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AKW Fukushima: Sorgenfall Reaktor 3

Von Cinthia Briseño

Im japanischen Unglücks-AKW Fukushima wird immer deutlicher: Reaktor 3 ist das gefährlichste Problem. Möglicherweise ist der Druckbehälter beschädigt - und ausgerechnet in diesem Meiler wird neben Uran auch das hochgiftige Plutonium verwendet.

Fukushima: Sorge um Reaktor 3 Fotos
AFP/ MINISTRY OF LAND, INFRASTRUCTURE AND TOURISM VIA JIJI PRESS

Die Hiobsbotschaft kam am Freitagmorgen um 8.02 Uhr: "Der Reaktordruckbehälter im Block 3 der havarierten Atomanlage Fukushima I ist nach Angaben der Betreiberfirma Tepco möglicherweise beschädigt", meldete die Nachrichtenagentur AFP. Eine Beschädigung sei "möglich", sagte ein Tepco-Sprecher. In Reaktor 3 befinden sich - anders als in den anderen fünf Reaktoren des Kraftwerks Fukushima I - sogenannte Mischoxid-Brennstäbe. Sie enthalten neben Uran auch Plutonium, ein hochradioaktives, extrem giftiges Schwermetall.

Um 9.35 Uhr aber meldete die Agentur Reuters: "Für Block 3 gibt es nach Angaben der Atomsicherheitsbehörde keine Hinweise auf ein Auseinanderbrechen des Reaktors." Später, um 11.06 Uhr, legt Reuters nach: Risse im Container von Reaktor 3 und den Druckbehältern seien unwahrscheinlich.

Zwei Quellen, zwei Aussagen. Ist der Reaktordruckbehälter nun beschädigt oder nicht? Falls ja, wie schwer? Und welche Auswirkungen hat das - für die Arbeiter vor Ort, für die Reparaturen an den anderen Reaktoren, für die gesamte Anlage, für die Umwelt, für die japanische Bevölkerung und möglicherweise den Rest der Welt?

Es gibt immer noch keine Klarheit

Zwei Wochen sind nach dem verheerenden Erdbeben in Japan und dem Beginn des Reaktorunfalls vergangen. Klarheit über den tatsächlichen Zustand der Anlage gibt es bisher nicht. Auf unzähligen Kanälen laufen Informationsschnipsel ein. Sie alle geben einen kurzen und lokal begrenzten Ist-Zustand wieder - manchmal richtig, manchmal falsch. Einen Überblick zu gewinnen oder daraus gar mögliche Folgen abzuleiten, ist äußerst schwierig.

Die Frage, ob das Kernkraftwerk überhaupt noch unter Kontrolle zu bringen ist, bleibt von den meisten Experten unbeantwortet. Die Lage in Fukushima I, so fasst es der japanische Premierminister Naoto Kan zusammen, sei auch zwei Wochen nach dem Beben noch immer "äußerst unvorhersehbar".

Unvorhersehbar ist auch, welche Gesundheitsschäden die Arbeiter vor Ort davontragen. Drei von ihnen bekamen am Freitag beim Kabellegen im Maschinenhaus bei Block 3 Strahlungsdosen von mehr als 170 Millisievert ab. Zwei erlitten sogar eine Kontamination der Haut an den Beinen und dadurch Verbrennungen. Jetzt forderte die Atomaufsichtsbehörde die Betreiberfirma Tepco auf, die Sicherheitsbedingungen für die in der Anlage arbeitenden Techniker zu verbessern. Eine Untersuchung solle klären, warum die drei Mitarbeiter verstrahlt wurden.

Die Lage im Reaktorblock 3 ist auch deshalb besonders beunruhigend, weil dort seit einigen Monaten nicht nur Uran-, sondern auch Mox-Brennelemente eingesetzt werden. Derartige Brennstäbe sind weltweit in vielen Druckwasser- und Siedewasserreaktoren im Einsatz. Auch in Deutschland wurden bis 2008 insgesamt neun AKW teilweise mit Mox-Elementen betrieben. Sie bergen aber ein größeres Risiko, denn sie haben einen höheren Anteil an Plutonium 239.

