 |
|
|
|||||||||||||||
 |
|||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||
|
|
 |
|
|
|
Das Zeitalter der Industrie Stand: 12.8.2011 Am 11. März 2011 kam es in Japan nach einem Erdbeben der Stärke 9 und einem anschließenden Tsunami zu Ausfällen des Kühlsystems in den Atomkraftwerken Tokai, Fukushima I und Fukushima II. Während es den Mitarbeitern gelang, die Kühlung in Tokai und Fukushima II wieder in Gang zu bringen, schafften sie dies im Atomkraftwerk Fukushima I mit insgesamt sechs Reaktorblöcken nicht: In drei Blöcken kam es zu einer teilweisen Kernschmelze. Zwei Abklingbecken für abgebrannte Brennstäbe sind ebenfalls beschädigt, bei Bränden wurden hier erhebliche Mengen Radioaktivität freigesetzt. Im Atomkraftwerk Fukushima I (auch: Fukushima-Daiichi) betrieb die Tokyo Electric Power Company (Tepco) sechs Siedewasserreaktoren - bei diesem Reaktortyp umgibt Wasser die atomaren Brennstäbe und verdampft durch deren Hitze; der Dampf treibt eine Turbine an, die wiederum den Generator antreibt, mit dem Strom erzeugt wird; zum Prinzip siehe die folgende Abbildung.
11. März 2011: Um 14.46 Uhr Ortszeit (6.46 Uhr unserer Zeit) kam es vor der Nordostküste der japanischen Hauptinsel Honshu zu einem Erdbeben der Stärke 9,0 - es war das stärkste Erdbeben, das bisher in Japan gemessen wurde. Zum Zeitpunkt des Erdbebens waren drei der sechs Reaktorblöcke des Atomkraftwerks Fukushima I für Wartungsarbeiten abgeschaltet, die Brennelemente aus Reaktorblock 4 in Abklingbecken im Reaktorblock ausgelagert. Durch das Erdbeben wurden auch die drei in Betrieb befindlichen Rektorblöcke 1, 2 und 3 automatisch abgeschaltet. Kurz darauf brach in der Region aufgrund zerstörter Leitungen die Stromversorgung zusammen, dadurch wurde auch die externe Versorgung des Atomkraftwerkes gekappt. Die für solche Fälle vorgesehenen Dieselgeneratoren zur Notfallversorgung sprangen planmäßig an; diese ist notwendig, um die aufgrund des weiteren Zerfalls von Spaltprodukten auch nach dem Abschalten weiter Wärme produzierenden (in Fukushima drei bis sieben Prozent eines laufenden Reaktors, das ist etwa die Größenordnung von ein bis zwei mit voller Kraft laufenden Düsentriebwerken) Brennstäbe zu kühlen. 46 Minuten nach dem Erdbeben erreichte ein von dem Erdbeben ausgelöster Tsunami das direkt an der Küste gelegene Atomkraftwerk; eine Flutwelle von über 14 Metern Höhe überspülte einen 5,70 Meter hohen Schutzwall gegen Taifune und überflutete das in zehn Meter über dem Meeresspiegel gelegene Kraftwerk bis in vier Meter Höhe. Dies traf auch die in den Kellern der Maschinenhäuser gelegenen Dieselgeneratoren und elektrischen Schaltanlagen; 12 der 13 Generatoren fielen durch Kurzschluss aus. In den ersten Stunden nach dem Ausfall der Generatoren konnte die Notstromversorgung mit Batterien aufrecht erhalten werden, die eigentlich nur zur Überbrückung der Zeit bis zum Anspringen der Notstromaggregate ausgelegt sind. Der weitere Ablauf konnte dann nicht mehr beobachtet werden, da mit dem Strom auch die meisten Messgeräte ausfielen (weshalb die folgenden Beschreibungen zum Teil auch auf theoretischen Überlegungen basieren). Als im Reaktorblock 1 der Druck stieg, was eigentlich nur durch verdunstendes Wasser infolge des Ausfalls der Kühlung geschehen kann, rief die japanische Regierung um 19.03 Uhr den atomaren Notstand aus. Am 12. März stieg Druck im Sicherheitsbehälter, der den |
|
|
|
