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Eiswand am F1-KKW offiziell betriebsbereit

Arbeiter auf dem Gelände des Fukushima-Daiichi-Kernkraftwerkes (F1-KKW) von TEPCO [Tokyo Electric Power Company Holdings, Inc.] haben am 22. August 2017 von 9 bis 9:30 Uhr die Ventile der Gefrierrohre auf dem bergseitig-westlich gelegenen, sieben Meter langen letzten Abschnitt der idealiter in naher Zukunft wasserundurchlässigen „Eiswand“ [engl. frozen-soil shielding wall oder auch frozen soil wall, jp. tōdo shasuiheki 凍土遮水壁, kurz tōdoheki 凍土壁] um die Reaktorgebäude und die Maschinenhäuser der F1-KKW-Reaktoren Nr. 1 bis 4 geöffnet. Die Eiswand ist somit vollumfänglich betriebsbereit und in Betrieb genommen. Wie lange es dauern wird, bis auf den letzten sieben Metern Gefrierkörper um die Gefrierrohre entstehen und sich zu größeren Frostkörpern im Boden zusammenfügen, hängt von der Fließgeschwindigkeit des Grundwassers ab, die hier relativ groß ist. Man rechnet mit etwa zwei bis drei Monaten. Die Ortsdosisleistung der Arbeiter während ihres Einsatzes soll laut TEPCO 100 Mikrosievert pro Stunde betragen haben.

Die Eiswand ist etwa 1,5 Kilometer lang, 5 bis 6 Meter dick und 30 Meter tief. Die Eiswand durchziehen 1.568 Gefrierrohre mit einem Durchmesser von jeweils etwa 10 Zentimetern. Als Kühlflüssigkeit beziehungsweise Kälteträger dient nicht Flüssigstickstoff, sondern eine wässrige Lösung von Kalziumchlorid. Jede der installierten 30 Kältemaschinen soll 70 Tonnen für 24 Stunden auf minus 30 Grad Celsius gefrieren lassen können. In 85 Zentimeter Entfernung von den Gefrierrohren verteilen sich 360 Glasfaserthermometer, um die Bodentemperatur im Vollbetrieb ständig überprüfen zu können. Darüber hinaus dienen 82 Brunnen zur ständigen Beobachtung des Grundwasserspiegels.

Zweck der in diesem Maßstab weltweit erstmals verwirklichten Bodenvereisung ist ein Schutzwall gegen eindringendes Grundwasser seit der Dreifachkatastrophe vom 11. März 2011 (Erdbeben, Riesenflutwelle, Kernschmelzen in den Reaktoren Nr. 1 bis 3). Lange Zeit strömten täglich rund 300 bis 400 Tonnen [Kubikmeter] Grundwasser in die zerstörten Kernreaktorgebäude des F1-KKW hinein und zum Teil auch wieder heraus. Dabei wurde es unvermeidlicherweise radioaktiv kontaminiert. Der ingenieurwissenschaftlichen Theorie nach soll die wasserundurchlässige Eiswand die Wasserkontaminations- und Stilllegungsprobleme des Betreibers TEPCO wenn nicht lösen, so doch erheblich reduzieren.

Hauptvertragsnehmer für die Eiswand ist seit Ende 2013 die weltweit tätige Baufirma Kajima AG [Kajima Corporation, jp. Kajima Kensetsu KK 鹿島建設株式会社]. Über die Technologie zur Bodenvereisung verfügt in Japan neben Kajima nur noch das mittelgroße Unternehmen Chemical Grouting Co., Ltd. [jp. Kemikaru Gurauto KK]. Die Eiswand wurde nicht auf einmal abrupt als Ganzes in Betrieb genommen, sondern nach Abschnitten stufenweise, um die Auswirkungen und den Wirkungsgrad messen und erforderlichenfalls leichter gegensteuern zu können; wenn der Grundwasserspiegel als Folge des Eiswandbetriebes sinken sollte, könnte der Wasserspiegel in den Reaktorgebäuden steigen und das kontaminierte Wasser austreten, so eine Befürchtung der beteiligten Ingenieure und Wissenschaftler. Zu so einem Austritt kam es tatsächlich am 2. August bei einem Brunnen in der Nähe des Reaktors Nr. 4, das Ganze blieb jedoch örtlich begrenzt. Die erste Kältemaschine hatte am 31. März 2016 den Betrieb aufgenommen.

Die Kosten für die Eiswand hat nicht TEPCO beglichen, sondern die Regierung mit bislang etwa 34,5 Milliarden Yen (etwa 260 bis 300 Millionen Euro) Steuergeldern finanziert. Für den laufenden Betrieb sind aktuell eine Milliarde Yen (rd. 8 Millionen Euro) pro Jahr veranschlagt. TEPCO-Geschäftsführer Naohiro Masuda – bis 2011 Leiter des Fukushima Daini-Kernkraftwerkes (F2-KKW), seit April 2014 in Personalunion Präsident des Unternehmens zur Dekontamination und Stilllegung des F1-KKW [engl. Fukushima Daiichi Decontamination and Decommissioning Engineering Company, jp. Fukushima Daiichi Hairo Suishin Kanpanī 福島第一廃炉推進カンパニー] – gab sich vor dem 22. August vorsichtig optimistisch, aber schon vor der Inbetriebnahme gab es erhebliche Zweifel am Wirkungsgrad der Eiswand, nicht zuletzt auch von Seiten der japanischen Atomaufsichtsbehörde sowie verschiedener beteiligter Ministerien.

