Der Reaktorunfall in Fukushima – 7 Jahre danach

05.03.2018

Abbildung 1: Ein Kran wird in den zylinderförmigen Aufsatz auf Block 3 eingehoben (Quelle: TEPCO).

Sieben Jahre nach dem Reaktorunfall in Fukushima am 11. März 2011 sind heute täglich etwa 5.000 Arbeiter auf dem Anlagengelände beschäftigt. Derzeit trifft der Betreiber TEPCO an den Blöcken 1 bis 3 bauliche Vorbereitungen zur Bergung der Brennelemente aus den Lagerbecken. Ein weiterer Fokus der Arbeiten liegt auf der Erkundung des Inneren der Containments der Blöcke 1 bis 3. Mithilfe der dabei gewonnenen Erkenntnisse soll die Bergung des geschmolzenen Kernbrennstoffs geplant werden.

Vorbereitungen zur Bergung der Brennelemente aus den Lagerbecken

TEPCO plant, mit der Bergung der 566 Brennelemente aus dem Lagerbecken von Block 3 im Jahr 2018 zu beginnen und hat dafür einen zylinderförmigen Aufsatz auf dem Reaktorgebäude montiert Darin wurden die Entladevorrichtung zur Entnahme der Brennelemente und ein Kran eingebaut (s. Abb. 1).
Mit der Bergung der Brennelemente aus den Blöcken 1 und 2 will TEPCO nach derzeitigen Planungen im Fiskaljahr 2023 beginnen. In Vorbereitung darauf wurden bei Block 1 bereits Stützen, Träger und Verkleidung der Einhausung des Reaktorgebäudes erneuert und ein Windschutzgitter angebracht. Bei Block 2 soll der obere Teil des Reaktorgebäudes abgebaut und ein neuer Aufbau errichtet werden. Von diesem sollen sowohl die Entnahme der 615 Brennelemente und später auch die Bergung des geschmolzenen Kernmaterials erfolgen. Die Brennelemente von Block 4 wurden bereits 2014 in das Zwischenlager verbracht.

Abbildung 2: Der Kopf eines Brennelements ragt aus dem geschmolzenen Material auf dem Boden des Sicherheitsbehälters von Block 2. Zum Vergleich ein intakter Kopf eines Brennelements rechts daneben (Quelle: TEPCO/IRID bzw. GRS).Vorbereitungen zur Bergung des geschmolzenen Kernbrennstoffs

Wie die Bergung des Kernbrennstoffs aus den Blöcken 1 bis 3 ablaufen soll, ist abhängig davon, wie das Kernmaterial bzw. die Schmelze im Inneren der Anlagen verteilt ist. Um genauere Erkenntnisse darüber zu gewinnen, führt TEPCO seit einigen Jahren Inspektionen im Inneren der Containments durch. Aufgrund der hohen Strahlungswerte kommen dabei ferngesteuerte Roboter zum Einsatz.

So lieferte eine Erkundungsmission im Sicherheitsbehälter von Block 3 im Juli 2017 Bilder aus dem Steuerstabantriebsraum unterhalb des Reaktordruckbehälters. Sie zeigen auf dem Boden beschädigte und geschmolzene Teile aus dem Steuerstabantriebsraum und Teile der Steuerstabantriebe. Auf Bildern einer Erkundungsfahrt, die im Januar 2018 in Block 2 stattgefunden hat, ist unter anderem den Kopf eines Brennelements zu erkennen (s. Abb. 2).

Eine weitere Technik, die TEPCO zur Erkundung des Inneren der Reaktorgebäude einsetzt, ist die sogenannte Myonentomografie, kurz Myonen-Scan. Hierbei wird mithilfe eines technischen Verfahrens vereinfacht gesagt eine Art Röntgenbild vom Inneren des Reaktorgebäudes erstellt.  
Der bislang letzte Myonen-Scan wurde in Block 3 im Jahr 2017 durchgeführt. Anhand der Aufnahmen vermutet TEPCO eine massive Ansammlung hochkontaminierten Materials außerhalb des Reaktordruckbehälters. Trotzdem bestünde laut TEPCO die Möglichkeit, dass Schmelze auch im Reaktordruckbehälter verblieben ist. Die Ergebnisse der Myonen-Scans in den Blöcken 1 bis 3 bestätigen im Wesentlichen die Ergebnisse der rechnerischen Unfallanalysen (s. Abb. 3). Dabei decken sich die Ergebnisse, der von TEPCO erstellten Unfallanalysen, mit denen von der GRS in ihren Analysen ermittelten Ergebnissen.