Die Inhalation von 40 Milliardstelgramm Plutonium 239 genügt, um eine akute Strahlenbelastung von 15 Millisievert im Körper zu verursachen (siehe Kasten links). Zudem ist Plutonium 239 ein hochgiftiges Schwermetall, das sich in Knochen festsetzen kann, und eines, das erst nach 24.110 Jahren zur Hälfte zerfallen ist.

Eine Beschädigung ist "möglich"

Eine größere Freisetzung von Plutonium in die Umwelt wäre deshalb "äußerst bedenklich", wie Joachim Knebel, Reaktorexperte am Karlsruher Institut für Technologie (KIT), bereits vor einigen Tagen sagte. Ob Plutonium 239 aus Reaktor 3 freigesetzt werden kann oder nicht, ist derzeit nicht klar. Das hängt vor allem davon ab, wie stark der Reaktordruckbehälter sowie der Sicherheitsbehälter in Mitleidenschaft gezogen wurden. Radioaktives Plutonium gehört zu den Alphastrahlern - siehe Kasten:

Von Sievert bis Becquerel: Kleines Lexikon der Strahlenmessung
Alpha-, Beta- und Gammastrahlen
DPA
Manche Atomkerne von chemischen Elementen sind instabil und zerfallen deshalb. Sie werden als radioaktiv bezeichnet. Die Zerfallsprozesse können unterschiedlicher Natur sein. Die Strahlung, die zerfallende Elemente aussenden, wird in drei Arten unterschieden: Während Alpha- und Betastrahlung aus Partikeln bestehen, handelt es sich bei Gammastrahlung um elektromagnetische Wellen, ähnlich der Röntgenstrahlung. Allerdings ist ihre Wellenlänge viel kleiner und die Strahlen sind somit extrem energiereich. Alphastrahlung besteht aus positiv geladenen Helium-Kernen, die aus zwei Protonen und zwei Neutronen aufgebaut sind. Betastrahlen bestehen aus Elektronen. Sie entstehen, wenn sich ein Neutron in ein Proton und ein Elektron umwandelt, das vom Atomkern abgestrahlt wird.
Becquerel: Einheit der Aktivität
Eine Substanz ist dann radioaktiv, wenn sie zerfällt und dabei Strahlung aussendet. Um anzugeben, wie stark eine radioaktive Substanz strahlt, benutzt man den Begriff der Aktivität (A). Sie wird in Becquerel (Bq) gemessen und gibt die Strahlung an, die eine Substanz innerhalb einer bestimmten Zeit durch Zerfall erzeugt. Per Definition entspricht ein Becquerel einem Zerfall pro Sekunde. Je schneller eine Probe zerfällt, desto intensiver strahlt sie also.
Gray: Einheit der Energiedosis
Weiß man, wie stark eine radioaktive Substanz strahlt, sagt das noch nichts darüber aus, wie sich die Strahlung auf den Körper auswirkt. Dafür ist es wichtig zu bestimmen, wie viel Energie von einer bestimmten Masseneinheit des Körpers absorbiert wird. Angegeben wird die absorbierte Energiedosis (D) in der Einheit Gray (Gy), wobei ein Gray der Energiemenge von einem Joule pro Kilogramm entspricht.
Sievert: Einheit der Äquivalentdosis
Um die biologische Wirksamkeit der radioaktiven Strahlung auf den Körper anzugeben, benutzt man anstelle der Energiedosis den Begriff der Äquivalentdosis (H). Sie berücksichtigt die Tatsache, dass verschiedene Arten von Strahlen ganz unterschiedliche Wirkungen auf den Körper haben. So ionisiert Alphastrahlung bei weitem mehr Moleküle als etwa Betastrahlen - und richtet deshalb eine größere Zerstörung im Körper an. Daher wird jede Strahlungsart mit Hilfe einer physikalischen Größe gewichtet, dem sogenannten Strahlenwichtungsfaktor. Gemessen wird die Äquivalentdosis in Sievert (Sv). Sie ergibt sich aus der Multiplikation der Energiedosis mit dem Strahlenwichtungsfaktor. 1 Sievert (Sv) sind 1000 Millisievert (mSv). 1 Millisievert sind 1000 Mikrosievert (µSv).
Sievert pro Zeit: Einheit der Strahlenbelastung
Um die Auswirkungen von radioaktiver Strahlung auf den Körper genauer einschätzen zu können, ist es wichtig zu wissen, wie lange eine bestimmte Dosis auf den Körper einwirkt. Daher wird die Strahlenbelastung meist in Sievert pro Zeiteinheit gemessen. Also etwa Millisievert pro Jahr oder Mikrosievert pro Stunde. Die durchschnittliche natürliche Strahlenbelastung liegt in Deutschland bei 2,1 Millisievert pro Jahr, also 0,24 Mikrosievert pro Stunde. Im Schnitt kommen zwei Millisievert pro Jahr durch künstliche Quellen von Radioaktivität hinzu. Den Löwenanteil dazu steuert die Medizin bei.
Von Becquerel zu Sievert: Der Dosiskonversionsfaktor
Die Strahlenbelastung von Böden oder in Lebensmitteln etwa wird in Becquerel pro Quadratmeter oder Becquerel pro Kilogramm angegeben. Doch was bedeutet dieser Wert für die Auswirkungen auf den Körper? Um eine Beziehung zwischen Aktivität und Äquivalentdosis herstellen zu können, gibt es den sogenannten Dosiskonversionsfaktor. Er hängt unter anderem von der Art der Strahlung und der radioaktiven Substanz ab, sowie von der Art, wie die Strahlung in den Körper gelangt (Inhalieren, Aufnahme durch die Nahrung). So entspricht die Aufnahme von 80.000 Becquerel Cäsium 137 mit der Nahrung einer Strahlenbelastung von etwa einem Millisievert. Der Verzehr von 200 Gramm Pilzen mit 4000 Becquerel Cäsium 137 pro Kilogramm hat beispielsweise eine Belastung von 0,01 Millisievert zur Folge. Das lässt sich mit der Belastung durch Höhenstrahlung bei einem Flug von Frankfurt nach Gran Canaria vergleichen.
EU-Grenzwerte für Nahrungsmittel
Nach der Tschernobyl-Katastrophe hatte die EU Grenzwerte für den Import von Lebensmitteln aus jenen Ländern geregelt, die durch das Atom-Unglück kontaminiert wurden. Zusätzlich hat die EU am 26. März 2011 weitere Grenzwerte für Importe aus Japan festgelegt - die Grenzen wurden jedoch als zu lasch kritisiert. Am 8. April reagierte die EU - und passte die Grenzen an japanische Normen an. Für Cäsium 134 und Cäsium 137 gilt künftig bei Lebensmitteln ein Grenzwert von 500 Becquerel pro Kilogramm. Bei Säuglings- und Kindernahrung senkte Brüssel den Grenzwert für Cäsium von 400 auf 200, für Jod von 150 auf 100 Becquerel.
Das heißt, die Strahlung des Plutoniums reicht in der Luft nur einige Zentimeter weit und wird zum Beispiel schon von einem Blatt Papier oder von Stoffhandschuhen vollständig zurückgehalten. Ist es allerdings erst einmal im Körper, kann die Alphastrahlung schwere Schäden an den Organen anrichten.