Masato Kino, der zuständige Beamte für Reaktorstilllegung und Maßnahmen gegen kontaminiertes Wasser im Amt für Bodenschätze und Energie (ANRE) [Agency for Natural Resources and Energy, jp. Shigen Enerugī Chō 資源エネルギー庁] unter der Ägide des Wirtschaftsministeriums sagte in diesem Zusammenhang, dass die Eiswand eine von mehreren Maßnahmen zur Verringerung der Wasserkontamination auf dem Gelände des F1-KKW sei. Hiermit dürften unter anderem das Umleiten von Grundwasser, die Grundwasser-Drainagebrunnen, das Abpumpen und das technisch machbare Dekontaminieren gemeint sein. Mit der Schließung des letzten Abschnitts der Eiswand versprechen sich TEPCO und das Wirtschaftsministerium eine Verringerung der Einströmungsmenge von Grundwasser auf unter 100 Tonnen pro Tag. Von einer bergseitigen „wasserundurchlässigen Eiswand“ im strengen wörtlichen Sinne kann also noch keine Rede sein, schon gar nicht monokausal.

TEPCO-Vorstand Takashi Kawamura sagte Mitte Juli 2017 vor Medienvertretern unter dem Druck von bereits dicht an dicht in Metalltanks auf dem Gelände des F1-KKW stehenden 800.000 Tonnen Wasser in einem in Japan vielbeachteten Interview, dass die Entscheidung, das zu etwa drei Vierteln um 62 Radionuklide – darunter Cäsium und Strontium – dekontaminierte Wasser [mit bislang unfilterbarem Tritium (Halbwertszeit 12,32 Jahre)] ins Meer abzulassen, „bereits gefallen“ sei, was zu einem Sturm der Entrüstung nicht nur bei lokalen Fischereigenossenschaften geführt hat.

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Japanische Einrichtungen für Schwerionentherapie forcieren Kooperation zur Krebsbekämpfung

Fünf japanische Einrichtungen für moderne Formen der Strahlentherapie haben im Juli 2017 den Nationalen Rat der Gründer von Einrichtungen für Schwerionentherapie [jp. Zenkoku Jūryūshisen Chiryō Shisetsu Setsuritsusha Kyōgikai 全国重粒子線治療施設設立者協議会] ins Leben gerufen. Der Rat will als Sprachrohr nach innen und außen fungieren, die therapeutischen Leistungen der Schwerionentherapie noch weiter zu verbessern und nicht zuletzt auch ihren Preis senken, damit sie für einen größeren Kreis von Krebspatientinnen und -patienten erschwinglicher wird. Dahinter steht auch der Wunsch und Wille nach Weltmarkterschließung.

In Japan wurde die Protonen- und Schwerionentherapie [engl. proton and heavy ion therapy; jp. yōshi, jūryūshisen chiryō 陽子 ・重粒子線治療] schon relativ früh als vielversprechende Speerspitze der modernen Präzisionsmedizin grundlegend erforscht, weshalb diese Form externer Strahlentherapie mittlerweile nicht nur die experimentellen und klinischen Phasen hinter sich gelassen hat, sondern auch schon wertvolle Behandlungsdaten von Erkrankten im fünfstelligen Bereich vorweisen kann. Die Fachwelt beeindruckende Erfolge konnte bei einer Reihe von Krebsarten, wie zum Beispiel bei Hirntumoren, sowie bei lokal begrenzten Tumoren und vorher zum Teil schwer bis gar nicht zu therapierenden Krebserkrankungen nachgewiesen werden.

Mitglieder des obengenannten Rates sind das Nationale Institut für Radiologische Wissenschaften [engl. National Institute of Radiological Sciences, NIRS; jp. Hōshasen Igaku Sōgō Kenkyūjo 放射線医学総合研究所病院, kurz Hōiken 放医研] in Chiba – in Japan und weltweit eine der führenden Einrichtungen der diagnostischen und interventionellen Radiologie –, das Medizinische Zentrum Hyogo für Ionenstrahlen [engl. Hyogo Ion Beam Medical Center, HIBMC; jp. Hyōgo Kenritsu Ryūshisen Iryō Sentā 兵庫県立粒子線医療センター] in Tatsu, das Medizinische Zentrum für schwere Ionen der Universität Gunma [engl. Gunma University Heavy Ion Medical Center; jp. Gunma Daigaku Jūryūshisen Igaku Kenykyū Sentā 群馬大学重粒子線医学研究センター] in Maebashi, das Internationale Schwerionen-Krebsbehandlungszentrum Kyushu [SAGA HIMAT = SAGA Heavy Ion Medical Accelerator in Tosu; für den Organisationsnamen und den Schwerionenbeschleuniger wird auf Englisch und auf Japanisch der Einfachheit halber häufig die Abkürzung SAGA HIMAT synonym benutzt; die japanische Bezeichnung der Einrichtung lautet Kyūshū Kokusai Jūryūshisen Ganchiryō Sentā 九州国際重粒子線がん治療センター] in Tosu und das Krebszentrum Kanagawa [engl. Kanagawa Cancer Center; jp. Kanagawa Kenritsu Gan Sentā 神奈川県立がんセンター] in Yokohama.

Im Rahmen der Schwerionentherapie treffen sehr stark beschleunigte schwere Ionen (Teilchenstrahlen) die Krebszellen präziser und sind biologisch wirksamer als zum Beispiel konventionelle Röntgenstrahlen. Die Dosis kann genauer an den Tumor angepaßt werden, und benachbarte gesunde Zellen oder Organe sind weniger von Streustrahlung betroffen. Ein großer Nachteil für Erkrankte waren bislang die hohen privat aufzubringenden Kosten der Schwerionentherapie, die sich auf rund fünf Millionen Yen belaufen konnten, exklusive Nachbehandlungen. Seit 2016 wird in Japan ein Teil der Behandlungskosten von der Krankenkasse gedeckt. Bei den in Japan mehr als 10.000 bislang behandelten Erkrankten handelt es sich also um wohlhabendere Menschen, nicht zuletzt auch aus Übersee, überwiegend aus dem englischen, chinesischen und russischen Sprachraum. In Zukunft sollen mehr Behandlungszentren mit größeren Kapazitäten im In- und Ausland entstehen und die Behandlung insgesamt kostengünstiger werden.

