Wie gefährlich ist die radioaktive Strahlung, die am Atomkraftwerk Fukushima-1 freigesetzt wird?

Das lässt sich derzeit nicht genau sagen. Vier der sechs Reaktorblöcke der Anlage sind zum Teil schwer beschädigt (siehe Status der Reaktoren im AKW Fukushima-1 ). Die Strahlung, die auf dem Gelände von Fukushima-1 nahe den Reaktoren gemessen wird, steigt und fällt . Die Belastung erreichte zwischenzeitlich sehr hohe Werte von bis zu 400 Millisievert pro Stunde (mSV/h). Das ist das 200-fache an radioaktiver Strahlung in nur einer Stunde, die ein Mensch ansonsten in einem Jahr über natürliche Quellen aufnimmt. Die natürliche Strahlendosis, der jeder Mensch ausgesetzt ist, liegt bei etwa 0,0003 mSv/h.

Derzeit liegen die Strahlenwerte nach Angaben der Internationalen Atomenergiebehörde (IAEA) am Haupteingang des Fukushima-1-Geländes zwischen 2,5 und 6 mSv/h.

Erhöhte Strahlenwerte wurden auch im rund 240 Kilometer entfernten Tokyo gemessen. Doch für die Menschen dort, wie auch für diejenigen außerhalb des evakuierten Gebiets von 30 Kilometern um Fukushima-1, besteht momentan keine akute Gefahr. Dazu schwanken die Strahlenwerte zu stark. Ob radioaktive Partikel aus den Reaktoren sich über das japanische Festland ausbreiten, hängt davon ab, in welche Richtung der Wind am Boden bläst. Westwind würde die Luftmassen auf den offenen Pazifik treiben. 

Seit dem Beben am 11. März wurden trotz weitgehend heiler Sicherheitsbehälter erhöhte Strahlenwerte nahe dem Gelände gemessen. Radioaktive Stoffe gelangten wohl zusammen mit Wasserdampf in die Umwelt. Denn die Arbeiter mussten Ventile an den Reaktoren öffnen, um Überdruck abzulassen. So wurde versucht, Explosionen zu verhindern. Die Außenwände der Reaktoren 1 bis 4 konnten durch die Maßnahme allerdings nicht gerettet werden .

Insgesamt 120 Menschen sollen auf dem Gelände von Fukushima-1 derzeit im Einsatz sein, rund 50 von ihnen sind Mitarbeiter des Betreibers Tepco. Die restlichen Helfer sind Experten anderer Atomkonzerne, Soldaten und Feuerwehrmänner. Sie versuchen, die Reaktoren der Anlage zu kühlen. Nach Informationen von Tepco haben die Techniker dabei erste Erfolge verbucht: Zu allen Reaktoren haben die Techniker Stromleitungen verlegt , die Elektrizität für die Kühlsysteme liefern sollen. Feuerwehrmänner und Soldaten versorgen zudem die Blöcke 3 und 4 mit Hilfe von Spezialfahrzeugen mit Meerwasser. Die Lage in Fukushima hat sich insgesamt ein wenig entspannt. Ob das so bleibt, hängt davon ab, wie gut die Maßnahmen greifen . Aktuelle Informationen über den Zustand der Reaktoren bieten die Gesellschaft für Anlagen- und Reaktorsicherheit (GRS) sowie das Japanische Atomforum (JAIF) .

Ist eine geringfügige Strahlenbelastung auch in Europa zu erwarten?

Gelangen radioaktive Substanzen in die Umwelt, werden sie mit dem Wind verteilt. Je weiter sie fortgetragen werden, umso geringer ist ihre Konzentration. Zusätzlich nimmt nach Angaben des Bundesamtes für Strahlenschutz (BfS) die Konzentration der radioaktiven Stoffe auch dadurch ab, dass einige Radionuklide mit der Zeit zerfallen. Zudem kann Regen Partikel aus belasteten Wolken auswaschen – etwa über dem Pazifik. "Dies führt nach derzeitiger Einschätzung dazu, dass in Europa allenfalls geringfügige Auswirkungen erwartet werden", teilte das BfS mit.