Unklar ist auch, wie viel Plutonium derzeit noch in den Brennelementen von Reaktor 3 steckt. Neue Mox-Brennstäbe enthalten üblicherweise drei bis sechs Prozent Plutonium. Der Anteil sinkt jedoch mit der Dauer der Benutzung. Je höher der Anteil noch ist, desto höher ist die Gefahr, dass plötzlich wieder eine Kettenreaktion eintritt.

Nach Angaben der Gesellschaft für Anlagen- und Reaktorsicherheit (GRS) in Köln, die im Auftrag des Bundesumweltministeriums Informationen zur Lage aller Reaktoren in Fukushima I sammelt und bewertet, wird Reaktor 3 derzeit auf der Internationalen Bewertungsskala für nukleare Ereignisse (INES) auf Stufe 5 eingeordnet, das heißt, es handelt sich um einen "schweren Unfall". Die höchste Stufe 7 entspricht einem "katastrophalen Unfall", wie es in Tschernobyl der Fall war. Die Atombehörde schloss indes nicht aus, die Schwere der Vorfälle in Fukushima von Stufe 5 auf Stufe 6 heraufzusetzen.

Der GRS zufolge sind Reaktorkern und Brennstäbe von Reaktor 3 beschädigt, eine geringe Kernschmelze könnte möglicherweise schon stattgefunden haben. Zudem liegen die Brennstäbe teilweise oder ganz frei - "weit entfernt" vom Reaktor seien stark erhöhte Konzentrationen radioaktiver Substanzen gemessen worden, sagte ein Sprecher der japanischen Atomsicherheitsbehörde. Der Sicherheitsbehälter des Reaktors könne jedoch nach den vorliegenden Messdaten noch "auf einem gewissen Niveau" funktionieren. Und genau davon hängt es ab, wie es in Reaktor 3 in den kommenden Tagen und Wochen weitergehen wird.

Anmerkung der Redaktion: In einer früheren Version des Artikels hatte gestanden: "Die Inhalation von 40 Milliardstelgramm Plutonium 239 genügt, um eine akute Strahlenbelastung von 15 Sievert im Körper zu verursachen. Dann kommt es zu einer schweren Strahlenkrankheit, die innerhalb weniger Tage tödlich endet." Diese Angabe war falsch. Wir bitten, den Fehler zu entschuldigen.