Die japanischen Behandlungserfolge basieren zum großen Teil auf der von der Universität Tsukuba von 1983 bis zum Jahr 2000 mit dem Synchrotron-Teilchenbeschleuniger [Proton Synchrotron, PS] der japanischen Forschungsorganisation für Hochenergiebeschleuniger [engl. Japan’s High Energy Accelerator Research Organization, jp. Kō Enerugī Kasokuki Kenkyū Kikō = KEK, kurz KEK-PS] durchgeführten Protonenstrahltherapie sowie auf der seit 1993/94 geleisteten Arbeit mit dem NIRS-Schwerionenbeschleuniger [engl. Heavy Ion Medical Accelerator in Chiba, HIMAC; jp. Jūryūshisen Ganchiryō Sōchi 重粒子線がん治療装置 bzw. Chiba ni aru jūion iryō-yō kasokuki 「千葉にある重イオン医療用加速器」] in Chiba.

Im Bereich der Schwerionentherapie fällt vor allem die Dynamik des Baus neuer Einrichtungen und der Ausweitung vorhandener Forschungs-, Entwicklungs- und vor allem Behandlungskapazitäten im In- und Ausland auf. Das Yamagata-Universitätskrankenhaus [engl. Yamagata University Hospital; jp. 山形大学医学部附属病院 Yamagata Daigaku Igakubu Fuzoku Byōin] baut gerade an einer neuen Behandlungseinrichtung für Schwerionentherapie. Das neue Osaka-Schwerionen-Krebszentrum [engl. Osaka Carbon Ion Cancer Center; jp. Ōsaka Jūryūshisen Ganchiryō Shisetsu 大阪重粒子線がん治療施設] befindet sich im Bau und soll in Osaka im Stadtbezirk Chuo im Jahr 2018 den Betrieb aufnehmen.

Die Schwerionentherapie soll eine alltägliche Form der Behandlung für Krebskranke im In- und Ausland werden und mit anderen Behandlungsformen wie der Immuntherapie etc. kombiniert angewendet werden. Im Vordergrund der aktuellen Aufgaben steht eine Miniaturisierung der Behandlungsanlagen und -apparate und eine Verbilligung der therapeutischen Maßnahmen. Ein besonderes japanisches Problem sind die enormen Baukosten. Im Laufe von fünf bis zehn Jahren sollen drei oder vier japanische Einrichtungen für Schwerionentherapie auch in den USA entstehen. Japan kooperiert auf dem Gebiet der Ionenstrahltherapie auch mit Südkorea. Im Rahmen einer Forschungskooperation mit dem NIRS [Hōiken] entsteht gerade eine neue Einrichtung für Schwerionentherapie am Krebszentrum der privaten Universität Yonsei [Yonsei University] in Seoul, die im Jahr 2021 in Betrieb gehen soll.

Japanische Unternehmen exportieren also nicht nur Hochtechnologie für Medizin, Forschung und Industrie, sondern auch Know-how für die Errichtung und den Betrieb von Krebstherapiezentren. Die neueste, hochkarätige japanische Forschungs- und Entwicklungskooperation im Bereich der Medizintechnologie wurde vor acht Monaten zwischen QST, Mitsubishi, Hitachi, Toshiba und Sumitomo geschlossen und hat die Entwicklung eines „Quanten-Skalpells“ [engl. quantum scalpel; jp. ryōshi mesu 量子メス] zum Inhalt.

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Nukleares Ereignis der INES-Stufe 2 im Ōarai-FuE-Zentrum der JAEA

Im Ōarai-Forschungs- und Entwicklungszentrum [Oarai Research and Development Center, jp. Ōarai Kenkyū Kaihatsu Sentā 大洗研究開発センター] der Japanischen Agentur für Kernenergie JAEA [Japan Atomic Energy Agency, jp. Nihon Genshiryoku Kenkyū Kaihatsu Kikō (Genshiryoku Kikō) 日本原子力研究開発機構（原子力機構）] ereignete sich am 6. Juni 2017 etwa 110 Kilometer nordöstlich von Tōkyō nahe Tōkai-mura in der Präfektur Ibaraki ein nuklearer Störfall. Fünf Arbeiter in ihren 50er Jahren erlitten eine interne Strahlenexposition, als sie in einem Lagerraum einen Vorratsbehälter mit Plutonium- und Uranpulver öffneten. Die Arbeiter setzten die Untersuchung von Proben aus dem Vorratsbehälter fort, obwohl die Plastikbehälter anschwollen. Als sie schließlich aufplatzten, inhalierten die Arbeiter radioaktiven Staub. Im Urin der Arbeiter wurde Plutonium und Americium nachgewiesen. Fachleute schätzen die innere Strahlenbelastung eines Arbeiters auf 100 bis 200 Millisievert. Der Unfall wurde auf der siebenstufigen Internationalen Bewertungsskala für nukleare und radiologische Ereignisse als Ereignis der INES-Stufe 2 [INES, International Nuclear and Radiological Event Scale] bewertet.

Zum FuE-Zentrum in Ōarai (ca. 16.000 Einwohner) der JAEA gehören unter anderem der japanische Materialtestreaktor JMTR [Japan Materials Testing Reactor, jp. Zairyō Shikenro 材料試験炉], der Schnellbrüter-Versuchsreaktor Jōyō [Jōyō Fast Breeder Experimental Reactor, jp. Kōsoku Zōshokuro no Jikkenro Jōyō 高速増殖炉の実験炉常陽] und ein heliumgekühlter, graphitmoderierter Hochtemperaturreaktor zu Test- und Forschungszwecken.

