiete der Sperrzone um den Havarieort wieder zur Besiedlung frei und fordert die ehemaligen Bewohner zur Rückkehr auf - meist erfolglos.

Die Dekontamination

Um die radioaktive Belastung in der Umgebung von Fukushima zu senken, begann die japanische Regierung ein Dekontaminationsprogramm, das elf Landkreise in der Evakuierungszone und 40 weitere in angrenzenden Gebieten umfasste. Dafür wurden in Siedlungen, entlang von Straßen und auf Feldern die oberen fünf Zentimeter Boden abgetragen, Gebäude, Straßen und andere versiegelte Flächen mit Hochdruckreinigern abgewaschen.

Noch sind die Dekontaminations-Maßnahmen nicht abgeschlossen. Seit 2014 hat die japanische Regierung aber sukzessive einige Orte im Evakuierungsgebiet wieder zu Besiedelung freigegeben – zunächst nur Orte außerhalb der am stärksten verseuchte  Zone, 2017 folgten unter anderem Iitate und Namie. 2019 wurde auch die dem Atomkraftwerk am nächsten liegende Stadt Okuma wieder freigegeben. Zurückgekehrt sind allerdings bislang nur wenige der ehemaligen Bewohner.

Tanklandschaft auf dem Gelände des Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant
Mehrere Millionen Tonnen verseuchten Wassers werden in rund tausend Tanks auf dem Gelände des Atomkraftwerks gespeichert.

Die Arbeiten in der Kraftwerksruine

In den havarierten Reaktoren von Fukushima Daiichi sind die Folgen auch zehn Jahre nach dem Atomunfall noch bei weitem nicht unter Kontrolle oder gar behoben. Wie es im Inneren der Reaktorkerne aussieht, in welchem Maße die Fundamente der Druckbehälter geschädigt sind und wo die Lecks liegen, ist erst in Teilen klar. Dem Zeitplan des Kraftwerksbetreibers Tepco nach werden der Rückbau der Anlage und die Dekontamination mindestens 30 bis 40 Jahre dauern.

In vielen Bereichen der Kraftwerksruinen ist die Strahlenbelastung noch immer so hoch, dass selbst Spezialroboter ihr nicht standhalten. Auch die ausgebrannten Brennstäbe in den Abklingbecken der drei Reaktorblöcke sind bislang noch nicht geborgen. Dies soll sukzessive ab 2021 beginnen und rund zehn Jahre dauern. Weil in den geschmolzenen Reaktorkernen noch immer Zerfallsreaktionen ablaufen, muss das beschädigte Innenleben der Reaktoren zudem ständig weitergekühlt werden.

Durch Schäden in den Reaktoren und Lecks wird dieses Kühlwasser jedoch kontaminiert und muss zusammen mit dem aus dem Untergrund abgepumpten verseuchten Sickerwasser in Tanks auf dem Gelände gelagert werden. Inzwischen stehen auf dem Gelände gut 1.040 Tanks mit rund 1,23 Millionen Tonnen radioaktiver Abwässer – und täglich kommen rund 170 Tonnen verseuchtes Wasser hinzu. Das Wasser wird zwar mit einem Spezialverfahren gereinigt, aber ein Teil der Radionuklide, darunter vor allem radioaktives Tritium bleiben drin. Was mit diesem Wasser und mit den Unmengen an festen radioaktiven Abfällen geschieht, ist bislang offen.

NPO, 11.03.2021
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