Flutung des Reaktorgebäudes mit Meerwasser zu kühlen, um eine weitere Beschädigung zu vermeiden. Die Evakuierungszone wurde auf 20 Kilometer rund um das Atomkraftwerk ausgeweitet. Unterdessen kam es am 12. März auch zu Problemen mit der Kühlung im Reaktorblock 2 und am 13. März zu einem Druckanstieg im Reaktorblock 3. Im Reaktorblock 3 nahmen die Ereignisse zunächst einen ähnlichen Verlauf wie im Reaktorblock 1; am 14. März kam es auch hier (um 11.01 Uhr Ortszeit) zu einer Wasserstoffexplosion, die das Reaktorgebäude zerstört. Allerdings versuchten hier die Betreiber offenbar, nur den Sicherheitsbehälter mit Meerwasser zu kühlen (vermutlich, da die Flutung des Reaktorgebäudes ein weiteres kontrolliertes Ablassen von Dampf aus dem Sicherheitsbehälter erschwert). Um 13.25 Uhr fiel im Reaktorblock 2 die Kühlung ganz aus, die Brennstäbe lagen offenbar mehrere Stunden frei, und es kam um 6.10 Uhr des 15. März offenbar zu einer Explosion im Reaktorkern, bei der Druck- und Sicherheitsbehälter beschädigt wurden. So konnten Teile des geschmolzenen Reaktorkerns aus dem Druck- in den Sicherheitsbehälter fließen und Radioaktivität in den Keller des Maschinenhauses gelangen. Um 6.00 Uhr ereignete sich nach dem Ausfall der Kühlung auch im Abklingbecken am Reaktorblock 4 eine Wasserstoffexplosion. In diesem Abklingbecken lagen die Brennstäbe aus dem stillgelegten Reaktor; und auch diese hätten weiter gekühlt werden müssen. Da die Abklingbecken nicht wie die Reaktoren selbst von Rückhaltesystemen, sondern lediglich von der Gebäudehülle umgeben sind, war nach deren Beschädigung durch die Explosion die Strahlenbelastung höher als bei den Reaktoren - sie betrug auf dem Reaktorgelände bis zu 400 Millisievert (mSv, siehe Kasten) pro Stunde. Dieser Wert zwang den Betreiber, alle Mitarbeiter, die nicht direkt mit den Kühlungsversuchen beteiligt waren, aus dem Atomkraftwerk abzuziehen. |
|
|
|
... ist die umgangssprachliche Sammelbezeichnung für Strahlung, die von radioaktiven Stoffen (>> mehr) ausgeht. Dabei kann es sich um Teilchenstrahlung (”Alphastrahlung” - hier werden Helium-4-Atomkerne abgestrahlt - oder “Betastrahlung” - hier werden meist Elektronen, seltener auch Positronen abgestrahlt) oder elektromagnetische Strahlung (“Gammastrahlung”) handeln. Die Bezeichnungen spiegeln die Abschirmbarkeit wider: Alphastrahlung lässt sich bereit durch Papier und Stoff abschirmen, Betastrahlung durch Metall, und Gammastrahlung durchdringt selbst dicke Blei- und Gesteinsschichten. Sie alle gehören zur “ionisierenden Strahlung”, so genannt, da sie Elektronen aus Atomen entfernen kann, die dadurch zu Ionen werden. In biologischem Gewebe entstehen dabei reaktionsfreudige Atome oder Moleküle, die weiter reagieren und das Gewebe schädigen, daher ist radioaktive Strahlung gesundheitsschädlich. Bei schwacher Strahlung nehmen durch Veränderungen der DNA bestimmte Krebsarten zu, bei stärkerer Strahlung erkranken Menschen an akuter Strahlenkrankheit. Die Strahlungswirkung wird in der Maßeinheit Sievert gemessen, wobei es sich eher um eine Abschätzung handelt: Bei der üblichen Äquivalentdosis wird die aufgenommene Energiemenge in Joule/kg Körpergewicht mit einem Faktor multipliziert wird, der die Wirksamkeit der verschiedenen Strahlungsarten berücksichtigt. Die natürliche Strahlenbelastung durch Strahlung aus dem Weltraum oder radioaktive Stoffe im Boden beträgt in Deutschland durchschnittlich 2,1 Millisievert (mSv) pro Jahr. Ab welchem Strahlungswert langfristige Schäden wie Krebs oder Veränderungen der Erbanlagen eintreten, ist umstritten - viele Wissenschaftler gehen davon aus, dass diese mit zunehmender Strahlungsbelastung zunehmen, es also keinen “Schwellenwert” gibt. Allerdings