Wie viele Menschen in Deutschland leben im direkten Umkreis von Atomkraftwerken? Bitte klicken Sie auf das Bild, um zur interaktiven Grafik zu gelangen © ZEIT ONLINE

Wie kann man die Bevölkerung in Japan vor einem GAU schützen?

"Fast das einzige, was man machen kann, ist evakuieren", sagt Wissenschaftler Sebastian Pflugbeil, der Präsident der Gesellschaft für Strahlenschutz . In Japan haben die Behörden im Umkreis von rund 20 Kilometern mehr als 200.000 Menschen in Sicherheit gebracht. Derzeit gibt es eine Flugverbotszone über der Atomanlage Fukushima-1. Auch Jodtabletten zum Schutz der Schilddrüse können helfen. "Das ist allerdings ein hartes logistisches Problem", sagt Pflugbeil. Die Straßen sind kaputt, die Katastrophengebiete unzugänglich. Da ist schwer zu organisieren, dass jeder eine Tablette bekommt.

Falls die Strahlenbelastung steigt, wäre eine Evakuierung etwa Tokyos überhaupt möglich?

Im Großraum Tokyo leben auf einer Fläche, die ähnlich groß ist wie das Bundesland Schleswig-Holstein, rund 35 Millionen Menschen. Kurzfristig ist eine Evakuierung derart vieler Bewohner unmöglich. "Das wird sich nicht machen lassen", sagte Gerold Reichenbach, der Vorsitzende des Deutschen Komitees Katastrophenvorsorge im ZDF . "Wenn wir in die Geschichte schauen, sind die größten Evakuierungen New Orleans mit 1,2 Millionen und Tschernobyl mit rund 335.000 Menschen." Hinzu komme, dass es in Tokyo wichtige Infrastrukturen gebe, von Straßen bis hin zu öffentlichen Verkehrsmitteln wie U-Bahnen. Wenn diese nicht mehr betrieben würden, "hätte das katastrophale Folgen". Japan ist eine Insel.

Eine mögliche Evakuierung in angrenzende Länder ist schwierig. Selbst wenn die Behörden Millionen von Menschen etwa in den Süden des Landes langfristig in Sicherheit bringen wollten, entstünden weitere Probleme. "Man muss nicht nur die Menschen aus Tokyo rausbringen", sagte Reichenbach. Dort, wo man sie hinbringe, müssten auch die lebensnotwendigen Dinge sichergestellt werden. Dazu zählen Trinkwasser, Nahrung, sanitäre Anlagen und eine medizinische Versorgung. Schwierig sei es auch, Patienten aus Krankenhäusern und viele alte Menschen zu evakuieren, die Hilfe benötigen. "Möglich ist vermutlich die Evakuierung von Teilbereichen Tokyos", sagte der Katastrophenexperte. Für den Großteil der Menschen könnte eine mögliche Strahlenbelastung höchstens reduziert werden – etwa indem sie belastete Nahrungsmittel meiden. Dauerhaft erhöhte Strahlenwerte würden aber langfristig zu gesundheitlichen Schäden führen.

Welche gesundheitlichen Folgen hat die Freisetzung radioaktiver Stoffe?

Die Strahlenbelastung kann vor allem nahe den Reaktorblöcke derart steigen, dass das Krebsrisiko für den Menschen steigt. Die Ingenieure und Techniker, die derzeit versuchen, die Reaktoren zu kühlen, müssen höchstwahrscheinlich mit gesundheitlichen Folgeschäden rechnen. Ob es generell zu einer Erkrankung kommt, hängt davon ab, wie hoch die Strahlendosis ist und wie lange man ihr ausgesetzt ist. Unmittelbar in der Nähe einer Kernschmelze kann es auch zur akuten Strahlenkrankheit kommen. Pro Jahr nimmt der Mensch durch die Umwelt zwischen zwei und fünf Millisievert auf – ein gesundheitlich unbedenklicher Wert. Bei mehr als 500 Millisievert können bereits innerhalb von Stunden Gesundheitsschäden auftreten.