Der Leiter der japanischen Atomaufsichtbehörde, Shunichi Tanaka, rügte die Dienstsorgfaltspflicht der JAEA und appellierte an ihre Verantwortung gegenüber der Gesundheit ihres Personals. Die betroffenen Arbeiter wurden bislang mehrfach im NIRS [National Institute of Radiological Sciences, jp. Hōshasen Igaku Sōgō Kenkyūjo Byōin 放射線医学総合研究所病院, kurz Hōiken 放医研], einer Forschungs- und Behandlungseinrichtung unter der Ägide der QST [National Institutes for Quantum and Radiological Science and Technology, jp. Ryōshi Kagaku Gijutsu Kenkyū Kaihatsu Kikō 量子科学技術研究開発機構, kurz Ryōken Kikō 量研機構], untersucht und als ambulante Patienten wieder entlassen. Ein NIRS-Vertreter veröffentlichte am 19. Juni das vorläufige Untersuchungsergebnis: „Keine akute Situation.“ [Shinkoku na jōkyō de wa nai 「深刻な状況ではない」]. Im Rahmen der vierten Untersuchung wurden drei der fünf Arbeiter am 24. Juli im NIRS kontrolliert und nach vier Tagen wieder entlassen. Laut QST-Pressemitteilung gab es bis zum Ende der vierten Untersuchung am 28. Juli „keine besonderen Veränderungen des Gesundheitszustandes der Patienten“ [Kanja-san no yōdai ni tokudan no henka wa arimasen 「患者さんの容態に特段の変化はありません」].

In Japan gab es bereits in den 1990er Jahren nukleare Ereignisse der INES-Stufen 1, 2 sowie 3. So starb der Arbeiter Hisashi Ōuchi am 21. Dezember 1999 als Folge des Kritikalitätsunfalls vom 30. September desselben Jahres in der Tōkai-Fabrik der Firma JCO Co. [früher: Japan Nuclear Fuel Conversion, Ltd.], die mit der Rekonversion von Uran zur Herstellung von Kernbrennstoffen befaßt war, und gilt in Japan als der erste Tote als Folge eines Nuklearunfalls in einer kommerziellen Fabrik. Als Folge zunehmender Stör- und Unfälle spätestens seit der Mitte der 1980er Jahre akzeptierten die zuständigen Ministerien und Ämter erstmals Runde Tische zur Kernenergiepolitik [Genshiryoku Seisaku Entaku Kaigi 原子力政策円卓会議] zwischen nuklearen Optimisten und Pessimisten mit Teilnehmerzahlen im dreistelligen Bereich. Nach ein, zwei Dutzend Treffen über Monate hinweg gipfelten die zum Teil hitzig geführten Debatten meist in der Übergabe von zahlreichen Verbesserungsvorschlägen an die Zuständigen.

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Unterwasserroboter liefert erstmals Bilder des Coriums in Reaktor 3 des F1-KKW

Ein wegen seiner Form „Kleiner Mondfisch“ [engl. „Little Sunfish“, jp. „Mini Manbō“ 「ミニマンボウ」] genannter Unterwasserroboter hat seit dem 19. Juli 2017 über drei Tage hinweg bei drei Einsätzen das Innere des Primärsicherheitsbehälters von Reaktor 3 des Fukushima-Daiichi-Kernkraftwerkes (F1-KKW) der Tokyo Electric Power Company Holdings, Inc. (TEPCO) inspiziert. Er hat digitale Bilder des mutmaßlichen Coriums unterhalb des Reaktordruckgefäßes sowie Temperaturdaten und Strahlenwerte übermittelt.

Bei seiner – aktuellen und zukünftigen – Mission geht es vor allem um die Lokalisierung, Kartierung und Quantifizierung des geschmolzenen Brennstoffes, damit effiziente, effektive, ökonomische und sichere Methoden der Stilllegung und des Rückbaus vor allem der havarierten Reaktoren 1 bis 3 des F1-KKW entwickelt werden können. Man geht dabei allgemein von einem Zeithorizont von drei bis vier Jahrzehnten aus. Die Kosten sind realistisch noch nicht bezifferbar, dürften nach bisherigen Erfahrungen jedoch exorbitant und sicherlich sozialisiert werden.

Da das Einstiegsloch in den Primärsicherheitsbehälter für „Kleiner Mondfisch“ nur einen Durchmesser von 14 cm besitzt, durfte die Breite beziehungsweise Dicke des Roboters nicht mehr als 13 cm betragen. Er ist 30 cm lang und mit 2 kg viel leichter als seine schlangen- – virtuell auch U-förmigen – und skorpionförmigen Vorgänger, die im Februar und März 2017 in den Reaktoren 1 und 2 des F1-KKW an einer identischen Mission gescheitert sind.

Ein Grund für den relativen Erfolg von „Kleiner Mondfisch“, der bis zu 200 Sievert tolerieren kann, dürfte seine verbesserte Strahlungsresistenz sein. Ein Mensch würde bei einer so hohen Strahlendosis sofort sterben. 100 Sievert haben schwere Verbrennungen zur Folge, lassen das zentrale Nervensystem versagen und führen innerhalb von Stunden bis wenigen Tagen zum Tod. Der Magen-Darm-Trakt wird bei einer Strahlendosis von 10 Sievert irreparabel geschädigt. 5 Sievert führen selbst bei sofortiger medizinscher Behandlung zum Exitus mindestens der Hälfte aller Bestrahlten. 3 Sievert zerstören Knochenmark und machen Transplantationen erforderlich, die manchmal helfen und manchmal auch nicht. Akute Verstrahlung, die nicht direkt zum Tod führt, ruft Übelkeit, Durchfall und Blutungen hervor, läßt die Haare ausfallen, schwächt das Immunsystem und erhöht allgemein die Infektionsgefahr.

