Die Kühlung ist die Achillesferse

Der japanische Kraftwerksbetreiber Tepco pumpt inzwischen in den Reaktorblock 3 Meerwasser, um den Reaktordruckbehälter zu kühlen. Denn das Kühlwasser im Inneren ist weitgehend weg. Eine Notlösung, auf die das Unternehmen bereits beim Block 1 zurückgriff. Die Kernschmelze wird das wohl in beiden Fällen nicht mehr verhindern können, aber man hofft, das um die 2000 Grad heiße Gemenge aus Uran, Spaltprodukten und den übrigen geschmolzenen Reaktorinnereien daran zu hindern, sich durch die Wand des Druckbehälters hindurchzubrennen.

Wie konnte es überhaupt so weit kommen? Die japanischen Atomkraftwerke sind zwar für Erdbeben ausgelegt, allerdings nur bis zu einer Stärke von 8,2. Das Beben vom Freitag allerdings kam auf eine Magnitude von 9.0. Und überdies wurde bei den vor Jahrzehnten vom US-Konzern General Electric konstruierten Siedewasserreaktoren die Gefahr eines nachfolgenden Tsunami nicht ausreichend berücksichtigt. Bis zum Eintreffen der Flutwelle lief alles in Fukushima nach Plan: Die noch in Betrieb befindlichen drei Reaktoren wurden automatisch heruntergefahren, das heißt die Regelstäbe wurden eingefahren, die Kettenreaktion gestoppt. Doch auch in dieser Situation sind noch etliche Megawatt an Wärme abzuführen. Als die Flutwelle das an der Pazifikküste stehende AKW überrollte, fielen die Dieselgeneratoren des Notstromsystems aus. Damit hatten die Notkühlsysteme nur noch zwei Energiequellen: den Dampf aus dem Reaktor für die Notkühlpumpen und Batterien für die Schaltung der Ventile. Als diese erschöpft waren, erhitzte sich das Wasser im Reaktor wieder. Zwar ist es bei einem Siedewasserreaktor normal, dass sich im oberen Teil des Reaktordruckbehälters Dampf sammelt, doch wenn dieser nicht mehr durch die externe Kühlung geht, steigt der Druck, und die Überdruckventile lassen radioaktiven Dampf ab. Damit verringert sich der Wasserstand. Sobald, wie in Fukushima, die Brennstäbe nicht mehr von Wasser bedeckt sind, werden sie immer heißer. Bei diesen Temperaturen spaltet das Zirkonium in den Hüllen der Brennstäbe die Wassermoleküle, Wasserstoff wird frei. Gelangt dieser in die Umgebungsluft, kann es – wie jetzt im Block 1 von Fuku-shima und 1979 beim Druckwasserreaktor des US-Kraftwerks Three Mile Island bei Harrisburg – zu einer Knallgasexplosion kommen. Die immer stärker erhitzten Brennstäbe schmelzen zu einer lavaartigen Masse zusammen, die sich wegen ihrer hohen Temperatur durch praktisch alle Baumaterialien hindurchbrennen kann, so dass radioaktives Material in die Umwelt gelangt.

Soweit die Parallelen zum Unglück von Tschernobyl. Doch es gibt auch wesentliche Unterschiede. Zum einen bestehen die Reaktorblöcke des Tschernobyl-Typs aus Graphit, das bei den Temperaturen nach dem Schmelzen der Brennstäbe in Brand geriet. Zudem kam es zu dem Unfall, während der Reaktor mit voller Leistung lief. Insofern sind die Bedingungen in Fukushima wesentlich günstiger. Kommt es allerdings zum Austritt radioaktiven Materials, sieht es bei dem japanischen Reaktor nicht so gut aus: Da Block 1 kurz vor der endgültigen Abschaltung stand, sind die Brennelemente weitgehend verbraucht. Das heißt, sie enthalten weitaus mehr langlebige radioaktive Elemente als die in Tschernobyl.