Abbildung 3: Darstellung möglicher Schmelzeablagerungen in den Reaktoren 1 bis 3 auf Basis der Ergebnisse der rechnerischen Unfallanalysen: Bei Block 1 links geht man davon aus, dass keine massive Einlagerung von Brennstoff im Reaktorkern vorhanden ist. Die Untersuchungen legen nahe, dass ein Großteil des geschmolzenen Kernmaterials in den Sicherheitsbehälter ausgetreten ist. Bei Block 2 geht man davon aus, dass sich hochaktives Material im unteren Teil des Reaktordruckbehälters gesammelt hat und sich Teile des Brennstoffs vermutlich noch im Reaktorkern befinden (Quelle: TEPCO). Die Ergebnisse der Unfallanalysen decken sich mit denen, die die GRS in ihren Analysen ermittelt hat.Eine Vorgehensweise für die Bergung des Kernbrennstoffs aus einem ersten Block soll laut TEPCO bis 2019 erarbeitet werden. Mit der Erforschung und Entwicklung möglicher Szenarien hat TEPCO das International Research Institute for Nuclear Decommissioning (IRID) beauftragt, einen Zusammenschluss verschiedener japanischer Organisationen wie die Japan Atomic Energy Agency, Herstellern sowie TEPCO und weiteren Betreibern.

Mehr über die Ergebnisse der Reaktor-Inspektionen, die Verwendung der dabei gewonnen Daten und die Ergebnisse der GRS-Analysen zum Unfallhergang, erklärt GRS-Kollege Dr. Martin Sonnenkalb im Interview.

Umgang mit kontaminiertem Wasser auf dem Anlagengelände

Ein weiterer Schwerpunkt der Arbeiten liegt auf dem Umgang mit kontaminiertem Wasser, das auf der Anlage anfällt und behandelt werden muss. Abhängig von der Niederschlagsmenge entsteht täglich 50 bis 100 m³ neues kontaminiertes Wasser, das aus den Reaktorgebäuden abgepumpt und gereinigt wird und schließlich in Tanks gelagert wird (s. Abb. 4). Mittlerweile werden mehr als 1 Mio. Tonnen Wasser auf dem Anlagengelände gelagert, davon sind rund 10.000 Tonnen hochkonzentrierte flüssige Abfälle.   

Abbildung 4: Schema des „Wasserkreislaufs“ auf dem Kraftwerksgelände (Quelle: Tepco/ GRS)

Bis auf Tritium können alle im Wasser enthaltenen Radionuklide mithilfe der Reinigungsanlagen entfernt werden. Derzeit diskutieren TEPCO, die japanische Aufsichtsbehörde NRA, die Regierung und die betroffenen Fischereiverbände in der Region, ob das tritiumhaltige Wasser ins Meer abgeleitet werden kann. Die NRA sprach sich in Medienberichten Anfang 2018 für die Verklappung des Wassers ins Meer aus.

Aufgrund der Nuklidkonzentrationen, die zum Beispiel im Hafenbecken der Anlage gemessen werden, geht TEPCO davon aus, dass die Maßnahmen, die auf dem Anlagengelände zum Schutz des Meerwassers und des Grundwassers getroffen wurden, ihre Wirkung entfalten. Zu den Maßnahmen zählt unter anderem der im August 2017 fertiggestellte unterirdische Eiswall, der die Reaktorgebäude umschließt und den Zutritt von Grundwasser verhindern soll.

Radiologische Situation auf dem Anlagengelände

Bei den von TEPCO ermittelten Ortsdosisleistungen auf dem Anlagengelände und im Bereich der Reaktorgebäude haben sich im Verlauf der letzten Monate (bis November 2017) keine signifikanten Veränderungen ergeben.  

Die Entwicklung der Strahlungswerte haben auch Auswirkungen auf den Arbeitsschutz auf der Anlage. So konnten im September 2017 die Vorschriften zum Tragen von Schutzkleidung auf dem Anlagengelände erneut angepasst werden. Auf 95 Prozent des Anlagengeländes müssen die Arbeiter seitdem nur noch eine Staubmaske und reguläre Arbeitskleidung tragen. Strengere Schutzmaßnahmen, wie zum Beispiel das Tragen einer Vollschutzmaske und eines Schutzanzuges, gelten jedoch nach wie vor in der unmittelbaren Umgebung der Reaktoren. Neben dem Betreiber TEPCO dokumentiert auch das japanische Gesundheitsministerium die Strahlenexposition der Arbeiter auf dem Anlagengelände.

Informationen zur radiologischen Situation auf dem Anlagengelände und in der näheren Umgebung, zur Überwachung von Meerwasser und Luft und zu den vom japanischen Gesundheitsministerium ermittelten Messdaten bei Lebensmitteln und Trinkwasser, veröffentlicht die GRS regelmäßig in ihren Monatsrückblicken.

Weitere Informationen

GRS-Bericht: Fukushima Daiichi 11. März 2011 – Unfallablauf und radioalogische Folgen (5. überarb. Auflage)
Arbeiten der GRS zum Reaktorunfall in Fukushima
GRS-Notfallzentrum