Ein Desaster auf Raten

Die Informationen über den Verlauf der Kernschmelze in Japan sind noch immer lückenhaft. Doch vieles spricht dafür, dass der Super-GAU im Kernkraftwerk Fukushima I weltweit die Energiewirtschaft verändern wird.

Solange ... keine ausreichenden und auch belastbaren Sachinformationen zu den nuklearen Ereignissen vorliegen, ist es für eine qualifizierte Bewertung oder Schlussfolgerungen zu früh“, hieß es in einer Presseerklärung, die das Deutsche Atomforum unmittelbar nach den ersten Nachrichten über Probleme im Kernkraftwerk Fukushima I am 12. März 2011 veröffentlicht hat. Damals hielt die Welt den Atem an angesichts einer nuklearen Katastrophe, die den Nordosten Japans in ein verstrahltes Niemandsland zu verwandeln drohte.

Auch fünf Wochen nach dem durch den Tsunami ausgelösten Störfall bleibt diese Einschränkung gültig: Die Informationen der japanischen Atomaufsicht NISA und des Kraftwerksbetreibers Tepco tröpfeln eher, als sie fließen. Nicht einmal die Internationale Atomenergieagentur IAEA ist bei der Aufklärung der besorgten Öffentlichkeit wirklich hilfreich. Dennoch zeichnet sich mittlerweile ein halbwegs konsistentes Bild des Desasters von Fukushima ab. Das Bild einer Katastrophe auf Raten – ein Albtraum im Zeitlupentempo, der die Welt noch Monate oder gar Jahre quälen wird.

Der vom japanischen Energieversorger Tōkyō Denryoku (Tepco) betriebene Atomkomplex Fukushima I besteht aus insgesamt sechs Blöcken mit sogenannten Siedewasserreaktoren. Die Blöcke 1 bis 4 befinden sich unmittelbar nebeneinander, die Blöcke 5 und 6 sind einige Hundert Meter davon abgesetzt.

Als es am Freitag, den 11. März um 14.46 Uhr Ortszeit 130 Kilometer östlich der japanischen Hafenstadt Sendai zu einem unterseeischen Beben kommt, fahren die leitenden Ingenieure des an der Küste gelegenen Atomkraftwerks die Reaktorblöcke 1, 2 und 3 herunter. Im Fall einer solchen Reaktorschnellabschaltung werden Neutronen-absorbierende Steuerstäbe von unten in den Reaktordruckbehälter gefahren. Das scheint offenbar funktioniert zu haben – die Kettenreaktionen werden in allen drei Reaktoren planmäßig unterbrochen.

Doch nach dem Abschalten muss die sogenannte Nachzerfallswärme, die aus dem radioaktiven Zerfall der Kernbrennstoffe entsteht, aus dem Reaktorkern abgeführt werden. Auch wenn der relativ kleine Block 1 nur eine elektrische Leistung von 480 Megawatt hat – bei Block 2 und 3 sind es je 760 Megawatt –, resultiert daraus im laufenden Betrieb eine Wärmeleistung von insgesamt fast 1,5 Gigawatt. Die fällt zwar innerhalb weniger Sekunden nach dem Abschalten auf rund zehn Prozent ihres Ausgangswertes ab, in den ersten Minuten bis Stunden nach dem Abschalten heizen aber noch immer 100 bis einige zehn Megawatt thermischer Leistung das Kühlwasser auf – da die Kurve exponentiell abklingt, müssen auch Wochen bis Monate nach dem Unfall noch einige Megawatt Heizleistung verarbeitet werden.

Das geschieht normalerweise über ein Notkühlsystem, dessen Pumpen bei einem Stromausfall von Notstromdieseln angetrieben werden. 55 Minuten nach der Schnellabschaltung versagten diese Diesel-Aggregate jedoch. Ob es der Tsunami war, der die Generatoren außer Gefecht setzte, oder ein anderer Fehler, ist unter Experten strittig, denn die erste Flutwelle hatte die Küste um Fukushima bereits neun Minuten nach dem Beben erreicht – die Aggregate liefen danach noch 49 Minuten weiter. Klar ist jedoch: Die Notfall-Diesel sind so angeordnet, dass sie gleichzeitig durch dieselbe Ursache ausfallen konnten. Das Auftreten solcher „Ausfälle mit gemeinsamer Ursache“ gilt in Lehrbüchern der Reaktorsicherheit eigentlich als Kardinalfehler.

Doch der Kühlkreislauf ist so konstruiert, dass die Zirkulation des Wassers dampfgetrieben fortgesetzt wird. Die hierfür nötigen Ventile können einige Stunden mit Batteriestrom betrieben werden. Versiegt er, ohne dass Notstromaggregate angeschlossen werden können, kann die Nachzerfallswärme aber nicht mehr abgeführt werden: Temperatur und Druck im Reaktor beginnen zu steigen. Wenn der Druck im Reaktordruckbehälter zu hoch wird, öffnen sich in den in Fukushima verbauten sogenannten Mark-I-Containments Sicherheitsventile, die einen Teil des Dampfes in den „Torus“ leiten. Das ist ein ringförmiger Wasserbehälter unterhalb des Reaktordruckbehälters, in dem der heiße Dampf abgekühlt und wieder kondensiert wird, sodass der Druck sinkt. Aber auch dieser Mechanismus funktioniert... (wst)