Der Unterwasserroboter „Kleiner Mondfisch“ wurde von Toshiba und dem japanischen Forschungskonsortium IRID [engl. International Research Institute for Nuclear Decommissioning, jp. Kokusai Hairo Kenkyū Kaihatsu Kikō 国際廃炉研究開発機構] entwickelt. IRID wurde im August 2013 gegründet und ist in Japan rechtsförmlich eine „Genossenschaft für Technologieforschung“ [Gijutsu Kenkyū Kumiai]. Das ist ein Zusammenschluß aus 18 juristischen Personen, namentlich der Japanischen Agentur für Kernenergie JAEA [engl. Japan Atomic Energy Agency, jp. Nihon Genshiryoku Kenkyū Kaihatsu Kikō, kurz Genshiryoku Kikō] unter der Ägide des Forschungs- sowie des Wirtschaftsministeriums, des Staatlichen Forschungsinstituts für Industriewissenschaften und Technologie [engl. National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST), jp. Sangyō Gijutsu Sōgō Kenkyūjo, kurz Sansōken], zwölf Stromunternehmen mit Nuklearanlagen, d.h. allen alteingesessenen ohne Okinawa Electric Power Co., Inc. sowie den Anlagenbauern Toshiba Corp., Hitachi-GE Nuclear Energy, Ltd., Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. sowie ATOX Co., Ltd. Für IRID arbeiten neben drei internationalen Beratern auch externe Fachleute aus den USA, England, Frankreich, Rußland und der Ukraine, die ihre Expertise aus den Nuklearunfällen von Three Mile Island (1979) und Tschernobyl (1986) einbringen.

„Kleiner Mondfisch“ wird von vier Hinterradpropellern und einem Vorderradpropeller angetrieben, verfügt vorn und hinten über Leuchtdioden und je eine Kamera, sammelt Strahlungsdaten mit Hilfe eines Dosimeters und wird von vier Toshiba-Operateuren über ein Kabel ferngesteuert. Die Bilder, die der Unterwasserroboter vor allem am dritten und letzten Einsatztag geliefert hat, zeigen eine nukleare Wüstenei: Sedimente und massive Ablagerungen in rund ein Meter dicken Schichten unterhalb des Reaktordruckgefäßes, lavaartige Zapfen und rotbraune Klumpen und Trümmerteile. TEPCO vermutet, dass sich geschmolzener Kernbrennstoff mit Steuerstäben, Steuerstabantrieben sowie mit dem Sockel des Druckgefäßes vermischt und mit Wasser, Luft und Dampf chemisch reagiert haben. Gitterroste, Bodenplatten, Betoneinspannungen, Einbettungen des Sicherheitsbehälters und Kabelschächte sind ebenfalls in Mitleidenschaft gezogen.

Ablagerungen und im Kühlwasser treibende Sedimente stellen ein Hindernis für zukünftige Untersuchungen und die Beseitigung von Nuklearmüll dar. Diese sollen nach dem Robotereinsatz mit Schläuchen und vermittels Röntgenfluoreszenzanalyse identifiziert werden, um entscheiden zu können, wie sie behandelt und beseitigt werden können. Die Lage und die Menge des geschmolzenen Kernbrennstoffes konnten in den havarierten Reaktoren 1 bis 3 noch nicht exakt festgestellt werden, aber das Ausmaß der strukturellen Schäden erscheint in Reaktor 3 größer als in Reaktor 2.

Das von der Bergseite her in die ehemaligen Reaktorräume einströmende Grundwasser wird weiterhin täglich in einem Umfang von rund 300 Tonnen radioaktiv verstrahlt und ist die Quelle für weit über tausend Stahltanks mit einem Fassungsvermögen von rund 300 Tonnen je Einheit, die auf dem Gelände des F1-KKW bereits dicht an dicht stehen und seit Jahren mit Leckagen immer wieder für Schlagzeilen sorgen, weil viele Tanks aus Stahlplatten gefertigt sind, die mit Schrauben und Muttern zusammengehalten werden und leichter lecken können, vor allem wenn das Fundament unter den Stahltanks nachgibt.

Von den rund 6.000 auf dem Kernkraftwerksgelände tätigen Arbeitern ist die Hälfte allein mit dem Problem der Behandlung und der Entsorgung des täglich anfallenden kontaminierten Wassers befaßt. Da die Kapazität der Tanks nahezu erschöpft ist, denkt TEPCO laut über eine Entsorgung von tritiumhaltigem Wasser ins Meer nach. Die Halbwertszeit von Tritium beträgt mehr als zwölf Jahre. Die regionalen Fischereigenossenschaften protestieren gegen die Einlassung von radioaktiv kontaminiertem Wasser ins Meer. Der Verweis auf eine gängige Praxis von Nuklearanlagenbetreibern weltweit konnte die Fischer auch nicht überzeugen. Die japanische Atomaufsichtsbehörde wird sich zu diesem Thema zeitnah erklären müssen.

Mittel- bis langfristig wird auch Japan nicht darum herumkommen, eine Energiewende des Inhalts Wind, Wasser und Sonne statt Kohle, Öl und Kernenergie in Kombination mit Elektromobilität politisch und gesellschaftlich anzustreben und technisch und wirtschaftlich zu verwirklichen. Für langfristig angelegte globale Entwicklungsstrategien – anfänglich nachholend, mitterweile in nicht wenigen Bereichen technologisch führend –, wie sie die VR China betreibt und mit Macht weiter forciert, in relativ wenigen Jahren Wind-, Wasser- und Solarenergiesysteme installiert zu haben, deren Kapazität aktuell den Potenzen der USA, Indiens, Deutschlands und Spaniens zusammen entsprechen, den Kohlestromausstieg zu vollziehen und gleichzeitig [!] das größte nationale Atomstrom-Ausbauprogramm der Welt inklusive Nukleartechnologieexporten zu realisieren, besitzt zur Zeit anscheinend kein anderes Land der Erde den politischen Willen und die materiellen sowie immateriellen Ressourcen.