Welche radioaktiven Stoffe werden frei? Was passiert bei einer Kernschmelze?

Megabeben in Japan - Satellitenbilder zeigen Tsunami-Verwüstungen

Welche radioaktiven Stoffe sind besonders gefährlich?

Sehr schädlich sind die Jod-Isotope 131 und 133 sowie die Radionuklide des Cäsiums. Radioaktives Jod ist in den Tagen nach einem Strahlenunfall wesentlich für Gesundheitsschäden verantwortlich. Von den radioaktiven Jod-133-Teilchen ist bereits nach einem Tag die Hälfte zerfallen. Bei Jod-131 beträgt die Halbwertszeit acht Tage. Deutlich länger, bis zu 30 Jahre  dauert es, bis sich die Menge an radioaktiven Cäsium-Isotopen halbiert hat. Im Gegensatz zu Jod kann die Aufnahme von Cäsium nicht durch Tabletten abgemildert werden. Die Radionuklide gelangen in die Körperzellen und können vor allem Muskeln und das Nervensystem schädigen. Kommt es zu einer Explosion eines Reaktorbehälters, der Kernbrennstäbe enthält, werden vor allem Strontium- und Plutonium-Partikel in die Atmosphäre geschleudert. Beide Stoffe können sich in Knochen und Leber anreichern. Hier können sie Jahrzehnte überdauern und bereits in geringen Mengen Gesundheitsschäden verursachen.

Wie wirken Jodtabletten?

Künstlich zugeführtes Jod schützt vor der Aufnahme des radioaktiven Isotops Jod 131 . Die Schilddrüse benötigt von Natur aus Jod. Der Mensch nimmt das Element mit dem Trinkwasser und der Nahrung auf. Atmet er jedoch Jod 131 ein, kann dies die Schilddrüse akut schädigen und Krebs auslösen. Wer allerdings in Wasser aufgelöste Jodtabletten schluckt, kann den Bedarf der Schilddrüse an dem Element für einige Tage decken. "Das Organ ist dann gesättigt und nimmt kein radioaktives Jod mehr auf." Gegen zahlreiche weitere radioaktive Stoffe in der Luft gibt es praktisch keinen Schutz. Ein einfacher Atemschutz ist kaum in der Lage, das Einatmen flüchtiger radioaktiver Stoffe zu verhindern. Lebensmittel aus belasteten Regionen können auch langfristig kontaminiert sein. In Deutschland raten Ärzte derzeit dringend von der Einnahme von Jodtabletten ab. Wenn keine akute Strahlenbelastung vorliegt ist die Einnahme nicht nur sinnlos, sondern kann auch Gesundheitsschäden verursachen. Die Einnahme von Jod kann zum Beispiel eine Überfunktion der Schilddrüse auslösen.

Wie sind die Reaktorblöcke von Fukushima-1 aufgebaut? Klicken Sie auf das Bild für eine Großansicht © Golden Section Graphics

Die Atomkraftwerke in Fukushima arbeiten mit Siedewasser-Reaktoren. Wie funktionieren sie?

In einem Reaktordruckgefäß wird bei dieser Technik mithilfe von Kernenergie Wasser verdampft. Darin befindet sich der Reaktorkern, durch den Wasser strömt. Darin lagern Brennstäbe – das eigentliche radioaktive Material –, die durch eine Metallhülle aus Zirkonium geschützt sind. Durch die Kernspaltung wird Wärmeenergie erzeugt, die das Wasser zum Sieden bringt. Der Dampf hat einen Druck von rund 70 Bar und treibt eine Turbine an, die dann einem Generator die nötige Energie zur Stromerzeugung liefert.

Warum steigen auch die Temperaturen in den abgeschalteten Reaktorblöcken 4, 5 und 6 in Fukushima-1?