sind die Auswirkungen niedriger Strahlung nur statistisch zu erfassen und daher umstritten. Beruflich belastete Personen dürfen etwa Strahlungen von 20 mSv/Jahr (Flugpersonal in der EU) bis 50 mSV/Jahr (Mitarbeiter in amerikanischen Atomkraftwerken) ausgesetzt sein. Ab einer kurzfristigen Belastung von 250 mSv kann akute Strahlenkrankheit (Kopfschmerzen, Übelkeit, Erbrechen) eintreten. Hiervon kann man sich erholen, das Immunsystem betroffener Personen bleibt jedoch oftmals lebenslang geschwächt. Eine kurzfristige Strahlenbelastung von 2.000 mSv kann tödlich sein, eine kurzfristige Belastung von 4.000 mSv ist dies bei 50 Prozent der bestrahlten Personen, und eine von 7.000 mSv ist in jedem Fall tödlich. |
|
|
|
Am 16. März flammte das vermutlich am Vortag nicht vollständig gelöschte Feuer im Abklingbecken des Reaktorblocks 4 erneut auf; aus den Reaktorblöcken 1 und 3 stieg weißer Dampf auf. Die Radioaktivität stieg auf dem Gelände des Atomkraftwerks kurzfristig auf Werte bis 1.000 Millisievert/Stunde an, so dass wegen akuter Gesundheitsgefahren für eine Zeit auch die mit der Kühlung beschäftigten 50 Mitarbeiter abgezogen werden mussten. Inzwischen wurde versucht, die Abklingbecken in den Blöcken 3 und 4 aus der Luft mit Hubschraubern zu löschen und wieder unter Wasser zu setzen, dieser Versuch musste aber wegen der Strahlungsbelastung der Piloten zunächst aufgegeben werden, bevor er am 17. März wieder aufgenommen wurde. Nicht nur das Abklingbecken, sondern auch der Reaktorkern in Block 3 drohten zu überhitzen. Eine Freisetzung von radioaktivem Material aus Block 3 wäre besonders kritisch gewesen, da hier ein anderer Brennstoff, sogenanntes Mischoxid mit Plutoniumanteil, verwendet wird. Plutonium ist nicht nur sehr lange radioaktiv, sondern auch hochgiftig. Zusätzlich wurden daher am Abend auch Hochdruckwasserwerfer eingesetzt, um die Reaktoren zu kühlen. Der Erfolg dieser Maßnahmen blieb fraglich, die Strahlung in der Evakuierungszone um das Kraftwerk erhöhte sich deutlich. Die Internationale Atomenergie-Organisation ging davon aus, dass die Brennstäbe der Reaktoren 1,2 und 3 etwa zur Hälfte aus dem Wasser ragten; im Abklingbecken des Reaktors 4 war vermutlich kaum noch Wasser. Dies würde auch die hohen Strahlenwerte erklären, denn Wasser dient nicht nur der Kühlung der Abklingbecken, sondern hält auch die von den Brennstäben ausgehende Gammastrahlung (siehe Kasten oben) zurück. Ab 18. März beteiligte sich auch die Feuerwehr aus Tokio und Löschwagen der US-Armee an den Versuchen, die Reaktorblöcke und die Abklingbecken der Reaktorblöcke 3 und 4 mit Wasserwerfern zu kühlen. 30 Kilometer nordwestlich des Kraftwerkes wurden laut dem japanischen Fernsehsender NHK am zweiten Tag in Folge Strahlungswerte von 150 mSv/Stunde gemessen. Am 19. März wurde im Leitungswasser in der Nähe des Kraftwerks erhöhte - und über den Grenzwerten liegende - Radioaktivität gemessen, die auf radioaktives Jod zurückging; ebenso wurden erhöhte Werte in Trinkwasser in Tokio gemessen, wobei deren Ursache unklar blieb. Am 20. März konnte nach mehrtägigen Bemühungen die externe Stromversorgung behelfsmäßig wieder her gestellt werden. Dies war die Voraussetzung dafür, die Pumpen des Kraftwerks - deren Funktionsfähigkeit allerdings fraglich war - wieder in Betrieb zu nehmen. Zunächst wurden die Schaltanlagen der Reaktorblöcke 1 und 2 angeschlossen; weiter floß der Strom zunächst nicht, denn es musste noch überprüft werden, ob die Wasserpumpen und die elektrische Installation noch funktionieren - ein Kurzschluss hätte sie