Erdbeben am 11.03.2011
Die schwerste Katastrophe in der Geschichte Japans seit dem 2. Weltkrieg wurde ausgelöst durch ein sehr schweres Erdbeben (Stärke 9,0;  6.stärkstes Erdbeben weltweit seit 1900) mit Epizentrum rund 400 km nordöstlich von Tokio im Pazifik, 150 km östlich vor der Küste bei Sendai (38.3,142.4).
Japan liegt am Rand der Pazifischen Platte, dem sog. "Feuerring der Erde", wo die Tektonik (Erdbeben, Vulkane) besonders intensiv ist. Kaum eine Region auf der Erde liegt im Einflussbereich so vieler Erdplatten wie Japan: Eurasische und Amur Platte im Westen, Ochotsk- und Nordamerikanische Platte im Norden; die Pazifische Platte im Osten und die Philippinische Platte im Süden.Erdbeben sind daher in Japan häufig und die Gesellschaft hat gelernt, mit Erdbeben zu leben. Auch war in Japan immer klar, dass sich irgendwann auch mal ein sehr schweres Erdbeben ereignen würde, und das Land hatte versucht, sich darauf durch diverse Maßnahmen vorzubereiten. Das Erdbeben vom 11.03.2011 übertraf dann aber in seiner Stärke und mehr noch in seinen verheerenden Folgewirkungen alle Erwartungen und Vorbeugemaßnahmen.

Tsunami
Seebeben lösen nur dann einen Tsunami aus, wenn ihre Stärke mindestens 7,5 beträgt und falls im Meeresuntergrund ein vertikaler Versatz erfolgt. Beide Bedingungen waren bei diesem Beben erfüllt. Der ausgelöste Tsunami war so gewaltig, dass sich die Schutzmaßnahmen in Japan als völlig unzureichend erwiesen. So wurden ganze Dörfer an der Ostküste im Norden trotz meterhohem Schutzwall weggespült. Erste Bilanzen gehen von über 20.000 Toten und Schäden zwischen umgerechnet 150.000 bis 200.000 Euro aus (ohne Schäden aus der Atomkatastrophe), die höchste jemals festgestellte Schadenssumme ^[1] .
Es wurde eine Tsunami-Warnung für den ganzen Pazifik ausgegeben. Der Tsunami breitete sich mit einer Geschindigkeit von ca. 800 km/h und bis über 15 h Laufzeit in den Weiten des Pazifiks aus. Aufgrund der langen Laufzeiten konnten die gefährdeten Regionen rechtzeitig evakuiert werden. Soweit bis jetzt bekannt gab es außerhalb von Japan keine Opfer, die Schäden blieben vergleichsweise gering. Genauere Angaben liegen (noch) nicht vor.