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Unterwasserroboter untersucht Sicherheitsbehälter von Reaktor Nr. 3 des F1-KKW von TEPCO

Die Tokyo Electric Power Company Holdings, Inc. (TEPCO, jp. Tōkyō Denryoku) hat angekündigt, eine Untersuchung des Reaktorsicherheitsbehälters in Kernreaktor 3 des Fukushima-Daiichi-Kernkraftwerkes (F1-KKW) ab dem 19. Juli 2017 mit Hilfe eines über Kabel ferngesteuerten Unterwasserroboters durchzuführen, um die Lage und den Zustand des geschmolzenen Kernbrennstoffes festzustellen. Ähnliche Untersuchungen wurden bereits in den F1-Kernreaktoren Nr. 1 und 2 durchgeführt.

Während eines dreitägigen Einsatzes soll der Unterwasserroboter in den Primärsicherheitsbehälter eindringen und Kamerabilder möglichst auch aus der Vogelperspektive liefern. Später soll er sechs bis sieben Meter vordringen und Bilder unter dem Reaktordruckbehälter machen. Auf der Grundlage der am zweiten Tag erhaltenen Fotos wird über den Einsatz des dritten Tages entschieden werden. Im Primärsicherheitsbehälter des F1-Kernreaktors Nr. 3 steht das Wasser aktuell etwa 6,4 Meter hoch.

Die Bemühungen, mit Hilfe einer 1,5 Kilometer langen und 5 bis 6 Meter dicken Eiswand [engl. frozen-soil shielding wall; jp. tōdo shasuiheki 凍土遮水壁] zu verhindern, dass seit der Dreifachkatastrophe vom 11. März 2011 (Erdbeben, Riesenflutwelle, Kernschmelzen) weiterhin täglich rund 300 bis 400 Tonnen Grundwasser in und durch die havarierten Kernreaktorgebäude fließen und es dadurch radioaktiv verstrahlt wird, sind bislang noch nicht von Erfolg gekrönt. Vollzug kann frühestens dann gemeldet werden, wenn die an 360 Stellen um die Kernreaktoren Nr. 1 bis 4 des F1-KKW installierten Glasfaserthermometer sowohl Richtung Meer als auch Richtung Land eine Temperatur unter 0 Grad Celsius messen.

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Erfinder der Trockenbatterie: Sakizō Yai

Außerhalb Japans ist wenig bekannt, daß der Erfinder der weltweit ersten Trockenbatterie [engl. dry battery, jp. kandenchi 乾電池] nicht der Deutsche Carl Gassner (1855–1942) und auch nicht der Däne Wilhelm Hellesen (1836–1892), sondern der japanische Autodidakt und Erfinder Sakizō Yai 屋井先蔵 (1864–1927) war, weil er wegen Geldarmut die Gebühren für die Patentanmeldung nicht bezahlen konnte und ihm das Know-how fehlte, wie man sie eventuell hätte vermeiden können.

Yai wurde gegen Ende der Edo-Zeit (1603–1868), der japanischen Frühmoderne, in Nagaoka in der Präfektur Niigata (damals Provinz Echigo) am Japanischen Meer (Nihonkai) als Sohn eines niederrangigen Samurai mit einem jährlichen Reiseinkommen von 300 Koku (1 Koku = ca. 180 Liter) geboren. Sein wichtigstes väterliches Erbe für seine späteren Erfindungen war möglicherweise wissenschaftliche Neugierde und eiserne Disziplin. Er war sechs Jahre alt, als sein Vater verstarb und wurde von seinem Onkel adoptiert. Mit 13 Jahren begann er eine Lehre in einer Uhrenwerkstatt, konnte seine Lehrzeit zunächst wegen Krankheit jedoch nicht vollenden und mußte deshalb in seinen Heimatort zurückkehren.

Nach später vollendeter Lehrvertragszeit legte er zweimal erfolglos die Aufnahmeprüfung ab für die 1881 gegründete Gewerbliche Schule Tokyo [Tōkyō Shokkō Gakkō 東京職工学校, später Tōkyō Kōtō Kōgyō Gakkō 東京高等工業学校, Nachfolgeorganisation war das Tokyo Institute of Technology (Tōkyō Kōgyō Daigaku 東京工業大学)]. Aus formalen Gründen wie Alterbegrenzungsvorschriften mußte er die Verfolgung seines Wunsches, an einer Höheren Technischen Schule zu studieren, aufgeben. In den folgenden drei Jahren forschte er ohne Stipendium und ohne Mäzen auf eigene Rechnung und eigenes Risiko an ständig in Bewegung bleibenden Geräten [jp. eikyū jidōki 永久自動機] und interessierte sich vornehmlich für Phänomene mit ruhender oder bewegter elektrischer Ladung.

Im Alter von 23 Jahren erfand Yai eine konstante elektrische Uhr [engl. continuous electric clock, jp. renzoku denki dokei 連続電気時計]. Seine Patentanmeldung Nr. 1205 war 1891 die erste in Japan zum Bereich der Elektrizität. In der Uhr war ein Daniell-Element aus einer Zink- und einer Kupfer-Halbzelle verbaut. Im Winter fror die Flüssigkeit der Naßzelle bei Minustemperaturen ein und machte die Uhr störungsanfällig. Yai machte sich daran, dieses Problem zu lösen und setzte sich das Ziel, eine Trockenbatterie zu entwickeln. Yai ging am Tage als Arbeiter dem Gelderwerb nach, arbeitete nachts als Erfinder und gönnte sich über Jahre hinweg nur drei, vier Stunden Schlaf pro Tag.

Er hatte das Glück, Assistent in einem Labor der privaten Tokyoter Akademie für Physik [The Tokyo Academy of Physics, später Science University of Tokyo, jp. Tōkyō Butsuri Gakkō 東京物理学校] zu werden, die 1881 von ein bis zwei Dutzend Physik-Absolventen der staatlichen Kaiserlichen Universität zu Tokyo [Tōkyō Teikoku Daigaku 東京帝国大学, heute The University of Tokyo, Tōkyō Daigaku 東京大学] gegründet worden war. Nach dem Zweiten Weltkrieg wurde die Science University of Tokyo im Jahr 1949 in Kagurazaka im Tokyoter Stadtbezirk Shinjuku in Tokyo University of Science [Tōkyō Rika Daigaku 東京理科大学] umbenannt und reorganisiert und existiert bis heute unter dieser Bezeichnung.