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1. Wie sagte noch kürzlich...
aprilapril 25.03.2011
Zitat von sysopIm japanischen Unglücks-AKW Fukushima wird immer deutlicher: Reaktor 3 ist das gefährlichste Problem. Möglicherweise ist der Druckbehälter beschädigt - ausgerechnet in diesem Meiler wird neben Uran auch Plutonium verwendet. Das verschärft die Lage zusätzlich. http://www.spiegel.de/wissenschaft/technik/0,1518,753117,00.html
ein Forist? Sieht doch noch ganz aufgeräumt aus. Und GAU - nein niemals. Wenn ich das Bild betrachte, weiß ich alles.
2. Als Laie würde ich sagem der Artikel ist Murks
harro_r 25.03.2011
Die Nachzerfallswärme im Reaktor nimmt doch nach Abschaltung exponentiell ab, d.h. nach den 2 Wochen sollte sich da nicht mehr viel regen. Die 6 Abklingbecken mit der konstanten Abwärme außerhalb der Containments halte ich für gefährlicher.
3.
derivo 25.03.2011
recherche? 'Die Inhalation von 40 Milliardstel Gramm Plutonium-239 genügt, um eine akute Strahlenbelastung von 15 Millisievert im Körper zu verursachen. Dann kommt es zu einer schweren Strahlenkrankheit (siehe Kasten links), die innerhalb weniger Tage tödlich endet.' richtig ist: 'Es reicht daher bereits das Einatmen der winzigen Masse von rund 40 Nanogramm (40 ng, 40 Milliardstel Gramm) Plutonium-239 aus, um den nach der Strahlenschutzverordnung für beruflich Strahlenexponierte zugelassenen Grenzwert der Jahres-Aktivitätszufuhr für Inhalation von 100 Becquerel zu erreichen. Die chemische Toxizität einer so kleinen Schwermetallmenge ist vernachlässigbar. Nicht jedoch die durch die 100 Becquerel Plutonium-239 verursachte Strahlendosis. Sie beträgt immerhin ca. 15 mSv (15 Millisievert; 15 Tausendstel Sievert). Das ist mehr als das 6-fache der natürlichen jährlichen Strahlendosis, die in Deutschland bei etwa 2,3 mSv liegt.' http://uwa.physik.uni-oldenburg.de/1583.html#_3.5.2.2 das sechsfache der natuerlichen strahlendosis statt 'innerhalb weniger Tage tödlich' fuehrt doch paid-content ein, ich zahle gerne, wenn die qualitaet stimmt...
4. Wer löscht oder repariert deutsche AKW?
oldharold 25.03.2011
Gemäß Grundgesetz kann niemand in Deutschland gezwungen werden, havarierte AKWs zu reparieren, oder zu löschen, wenn er dabei seine eigene Gesundheit, oder gar sein Leben riskiert. Wer also wäre bei uns bereit, eine Kernschmelze bei austretender Radioaktivität zu verhindern?
5. .
Loewe_78 25.03.2011
Zitat von sysopIm japanischen Unglücks-AKW Fukushima wird immer deutlicher: Reaktor 3 ist das gefährlichste Problem. Möglicherweise ist der Druckbehälter beschädigt - ausgerechnet in diesem Meiler wird neben Uran auch Plutonium verwendet. Das verschärft die Lage zusätzlich. http://www.spiegel.de/wissenschaft/technik/0,1518,753117,00.html
Wie sieht es eigentlich mit dem Druckbehälter von Reaktor 2 aus? Der wurde offiziell als beschädigt gemeldet - ist das inzwischen wiedr zurückgenommen? Oder relativiert? Mir scheint, da weiß gar niemand mehr was los ist - die Situation ist nicht nur außer Kontrolle, sie ist weit von jeglicher Kontrolle entfernt.
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Die wichtigsten Fragen zur Strahlengefahr