betroffene
Kernkraftwerke

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Strahlendosis

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Reaktorhavarien in Fukushima
Zwar schalteten sich die Kernkraftwerke in den betroffen Regionen an der Pazifkküste nördlich von  Tokio automatisch ab, doch wurden einige der Kernkraftwerke in Fukushima stark beschädigt, teils schon als Folge des Erdbebens (Beginn der Kernschmelze in Reaktor 1 bereits nach 5 Stunden ^[8]) und nicht nur durch die Flutwelle des Tsunamis.Erstmals wurde in Japan der atomare Notstand ausgerufen und die Bevölkerung im Umkreis von 20 km, später 30 km evakuiert. Es kam zu einer mindestens teilweisen Kernschmelze und starken Freisetzung von Radioaktivität bei vermutlich 4 Reaktoren und einem Abklingbecken für Brennelemente.
Die freigesetzte Radioaktivität stieg - zunächst nur im nahen Umfeld der Anlage - auf bis zu 400 mSv/h. Oberhalb der Anlage wurden Spitzenwerte über 1000 mSv/h gemessen. (20 mSv pro Jahr ist Grenzdosis in Deutschland ^[2]). Bei dieser hohen Strahlenbelstung sind Notmaßnahmen zur Kühlung der havarierten Anlagen kaum noch effektiv möglich. Das Ausmaß an Radioaktivität und ihre Verbreitung zu Land und im Pazifik erwiesen sich als so umfangreich, dass die Havarie in Fukushima inzwischen offiziell auf der höchsten Stufe der INES-Skala (Stufe 7: katastrophaler Störfall; Super-GAU wie 1986 in Tschernobyl) eingestuft wurde ^[11] . Wie lange der großvolumige Austritt von Radioaktivität und ihre mehr oder weniger weiträumige Verbreitung noch anhält oder ob es selbst nach Monaten noch zum Durchschmelzen der extrem heißen hochradioaktiven Masse der zerstörten Brennstäbe aus dem Reaktorkern in den Untergrund kommt, ist derzeit (Stand: s.o.) noch nicht absehbar. Die Betreiberfirma Tepco hofft, den Havarieverlauf doch noch in den Griff zu bekommen und binnen Jahresfrist eine Schutzhülle (Sarkophag wie in Tschernobyl) installieren zu können.
Unmittelbar betroffen sind die Mannschaften in den havarierten Atomreaktoren, die einer sehr hohen Radioaktivität ausgesetzt sind ^[2]. Ob ihre Schutzanzüge oder Maßnahmen wie schneller Austausch des Personals einer zu hohen Strahlendosis genügend vorbeugen, ist zweifelhaft: es droht ein mehr oder weniger schneller Tod durch zu hohe Verstrahlung.
In welchem Ausmaß es weiterhin zur Ausbreitung von Radioaktivität kommt, hängt vor allem vom weiteren Havarieverlauf ab und kann aktuell (s.o.) nach 2 Monaten immer noch nicht eingeschätzt werden.
Details: s. Radioaktivität

Betroffene Atomanlagen in Japan
Die meisten der 54 Reaktorblöcke (zusammen 49 GW) liegen an der nicht betroffenen Westküste am Japanischen Meer. Vom Erdbeben und Tsunami beschädigt wurden Reaktorblöcke an 4 Standorten an der Ostküste nördlich von Tokio:
von Süd nach Nord (Entfernung von Tokio in km ):
- Tokai (120 km): 1 Block, 2 Generatoren und 2 Kühlpumpen ausgefallen
- Fukushima-Daini (200 km): 4 Blöcke, Nebenkühlwasserpumpen überschwemmt
- Fukushima-Daiichi (250 km): 6 Blöcke, schwere Schäden in Block 1 bis 4
- Onagawa (400 km): 3 Blöcke, Brand in Turbinenhalle.
 
Besonders betroffen ist der Atomkomplex in Fukushima Daiichi (auch Fukushima 1 genannt). Die Reaktoren gingen zwischen 1971 und 1979 ans Netz. Die Technik der Blöcke 1, 2, 6 stammt von General Electric (USA), Block 3, 5 von Toshiba (Japan); Block 4 von Hitachi (Japan). Vom Erdbeben und Tsunami beschädigt wurden die Blöcke 1 bis 4. Außerdem ist mindestens ein Abklingbecken inzwischen weitgehend trockengefallen, was erhebliche Radioaktivität verursacht, da die Strahlung völlig ungehindert in die Umgebung abgegeben wird. ^[4]
In Fukushima Daini (auch Fukushima 2 genannt) konnten die Wasserpumpen repariert werden und die Lage gilt als "stabil". ^[5]
 