Yai war ein Pionier für die Kooperation zwischen Industrie und Forschung [sangaku kyōdō 産学協同] und tauschte sich oft mit Wissenschaftlern seines Labors aus, um Probleme bei der Entwicklung der Trockenbatterie zu diskutieren. So liefen häufig Chemikalien aus dem Pluspol, und unedle Metalle korrodierten und wurden unbrauchbar. Yai versuchte einen Graphitstab mit Paraffin zu imprägnieren und experimentierte so lange, bis er erfolgreich war. Es war jedoch nicht Yai, sondern Ichizaburō Takahashi 高橋市三郎, der die Trockenbatterie in Japan als Patent anmeldete (Patent Nr. 2086).

Außer Yai haben der oben erwähnte deutsche Arzt und Erfinder Gassner und der dänische Erfinder und Industrielle Hellesen unabhängig voneinander ebenfalls eine Trockenbatterie entwickelt und jeweils in ihrem Land als Patent angemeldet. Beide benutzten 1885/86 nasse Leclanché-Zellen für die Entwicklung ihrer jeweiligen Trockenbatterie. Gassner experimentierte bei einem Uhrmacher und benutzte in Türklingeln Gips als poröses Bindemittel für die Leclanché-Zellen, die oft austrockneten, und fügte wasseranziehende Chemikalien hinzu. Ein weiteres Anwendungsgebiet für die Trockenbatterie wurde die Telegrafie. Gassner meldete seine Trockenbatterie 1886 als Patent Nr. 37758 in Deutschland an, später auch in Österreich-Ungarn, Belgien, Frankreich und England. Er erwarb 1887 in den USA ein Patent für seine Erfindung unter der Nr. 373064 und errichtete in Frankfurt am Main eine Batteriefabrik. Er wurde innerhalb kurzer Zeit wohlhabend, weil seine Trockenbatterien zum Beispiel reichsweit in Türklingeln zur Anwendung kamen.

Yai hatte anfangs für seine Trockenbatterie noch keine Anwendung, in denen er sie gewinnbringend hätte veräußern können. Im Jahr 1891 heiratete er. Die Yai-Trockenbatterie wurde schließlich für die Weltausstellung in Chicago (01.05.–30.10.1893) in einem Seismographen der Kaiserlichen Universität zu Tokyo verbaut. Nach dem Ende der Weltausstellung bemühte sich das United States National Museum (später: Smithsonian Institution) erfolgreich um das japanische Exponat.

Im ersten Chinesisch-Japanischen Krieg (1894–1895) wurde Yais Trockenbatterie in der Mandschurei vom japanischen Militär eingesetzt und in einem japanischen Extrablatt in den höchsten Tönen gelobt [Manshū de no shōri wa hitoe ni kandenchi ni yoru mono 「満州での勝利はひとえに乾電池によるもの」]. Die Journalisten behandelten das Thema am nächsten Tag erneut und stellten den Namen des japanischen Erfinders in den Mittelpunkt ihrer Kriegsberichterstattung. So wurde Yai landesweit bekannt.

Er gründete 1910 die Yai-Trockenbatterie-Kommanditgesellschaft [Gōshi Gaisha Yai Kandenchi 合資会社屋井乾電池] und wählte als Standort für den Vertrieb Nishiki im Tokyoter Stadtbezirk Kanda. Die Produktion wurde im Tokyoter Stadtbezirk Asakusa (später Taitō) in Kamiyoshi-chō aufgebaut. Yais Batteriefabrik entwickelte sich mit einem Output von 200.000 Stück pro Jahr bis 1921 zur größten des Landes, weshalb er auch als „Trockenbatterie-König“ [kandenchi-ō 乾電池王] apostrophiert wurde.

Am 1. September 1923 machte um 11:58 Uhr das Große Kantō-Erdbeben [Kantō Daishinsai 関東大震災] seine Batteriefabrik mit einer Oberflächenwellen-Magnitude von 7,9 dem Erdboden gleich. Die Fabrik wurde in Kawasaki zwischen Tōkyō und Yokohama wieder aufgebaut. Yais Trockenbatterien verkauften sich nicht nur innerhalb Japans gut, sondern wurden auch exportiert. Eine unglückliche Koinzidenz aus Magenkrebs und akuter Lungenentzündung überlebte der chronisch überarbeitete 63-jährige Yai nicht. Ohne eigenen Nachfolger wurde sein Erbe nach einigen Jahren von der Konkurrenz übernommen. Im Jahr 1950 verschwand schließlich auch sein Name aus dem Verzeichnis japanischer Unternehmen.

Quelle: Denchi Kōgyōkai 電池工業会 [Battery Association of Japan].

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Energiewende in Südkorea: Präsident Moon spricht sich gegen neue Kohle- und Kernkraftwerke aus

Der seit Anfang Mai 2017 amtierende Präsident Moon Jae-in sprach sich am 19. Juni während einer Zeremonie anläßlich der ersten Außerbetriebnahme eines südkoreanischen Kernreaktors für einen stufenweisen Ausstieg aus der zivilen Nutzung der Kernenergie aus. Kori 1 (1977–2017) verfügt über einen 576-Megawatt-Druckwasserreaktor von Westinghouse. Das Kori-Kernkraftwerk liegt in der Nähe von Busan, der nach Seoul zweitgrößten Stadt des Landes am südöstlichen Ende der Koreanischen Halbinsel. Präsident Moon fügte hinzu, dass Pläne für den Bau neuer Kernkraftwerke nicht realisiert würden und er in der Frage des Atomausstiegs anstrebe, zeitnah einen gesellschaftlichen Konsens herzustellen.