Was richtet Strahlung im menschlichen Körper an?
Corbis
Die Schwere der Schäden hängt davon ab, welches Gewebe wie stark von der Strahlung betroffen ist. Erste Symptome einer Strahlenkrankheit sind Kopfschmerzen, Übelkeit und Erbrechen. Sie treten wenige Stunden nach Einwirken der Strahlung auf den Körper auf. Klingen die Symptome ab, stellt sich nach einigen Tagen Appetitlosigkeit, Übermüdung und Unwohlsein ein, die einige Wochen andauern.
Wie qualvoll eine akute Strahlenkrankheit bei hoher Dosis enden kann, zeigen die Opfer der Atombombenabwürfe in Hiroshima und Nagasaki und der Tschernobyl-Katastrophe. Haarausfall, unkontrollierte Blutungen, ein zerstörtes Knochenmark, Koma, Kreislaufversagen und andere dramatische Auswirkungen können den Tod bringen.
Wie verläuft eine leichte Strahlenkrankheit?
Menschen mit einer leichten Strahlenkrankheit erholen sich zwar in der Regel wieder. Doch oft bleibt das Immunsystem ein Leben lang geschwächt, die Betroffenen haben häufiger mit Infektionserkrankungen und einem erhöhten Krebsrisiko zu kämpfen.
Wie kann man sich schützen?
DPA
Im Gebiet, in dem ein nuklearer Niederschlag zu befürchten ist, kann es helfen, sich in geschlossenen Räumen aufzuhalten. Gegen radioaktives Jod schützt die vorsorgliche Einnahme von Kaliumjodidtabletten. Allerdings schützt diese nur vor Schilddrüsenkrebs. Das eingenommene Jod lagert sich in den Drüsen links und rechts des Kehlkopfes an und verhindert so die Aufnahme von radioaktivem Jod. Wichtig: Jodtabletten nicht ohne behördliche Aufforderung einnehmen.
Radioaktives Jod baut sich in der Umwelt allerdings schnell ab. Gefährlicher ist radioaktives Cäsium, es hat eine längere Lebensdauer und wirkt bei Aufnahme durch die Luft oder über Nahrungsmittel im ganzen Körper. Dagegen helfen keine Pillen. Bricht ein Reaktor, wie in Tschernobyl geschehen, auseinander, gelangen großen Mengen Cäsium in die Atmosphäre und verstrahlen die Gegend, in der die Partikelwolke niedergeht, auf viele Jahre.
Was bedeutet die Maßeinheit Millisievert?
DPA/ Kyodo/ Maxppp
Sievert (Sv) ist eine Maßeinheit für radioaktive Strahlung. Ein Sievert entspricht 1000 Millisievert. Die Einheit gibt die sogenannte Äquivalentdosis an und ist somit ein Maß für die Stärke und für die biologische Wirksamkeit von Strahlung.
7000 Millisievert, also sieben Sievert, die direkt und kurzfristig auf den Körper treffen, bedeuten den sicheren Tod (siehe Grafik). Zum Vergleich: Am Montagmorgen maßen die Techniker am Kraftwerk Fukushima I eine Intensität von 400 Millisievert pro Stunde. In Tschernobyl tötete die Strahlung von 6000 Millisievert 47 Menschen, die unmittelbar am geborstenen Reaktor arbeiteten.
Wie hoch ist die Belastung im Alltag?
DPA/ NASA
Menschen sind tagtäglich der natürlichen radioaktiven Strahlung im Boden oder der Atmosphäre ausgesetzt. In Deutschland beträgt sie laut Bundesamt für Strahlenschutz 2,1 Millisievert pro Jahr (siehe Grafik). Der menschliche Organismus hat Abwehrmechanismen gegen die natürliche Strahleneinwirkung entwickelt, um sich vor diesen Belastungen zu schützen.


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