endgültig zerstören oder gar eine Explosion auslösen können. Am 21. März konnten die Blöcke 5 und 6, am 22. März Block 4 und am 23. März Block 3 an die externe Stromversorgung angeschlossen werden. In den Blöcken 5 und 6 funktionierte die Kühlung wieder, so dass sie als vergleichsweise unproblematisch galten. Am 24. März konnte die Leitwarte des Blocks 1 an die externe Stromversorgung angeschlossen werden, damit funktionierten die Beleuchtung und einige Instrumente wieder, mehr aber auch nicht. Die Kühlung dieses Reaktorblocks und des Druckbehälters von Reaktorblock 3 wurden am 25. März auf Süßwasser umgestellt, um zu verhindern, dass Salzablagerungen die Kühlung beeinträchtigten. Am gleichen Tag wurde in den Untergeschossen der Reaktorblöcke 1 bis 3 hoch radioaktives Wasser entdeckt, offenbar ist das zum Kühlen verwendete Wasser mit radioaktiven Stoffen in Berührung gekommen. In Reaktorblock 3 waren bereits am 24. drei Arbeiter durch dieses Wasser bei Kabelarbeiten verstrahlt worden. Die Arbeiten an der Stromversorgung des Reaktorblocks 2 mussten wegen der Strahlung eingestellt werden, am 26. März konnte aber die Stromversorgung hergestellt werden, mit ähnlichen Ergebnissen wie im Reaktorblock 1; die Kühlung des Abklingbeckens des Blocks 3 konnte statt mit Wasserwerfern mit einer regulären Einspritzleitung sichergestellt werden. Am 29. März wurde die Kühlung des Reaktorblocks 2 von Salz- auf Süßwasser umgestellt. Das Abklingbecken des Blocks 4 wurde seit dem 22. März mit einer Betonpumpe behelfsmäßig gekühlt, am 30. März konnte auch diese Kühlung von Salz- auf Süßwasser umgestellt werden. Im April bereitete vor allem Block 1 Sorgen: Mit der Behelfskühlung gelang es nicht, den Reaktor zu stabilisieren, der Druck im Druckbehälter stieg weiter an. Vermutlich wurde im Reaktorkern weiter Wasserstoff produziert, und um eine weitere Explosion zu verhindern, wurde der Sicherheitsbehälter mit Stickstoff aufgefüllt. Als Ursache der bereits im März entdeckten radioaktiven Belastung des Meerwassers wurde ein Riss in einem Kabelschacht am Meerwassereinlass des Blocks 2 identifiziert, das erst nach einigen Tagen verschlossen werden konnte. Zudem deuteten hohe Strahlenwerte darauf hin, dass auch im Abklingbecken von Block 2 Brennstäbe beschädigt waren. Radioaktives Wasser aus dem Untergeschoss wurde in das Abfalllager gepumpt; der Wasserstand blieb jedoch unverändert, da durch die laufende Kühlung ständig neues Wasser dazukam. In Block 3, der eigentlich schon als halbwegs stabilisiert galt, stieg Ende April die Temperatur des Druckbehälters plötzlich an, das Problem konnte aber mit verstärkter Kühlung gelöst werden. Tepco bestätigte zudem, dass Brennelemente im Abklingbecken des Blocks 4 beschädigt waren. Im Mai stellte Tepco nach Reparatur der Wasserstandsmessgeräte fest, dass im Block 1 sowohl Druck- als auch Sicherheitsbehälter beschädigt waren. Dadurch lief radioaktiv verseuchtes Kühlwasser aus dem Gebäude, das sich im Untergeschoss des Reaktorgebäudes ansammelte. Auch der ebenfalls geschmolzene Reaktorkern im Block 2 war noch in Bewegung; im Untergeschoss standen 6 Meter radioaktiv verseuchtes Wasser. Am 11. Mai stellte Tepco fest, dass am Block 3 radioaktiv verseuchtes Wasser wie zuvor am Block 3 an einem Kabelschacht ins Meer lief. Nach dem Abdichten dieses Lecks deuteten Messgeräte auf ein weiteres Leck hin, worauf Tepco begann, das Abwasser aus dem Turbinengebäude in das Abfalllager und - nachdem dieses voll war - in Wassertanks abzupumpen. Im Juni wurde auch in Block 2 wurde der Sicherheitsbehälter