Das bedeutet, dass möglicherweise nicht alle aktuell geplanten und in Bau befindlichen fortgeschrittenen Druckwasserreaktoren namens APR-1400 (Advanced Power Reactor 1400 MWe), ein für 60 Jahre Betrieb ausgelegter fortgeschrittener Reaktor der Generation III des größten südkoreanischen Stromkonzerns Korea Electric Power Corporation (KEPCO), vollendet würden. Der APR-1400 kombiniert Elemente des früheren Standardtyps, des optimierten Druckwasserreaktors OPR-1000 (Optimized Pressurized Reactor), eines Reaktors der Generation II, mit Merkmalen des amerikanischen Designs „System 80+“ von Combustion Engineering (C-E), später Teil des schwedisch-schweizerischen multinationalen Unternehmens ABB (ASEA Brown Boveri), danach abgegeben an die amerikanische Westinghouse Electric Company, die 2006 von Toshiba gekauft wurde und für die die Muttergesellschaft Ende März 2017 Gläubigerschutz beantragt hat.

Südkorea verfügt über 24 Kernreaktoren an vier Standorten (Hanbit, Hanul, Wolsong und Kori), die mit einer installierten Gesamtkapazität von 22,5 GWe (Gigawatt elektrisch) rund ein Drittel des südkoreanischen Strombedarfs abdecken. Kernenergie wurde jahrzehntelang staatlich gefördert und hat sich darüber zu einer Exporttechnologie entwickelt. Südkoreanische Unternehmen erhielten den Zuschlag für ein 20-Milliarden-Dollar-Geschäft zum Bau von vier fortgeschrittenen Druckwasserreaktoren der Generation III in den Vereinigten Arabischen Emiraten. Der dritte Entwicklungsplan für Kernenergie des Ministeriums für Bildung, Wissenschaft und Technologie sah vor, dass sich die südkoreanische Nuklearindustrie zu einer der fünf stärksten weltweit entwickelt. Bis zum Jahr 2035 sollte Südkorea einen Kernstromerzeugungsanteil von 60% erreichen. Der Jahresnutzungsgrad (Kapazitätsfaktor), das Verhältnis von effektiver Leistung zur nominalen Vollauslastungskapazität, liegt in Südkorea mit 96,5% deutlich höher als in den USA (rund 90%) und noch viel höher als in Japan (70%). Nukleare Optimisten bezeichnen das als „Weltspitze“ , nukleare Pessimisten als „Spiel mit dem Feuer“.

Im Dezember 2016 ging der erste und bislang einzige von Korea Hydro & Nuclear Power (KHNP) und KEPCO entwickelte APR-1400, Shin Kori 3, in den kommerziellen Betrieb über und wurde mit dem Stromnetz synchronisiert. Sieben weitere Reaktoreinheiten befinden sich im Bau, darunter vier Einheiten im Kernkraftwerk Barakah in den Vereinigten Arabischen Emiraten und drei Einheiten in Südkorea, eine in Shin Kori und zwei in Shin Hanul (vormals Uljin). Die geplanten Einheiten Shin Kori 5 und 6 werden eventuell nicht gebaut. Zu dieser Entscheidung dürfte eine Reihe von nuklearen Ereignissen der letzten Jahre beigetragen haben, die die Betreiber versuchten zu vertuschen oder verspätet gemeldet haben.

In diesem Zusammenhang sei ein nachträglich als Störfall der INES-Stufe 2 der Internationalen Bewertungsskala für nukleare und radiologische Ereignisse (International Nuclear Event Scale, INES) bewertetes Ereignis erwähnt, das etwa elf Monate nach der Fukushima Daiichi-Dreifachkatastrophe vom 11. März 2011 (Erdbeben, Riesenflutwelle, Kernschmelzen) im Kori-Kernkraftwerk stattgefunden hat. Der Kernreaktor Kori 1 wurde am 9. Februar 2012 um 8:30 Uhr für turnusmäßige Inspektionen heruntergefahren. Danach ereignete sich für 12 Minuten ein kompletter Stromausfall (»Station Blackout«), der erst drei Tage später der Atomaufsichtsbehörde berichtet wurde. Von einem Station Blackout (vollständiger Stromausfall einschließlich Notstromaggregate) spricht man, wenn Eigenbedarfstransformatoren vom Blockgenerator oder vom externen Stromnetz genommen werden, vorhandenenfalls auch der/die Reservenetztransformatoren versagen sowie Notstromaggregate (Dieselgeneratoren) aus welchen Gründen auch immer – im Fall von Kori 1 wegen eines mechanischen Defekts im Startluftsystem, vorausgegangen war im Rahmen von Wartungs- und Instandhaltungsarbeiten beim Test von Schutzrelais des Blockgenerators eine Trennung der Anlage vom externen Netz aufgrund eines menschlichen Fehlers – ausfallen.

Die Bevölkerung Japans ist wegen der geographischen Nähe und der vorherrschenden Windrichtung im Fall eines südkoreanischen Nuklearunfalls sehr schnell von der radioaktiven Strahlung direkt betroffen, ganz zu schweigen von der südkoreanischen Bevölkerung, die so nah wie kaum eine zweite weltweit an Nuklearanlagen wohnt.

Das Drehbuch des neueren südkoreanischen Katastrophenfilms »Pandora« [판도라, 2016] bedient das gesellschaftliche Bedürfnis nach dem Guten, Wahren, Schönen, Traurigen und Dramatischen sowie nach einsamen, unbeirrbaren Weltenrettern beziehungsweise [Anti-] Helden in Gestalt eines Nukleararbeiters und ist offensichtlich unmittelbar von dem obenerwähnten Störfall des Kernreaktors Kori 1 inspiriert.