Unabhängig vom Ausgang der Katastrophe in Japan stellen sich einige Fragen für die Sicherheitskonzepte auch hiesiger Atomkraftwerke. Denn für den katastrophalen Verlauf der bisherigen Totalschäden an kommerziellen Atomkraftwerken waren bisher nicht so sehr unmittelbare Schäden am Reaktor Auslöser, sondern das Versagen sämtlicher Kühlsysteme. Und gerade die Kühlsysteme und die zugehörigen Notstromversorgungssysteme waren auch an mehreren deutschen AKW bereits mehrfach Gegenstand von Kritik. So verweist etwa die atomkritische Ärzteorganisation IPPNW darauf, dass das Kernkraftwerk Biblis B nicht wie in Fukushima dampfgetriebene Pumpsysteme für den Notfall besitzt und die Batteriekapazität für die Steuerung nur zwei Stunden statt sechs bis acht in Japan reicht. Und die von der Bundesregierung immer kleingeredete Gefahr von Terroranschlägen oder Flugzeugabstürzen ist ganz offenbar nicht auf die Frage zu beschränken, ob die Reaktorhülle durchschlagen wird. Eine Beschädigung der Notstromaggregate zusammen mit einer Unterbrechung der Stromzufuhr dürfte die meisten deutschen AKW bereits ebenso gefährlich machen wie in Japan Erdbeben und Tsunami.

Glossar

Cäsium: Das Element Cäsium kommt in geringen Mengen in der Natur vor oder entsteht bei der Kernspaltung. Natürliches Cäsium 133 ist ein goldglänzendes Metall im Gestein. Sein radioaktives Isotop, das gefährliche Cäsium 137, fällt bei der Kernspaltung an. Cäsium 137 kann über die Abluft oder das Abwasser aus Atomanlagen gelangen und wird von Tieren und Pflanzen aufgenommen. So kommt es auch in Milch, Fleisch und Fisch vor. Hohe Konzentrationen von Cäsium 137 können Muskelgewebe und Nieren des Menschen schädigen. Es verteilt sich im Körper, so dass seine Strahlung den ganzen Organismus trifft.

INES: Störfälle oder schwere Unfälle in kerntechnischen Anlagen werden mit Hilfe einer internationalen Bewertungsskala eingestuft. Diese Skala für nukleare Ereignisse heißt INES (International Nuclear Event Scale). Sie reicht von 0 (keine oder sehr geringe sicherheitstechnische Bedeutung) bis 7 (schwerste Freisetzung mit Auswirkungen auf Gesundheit und Umwelt in einem weiten Umfeld).

Plutonium: Das radioaktive und hochgiftige Schwermetall Plutonium wird in Atomreaktoren als Brennstoff eingesetzt. Es kommt in der Natur nur in Spuren vor. Es entsteht aber in jedem Atomreaktor und auch bei Atomwaffentests als »Nebenprodukt« der Spaltung von Uran-Atomen. Plutonium ist nicht nur ein Atombombenmaterial, es ist überdies ein giftiger Alphastrahler, der mit einer Halbwertzeit von 24 000 Jahren sehr langlebig ist.

Radioaktivität: Radioaktivität ist die Eigenschaft mancher Stoffe (Radionuklide), sich unter Freisetzung von Energie spontan in andere Atomkerne umzuwandeln. Diese Energie wird in Form von Alpha-, Beta- oder Gammastrahlung abgegeben. Radioaktive Stoffe kommen in geringen Konzentrationen in der Natur vor, sie sind aber auch Produkt von Kernumwandlungen in Kernreaktoren. Radioaktivität (von lateinisch radius, Strahl) kann man nicht schmecken, fühlen, sehen oder riechen, wohl aber messen. Radioaktive Strahlung kann Schäden am Erbgut und damit Krebs auslösen.

Strahlenkrankheit: Radioaktive Strahlen können Körperzellen zerstören und tödlich sein. Die Schäden hängen von der Dauer, Art und Stärke der Strahlung ab. Experten unterscheiden zwischen akuten Strahlenschäden und Spätfolgen. Bereits niedrig dosierte Strahlen können das Erbgut verändern und damit langfristig Krebs auslösen, etwa Leukämie und Schilddrüsenkrebs. Hohe Strahlendosen führen zu Fieber, Übelkeit, Verbrennungen von Haut und Mundraum, Haarausfall, inneren Blutungen und schlimmstenfalls zum Tod.

Super-GAU: Der Super-GAU ist der »Super-größte anzunehmende Unfall«. Kommt es infolge eines schweren Störfalls in einem Kernkraftwerk zu einer Katastrophe, die nicht mehr beherrscht werden kann, ist umgangssprachlich oft von einem »Super-GAU« die Rede. Dies ist der Fall, wenn der Reaktorkern schmilzt oder der Druckbehälter birst – wie bei dem bislang größten bekannt gewordenen Unfall in einem Atomkraftwerk 1986 in Tschernobyl in der Ukraine. dpa/ND

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