Restrisiko durch Erdbeben
Kernkraftwerke in Japan sollen ausgelegt sein für Erdbeben-Stärken bis maximal 8,25. Beben größerer Stärke wurden für so unwahrscheinlich gehalten, dass bauliche Maßnahmen dagegen als zu unwirtschaftlich eingeschätzt wurden. Die Stärke des Bebens am 11.03.11 war rund 6 mal, die freigesetzte Energie sogar rund 14 mal so hoch (s. Rechnungen Bsp.1 und Bsp.2).
Inzwischen ist aufgrund von Expertenaussagen, u.a. von Kenneth Brockmann (Ex-Direktor für Anlagensicherheit der IAEO), belegt, dass die Vorgabe 8,25 mindestens bei einigen Atomkraftwerken nicht eingehalten wurde: Manche AKWs in Japan, darunter auch Reaktoren in Fukushima, sollen nach unveränderten Bauplänen der Firma General Electric (USA) gebaut worden sein, so dass sie nur für Stärken bis maximal 7,0 ausgelegt sind ^[3] . So musste der Betreiber Tepco des AKW Fukushima am 16.05.11 einräumen,  dass bereits das starke Erdbeben am 11.03.11 den Reaktor 1 so stark beschädigte, dass schon nach 5 Stunden die Kernschmelze einsetzte ^[8]. Tepco wie auch die Regierung hatten zunächst behauptet, nur der Tsunami sei Ursache für die Atomkatastrophe in Fukushima .
 
Laut Erdbeben-Chronologie gab es von 1923 bis 2010 mindestens 11 dokumentierte Erdbeben mit Stärke größer als 8,25. Angesichts dieser erstaunlich hohen Zahl scheint es unverantwortlich, dass Atomkraftwerke in Japan, das besonders von Erdbeben gefährdet ist, nur bis zu 8,25 ausgelegt wurden. Von 1923 bis 2010 ereigneten sich 5 Erdbeben mit einer Stärke von mindestens 9,0. So extrem selten, wie nach dem Erdbeben am 11.03.11 vielfach behauptet wird, sind solche sehr starken Erdbeben also nicht. Es handelt sich also keineswegs um ein "vernachlässigbares" oder "hinzunehmendes" Restrisko, wenn Kernkraftwerke an Standorten betrieben werden, die von Erdbeben besonders gefährdet sind, was für Japan - aber auch für andere Standorte wie z.B. Türkei ^[12] - im besonderem Maß zutrifft.
Da das AKW Hamaoka, 173 km südwestlich von Tokio (34.6,138.1), auf einer tektonisch kritischen Erdplatte liegt und bei einem weiteren starken Erdbeben besonders gefährdet wäre, begann der Betreiber Chubu Electronic nach Druck durch die Regierung Japans am 09.05.11 damit, zwei restliche der 5 Reaktoren am Standort Hamaoko so lange außer Betrieb zu nehmen, bis zusätzliche Maßnahmen gegen Erdbeben und Tsunamis umgesetzt sind ^[9] .
 

Kernschmelze

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GAU oder Super-GAU
Der GAU (Größter Anzunehmende Unfall) in einem Kernkraftwerk ist die Kernschmelze nach Versagen der Kühlung des Reaktorkerns. Die Brennelemente im Reaktorkern erhitzen sich ohne ausreichende Kühlung immer mehr und werden schließlich zerstört. Falls der Reaktorkern nicht zwischendurch infolge von Überdruck oder Wasserstoffansammlung explodiert, sammeln sich die Überreste der zerstörten Brennelemente als extrem heiße hochradioaktive Schmelzmasse am Boden des Reaktorkerns. Diese Schmelzmasse kann den Stahlmantel des Reaktorkerns und auch weitere Schutzbarrieren (z.B. Auffangwanne) bis in den Untergrund durchdringen. Gegen diesen GAU sollen Kernkraftwerke technisch/ organisatorisch so ausgelegt sein, dass keine nennenswert erhöhte Radioaktivität in die Umwelt gelangt. Passiert das dennoch, liegt nach technischer Definiton ein "Super-GAU" vor. So definiert handelt es sich bei der Havarie in Fukushima schon nach jetzigem Stand (s.o.) um einen Super-GAU, da ja bereits Radioaktivität in hohem Ausmaß ausgetreten ist.