mit Stickstoff aufgefüllt, Mitte Juli auch in Block 3. Mitte des Monats ging eine Abwasseraufbereitungsanlage in Betrieb, die Cäsium und andere radioaktive Chemikalien aus Wasser entfernt sollte, um damit die im Abfalllager und in Wassertanks aufgefangenen über 100.000 Kubikmeter radioaktive Wasser zu entseuchen und als Kühlwasser nutzen zu können, ab Ende des Monats wurden die Reaktordruckbehälter der Blöcke 1 bis 3 mit aufbereitetem Wasser aus dieser Anlage gekühlt. Ab Juli wurde begonnen, Block 1 mit einem Stahlgerüst und einer Kunststoff-Schutzhülle zu umgeben, die Strahlung zurückhalten und den Reaktor vor Regen schützen soll; in Block 3 wurde ein Roboter zum Abräumen von radioaktivem Schutt eingesetzt und auch Block 4 konnte an einen neuen Kühlkreislauf für das Abklingbecken angeschlossen werden. |
|
|
|
Was kann in Fukushima noch passieren? Im schlimmsten Fall kann es bei nicht ausreichender Kühlung der Brennstäbe zu einer vollständigen Kernschmelze kommen: Dann verflüssigen sich die Brennstäbe; die heiße, strahlende Flüssigkeit sammelt sich am Boden des Reaktordruckbehälters, kann sich durch diesen und im schlimmsten Fall auch durch den Sicherheitsbehälter und den Boden des Reaktorgebäudes hindurch fressen und so in den Boden gelangen. Wenn die extrem heiße Flüssigkeit auf diesem Weg mit Wasser (z.B. dem hineingepumpten Meerwasser oder mit Grundwasser) in Kontakt kommt, könnte sie durch eine Dampfexplosion in die Umgebung und die Atmosphäre gelangen. Ebenso ist wohl nicht auszuschließen, dass am Boden des Reaktordruckbehälters eine kritische Masse zusammenkommt, die eine Kettenreaktion mit einer anschließenden atomaren Explosion ermöglicht. In beiden Fällen würden große Mengen Radioaktivität und - vor allem, wenn auch Block 3 betroffen ist - hochgiftiges Plutonium freigesetzt. Diese beiden Szenarien versuchten die Mitarbeiter, die die Reaktoren mit Meerwasser zeitweise alleine kühlten, um fast jeden Preis zu verhindern. Sie und auch die später dazugekommenen Kollegen, Soldaten und Feuerwehrleute haben dabei unter schwierigsten Umständen - umgeben von Schutt, zeitweise ohne Stromversorgung und Messinstrumente und nicht funktionierenden Kommunikationseinrichtungen - eine hochprofessionelle Arbeit geleistet und sich dabei einer Strahlung ausgesetzt, die die eigentlich zulässige jährliche Strahlenbelastung für Mitarbeiter bereits in einer einzigen Schicht überschritten - diese Mitarbeiter haben ihre Gesundheit und ihr Leben riskiert, um das Schlimmste zu vermeiden. Die Gefahr einer Kernschmelze ist erst dann endgültig gebannt ist, wenn die Reaktoren soweit abgekühlt sind, dass sich auch bei einem Ausfall der Kühlung nicht mehr selbst entzünden können - das könnte im Januar 2012 so weit sein. Bis dahin besteht die größte Gefahr in Nachbeben, die die empfindlichen Not-Installationen, mit denen zur Zeit die Kühlung sichergestellt wird, beschädigen könnte. |
|
|
|
Auch wenn bis Januar 2012 alles gut geht und die Gefahr einer Kernschmelze entgültig abgewendet werden kann, ist der Unfall damit noch lange nicht vorbei: Das Reinigen der Anlage und die Entseuchung der umliegenden Region werden noch viele Jahre dauern. Weitere Informationen zum Atomunfall in Fukushima: |
|
|
|
© Jürgen Paeger 2006 - 2011 |
|
|
|
Was passiert bei der Aufbereitung des Abwasser mit der Radioaktivität? Radioaktive Stoffe werden hierbei nicht vernichtet, sondern als lediglich als radioaktiver Schlamm konzentriert. Dieser Schlamm wird zum Teil des radioaktiven Abfalls, der als Folge des Unfalls zu beseitigen sein wird. |