Bereits einige Zeit vor dem Erdbeben am 11. März wurden die Reaktoren 4 bis 6 abgeschaltet. "Das Problem ist, dass in den Blöcken zumindest noch die letzte Kernbeladung liegt", sagt Christoph Pistner, Nuklearexperte vom Öko-Institut in Darmstadt . Die zuvor im Reaktordruckgefäß befindlichen Kernbrennstäbe lagern wohl seit der Abschaltung in Abklingbecken. "Die Brennstäbe sind natürlich noch sehr heiß und müssen dauerhaft gekühlt werden", sagt Pistner. Ein Ausfall der Wasser- oder einer Luftkühlung könnte also die Ursache für den Anstieg der Temperaturen in den Blöcken sein. Mitunter müssen ausrangierte Brennstäbe noch über Jahre hinweg gekühlt werden, da sie viel Hitze abgeben. "Im Prinzip kann es noch dazu kommen, dass die Brennstäbe Schaden nehmen und auch schmelzen", sagt der Nuklearexperte. Allerdings sind die Brennelemente in den Blöcken 1 bis 3 weitaus reaktiver und damit gefährlicher als bereits genutzte Brennstäbe, die in Abklingbecken lagern.

Was passiert bei einer Kernschmelze?

Fällt die Kühlung in einem AKW aus, kann sich der Reaktorkern auf bis zu 2000 Grad Celsius erhitzen – die Brennstäbe schmelzen. Das heiße Gemisch aus Uran oder Uran-Plutonium kann sich dann durch die Stahl-Schutzhülle des Reaktorkerns fressen, im schlimmsten Fall bis in den Sicherheitsbehälter (Containment). Radioaktivität in großen Mengen gelangt ins Erdreich. Ein anderes Szenario wäre, dass die Kernschmelze auf das Meerwasser trifft, das zur Notkühlung in den Reaktor gepumpt wird. Eine gewaltige Knallgasreaktion könnte das strahlende Material dabei in die Atmosphäre schleudern. 

Gibt es nun Kernschmelzen in den Reaktoren 1 bis 4 von Fukushima-1 oder nicht?

Die Meldungen über den Zustand der Kernbrennstäbe sind widersprüchlich. "Von außen lässt sich nichts erkennen, die gesamte Steuerung der Reaktoren ist zerstört", sagt Sebastian Pflugbeil, Präsident der Gesellschaft für Strahlenschutz . Allerdings sei die Kernschmelze in den Blöcken "so sicher wie das Amen in der Kirche". Der Physiker schließt das aus dem bisherigen Ablauf des Unfalls. Nachdem die Stromversorgung infolge des Bebens abgebrochen war, konnten Techniker auch die Notaggregate nicht anwerfen. Dieselgeneratoren wurden vom Tsunami zerstört. Schließlich wechselte man auf batteriebetriebene Dampfpumpen. Nach acht Stunden war deren Leistung aufgebraucht. "Damit ist der Kühlmittelfluss im Hauptkreislauf der Anlage zum Erliegen gekommen", erklärt Pflugbeil. "Das Kühlmittel ist unweigerlich verdampft, die darin liegenden Brennstäbe lagen nach und nach blank." Eine Schmelze sei dann nicht mehr aufzuhalten. "Dies ist in allen drei Blöcken der Fall." Auch die Wasserstoffexplosionen, die die Reaktoren 1 bis 4 erschüttert haben, sind Indizien dafür. "Solche Explosionen passieren nur, wenn Kernschmelzprozesse laufen", sagt der Physiker Pflugbeil.

Wie kam es genau zu den Wasserstoffexplosionen in Reaktor 1 bis 4?

Das Kühlwasser reagierte vermutlich mit Zirkonium aus der Hülle der Brennelemente. Dabei entsteht große Hitze. "Dann spaltet sich das Wasser und es entsteht Wasserstoff", erläutert Pflugbeil. Die Atome dringen über kleinste Ventile und Dichtungen in den äußeren Reaktorraum und sammeln sich um den Behälter mit den Brennstäben. "Wenn dann noch Sauerstoff in entsprechender Konzentration vorliegt, reicht ein kleiner Funken und die Sache geht in der Luft."  Das ist bislang in drei Fällen passiert. Die Brände in Reaktor 4 sollen ebenfalls auf eine Wasserstoffexplosion zurückgehen.