Abgesehen von dieser technischen Definition hat sich umgangssprachlich eher ein Sprachgebrauch durchgesetzt, der "Super" im Sinne von besonders schwerwiegend oder folgenreich verwendet, wobei meist eine umfangreiche oder/und weiträumige Freisetzung von Radioaktivität gemeint ist. In dieser umgangssprachlichen Verwendung war z.B. die Reaktorkatastrophe in Tschernobyl 1986 ein Super-GAU. Mitte April 2011 wurde auch die noch immer ablaufende Havarie von Atomanlagen in Fukushima als Super-GAU eingeordnet. Es bleibt zu hoffen, dass die laufenden Maßnahmen zur Notkühlung und Eindämmung der Radioaktivität letztendlich ausreichen. Sollte dies nicht gelingen, könnte schlimmstenfalls der Großraum Tokio mit rund 40 Mio Einwohnern von Verstrahlung bedroht sein.

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Verbreitung von Radioaktivität
In welchem Ausmaß nahe und fernere Regionen radioaktiv verseucht werden, hängt hauptsächlich von 2 Fakoren ab: a) Art und Menge der aus den Atomanlagen freigesetzten Radioaktivität und b) Wetterverlauf.
Schon am 20.03.11 wurden an Orten rund 80 km entfernt vom Reaktorkomplex Fukushima 1 bis zu 170 µSv/h (≈ 1500 mSv/a) gemessen ^[6]. Da ab ca.100 mSv/a mit deutlich erhöhtem Krebsrisiko zu rechnen ist, hätte schon zu Anfang der Havarie ein Umkreis von mindestens 80 km (nicht nur wie bisher 20 km) evakuiert werden sollen. Trinkwasser, Milch und Feldfrüchte sind teils so belastet, dass sie zum Verzehr nicht mehr geeignet sind und ihre Auslieferung deshalb in mehreren Regionen offiziell verboten wurde. Messungen durch SPEEDI (System for Prediction of Environment Emergency Dose Information) ergaben, dass die radioaktive Kontamination vor allem in Nordwest-Richtung besonders stark ist. Dort wurden Spitzenwerte von 100 mSv/a gemessen, d.h 5 mal so viel wie die in Deutschland festgelegte Jahresgrenzdosis von 20 mSv/a. Auch noch in 60 km Entfernung vom AKW Fukushima wurden Werte über 30 mSv/a gemessen. Auch Großstädte wie Fukushima-City liegen in Zonen mit einer radioaktiven Belastung über 4 mSv/a, d.h. Kinder würden mit einer Lebensdosis belastet, die höher ist als die für AKW-Arbeiter in Deutschland festgelegte Lebensgrenzdosis von 400 mSv ^[10] .

Radioaktive Wolke
Nach nun über 2 Monaten tritt immer noch Radioaktivität aus den havarierten Atomanlagen in Fukushima 1 aus. Die animierte Landkarte des DWD veranschaulicht die Ausbreitung der radioaktiven Partikel in der Luft als sich ständig verändernde Wolke, ausgehend vom Reaktorstandort in 6 stündigen Zeitabschnitten für die kommenden 3 Tage. Da der Umfang der austretenden Radioaktivität nicht bekannt ist, gibt die Einfärbung der Wolke von dunkelrot (hohe Radioaktivität) bis blass-gelb (geringe Radioaktivität) nur relative Verhältnisse wieder und erlaubt keine Rückschlüsse auf die absoluten Werte.

Bei den am Reaktorstandort Fukushima vorherrschenden Westwinden könnte sich eine radioaktive Wolke über den Pazifik über 6 bis 10 Tage hinweg bis nach Nordamerika ausbreiten, wobei die Konzentration der Radioaktivität mit zunehmender Entfernung durch Vergrößerung der betrofffenen Fläche abnimmt. Die gesundheitlichen Folgen (Krebsgefahr, Genschäden) für dann mgw. stärker betroffene Regionen könnten gravierend sein. Vorsagen darüber sind noch nicht möglich, da zunächst der weitere Verlauf der Atomkatastrophe in Japan und seine Folgen kaum abschätzbar sind.
In den USA sind zunehmend Menschen besorgt, dass sie von Radioaktivität aus Japan gefährdet werden könnten.