Was sagt die internationale Bewertungsskala (INES) aus?

Eine Internationale Bewertungsskala von Atomunfällen (Ines) soll den Atomsicherheitsbehörden und Betreibergesellschaften von Kernkraftwerken helfen, den Schweregrad eines Unfalls zu bewerten. Die Skala reicht von 0 bis 7, von einem Ereignis mit geringer sicherheitstechnischer Bedeutung bis hin zu einem katastrophalen Unfall. Einen Tag nach dem Beben vor Japans Küste stuften die Behörden in Japan die Lage in Fukushima-1 als einen "Unfall mit lokalen Konsequenzen" ein (4). Zu diesem Zeitpunkt war es nur in Block 1 zu einer Wasserstoffexplosion gekommen. Stufe 4 bedeutet eine geringe Freisetzung von radioaktiven Elementen. Die Belastung für die Bevölkerung sei in etwa doppelt so hoch wie sonst. Für die Arbeiter am Kraftwerk kann der Unfall allerdings tödliche Folgen haben. Eine Woche nach dem verheerenden Unfall hat die japanische Atomsicherheitsbehörde den Unfall auf heraufgestuft, auf einen "ernsten Unfall" der Stufe 5 . Das heißt, es kommt zu einer "begrenzten" Freisetzung von Radioaktivität und dem Einsatz einzelner Katastrophenschutzmaßnahmen.

Einrichtungen außerhalb Japans, wie das Institut für Wissenschaft und Internationale Sicherheit (Isis) in Washington und die französische Atomsicherheitsbehörde (ASN) stuften das Ereignis in Fukushima-1 anhand von Satellitenbildern und den verfügbaren Informationen aber mittlerweile in die Kategorie 6 ein: ein Unfall mit erheblicher Freisetzung von Radioaktivität, infolge dessen alle Katastrophenschutzmaßnahmen ergriffen werden müssen. Sogar die Stufe 7 sei möglich. Diese ist bisher lediglich einmal bei dem Unfall in Tschernobyl 1986 ausgerufen worden.

Ist ein Vergleich mit Tschernobyl angebracht? Gelingt die Meerwasserkühlung?

Ist die Situation in Japan mit Tschernobyl vergleichbar?

Wie es derzeit weitergeht, ist noch ungewiss. Momentan ist die Lage in den Reaktoren von Fukushima-1 aber nicht mit den Ereignissen vor 25 Jahren zu vergleichen. Damals explodierte nach einem Brand auch das Behältnis mit den Brennstäben. Es kam zu einem riesigen Auswurf an radioaktivem Material. Der Vergleich mit Tschernobyl sei nur angebracht, sollten die Reaktorbehälter platzen, meint Pflugbeil. "Die Wahrscheinlichkeit ist nicht gering, dass es dazu noch kommen kann."

Was ist ein GAU, wann spricht man von einem Super-GAU?

Die Abkürzung GAU steht für "größter anzunehmender Unfall" – Fachleute sprechen von einem Auslegungsstörfall in einem Kernkraftwerk. Nach einer Definition des Bundesamtes für Strahlenschutz ist ein GAU der größte Unfall, für den die Sicherheitssysteme eines AKW noch ausgelegt sein müssen. Die Sicherheitssysteme müssen in einem solchen Fall gewährleisten, dass die Strahlenbelastung außerhalb der Anlage die nach der Strahlenschutzverordnung geltenden Störfallgrenzwerte nicht überschreitet.

internationalen Ines-Skala(International Nuclear Event Scale ) angegeben wird. Sie reicht von 0 (Ereignis mit keiner oder geringer sicherheitstechnischer Bedeutung) bis 7 (katastrophaler Unfall). Bislang wurde der Vorfall in der Präfektur Fukushima mit einer 5 (Ernster Unfall) bewertet. Als Super-GAU wird vor allem unter Laien und in Medienberichten ein Atomunfall bezeichnet, der durch Sicherheitsmaßnahmen nicht mehr kontrollierbar ist. Die Katastrophe von Tschernobyl im Jahr 1986 ist als solcher in die Geschichte eingegangen. Dort sind noch immer riesige Gebiete radioaktiv verseucht und nicht bewohnbar. Eine eindeutige wissenschaftliche Definition für den Begriff Super-GAU gibt es nicht.

Heute unterscheidet man verschiedene Auslegungsstörfälle, deren Schweregrad nach der

Derzeit wird versucht, die Reaktoren mit Meerwasser zu kühlen. Kann das helfen?

"So etwas ist noch nie zuvor ausprobiert worden", sagt Sebastian Pflugbeil. "Es ist ein Versuch, niemand weiß, ob er gelingt." Dem Meerwasser haben Ingenieure Borsäure beigemischt. Dies kann die Kühlung aber nicht unterstützen. "Das ist eine reine Vorbeugungsmaßnahme, falls die Reaktorgefäße bersten", sagt der Physiker. Denn Borsäure nimmt Neutronen aus den Brennstäben auf und kann mitunter das Wiederanlaufen einer Kettenreaktion verhindern.

Was passiert langfristig mit den japanischen Reaktoren?

Derzeit ist noch unklar, was aus dem Gelände um Fukushima-1 werden soll. "Die Reaktoren sind nur noch Ruinen", sagt der Physiker Pflugbeil. "Da wird man irgendwann eine Hilfskonstruktion drüberstülpen müssen."

Ab welcher Magnitude eines Bebens nimmt ein Kernkraftwerk Schaden?

Die Reaktoren auf Japan sind so konstruiert, dass sie Beben mit einer Magnitude von maximal 8,2 aushalten. Das Erdbeben vor der Ostküste hatte eine Stärke von 9,0. Damit war es 24 Mal so stark, wie das Maximum für das die Kernkraftwerke eigentlich ausgelegt sind. Schon nach dem Beben in Kashiwazaki Kariwa im Sommer 2007 hatte die Internationale Atomenergiebehörde (IAEA) die möglichen Folgen einer Naturkatastrophe mit den Kernkraftwerkbetreibern in Japan diskutiert. Es seien aber keine Konsequenzen daraus gezogen worden. Dabei sei jedem Experten doch klar gewesen, dass Erdbeben dieser Stärke in Japan auftreten können, sagte Kenneth Brockman, der ehemalige Direktor der IAEA gegenüber der ZEIT .

Welche Gefahr geht von der Anlage Fukushima-2 (Daini) aus?

Dort hatten sich die vier Reaktoren nach dem Beben automatisch abgeschaltet. Außer in Block 1 funktionierten die Kühlsysteme weiter. Inzwischen kühle auch der wieder auf eine normale Betriebstemperatur ab. Die erhöhte Strahlung, die um das Gelände des Kernkraftwerks gemessen worden war, soll von der Anlage Fukushima-1 stammen, die ein paar Kilometer weiter nördlich liegt.

Auch aus dem Atomkraftwerken Onagawa undTokai wurden Störungen gemeldet. Wie sieht es dort aus?

Die beiden Atomkraftwerke haben nach derzeitigem Informationsstand keine technischen Sicherheitsprobleme. Nach Angaben der Gesellschaft für Anlagen- und Reaktorsicherheit (GRS) befinden sich beide Anlagen in einem stabilen Zustand und es sei keine Radioaktivität ausgetreten. Es musste nicht evakuiert werden. In Onagawa im Nordosten Japans hatte es in einer Turbinenhalle gebrannt. Das Feuer konnte aber gelöscht werden. In Tokai im Südosten des Landes ist einer der beiden Dieselgeneratoren – also die Notstromversorgung – sowie eine Kühlpumpe ausgefallen. Die Kühlung sei nach Angaben des Betreibers aber dennoch weiter gewährleistet.