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6 Die ersten Stunden
6.1 Vorbemerkung
Was in den ersten Stunden wirklich geschah, liegt trotz der vielen Veröffentlichungen im Dunkel und wird wohl nicht geklärt werden können, da die offiziellen Stellen und TEPCO kein Interesse haben, dies aufzuklären und klare Schuldzuweisungen zu ermöglichen. Nach jedem Störfall haben alle vier Beteiligten und das sind der Hersteller, der Betreiber, die Genehmigungsbehörde und die Betriebsmannschaft ein Problem. Sie müssen im nach hinein den Unfallablauf so darstellen, dass sie keine Schuld trifft, weil es eine unabwendbare schicksalhafte Fügung war, und einem der anderen Parteien den schwarzen Peter zuzuschieben. In der Regel zieht die Betriebsmannschaft den Kürzeren, das sie nicht in den offiziellen Kommissionen, die den Unfall auswerten, vertreten ist, und den schlechtesten Zugang zur veröffentlichten Meinung hat.
Alle offiziellen Berichte zum Störfallablauf sind dementsprechend kritisch zu betrachten. Selbst im TEPCO Final Report finden sich unendliche viele zum größten Teil belanglose Details, Fakten und Hypothesen bunt gemischt, so dass es dem Leser schwer fällt, die Information richtig einzuordnen. Immerhin gibt es von den wichtigsten Anlagenparametern wie Reaktorfüllstand oder RDB-Druck Messdaten. Zu anderen für die Unfallanalyse genauso wichtigen Parameter, welche Schaltvorgänge die Operateure mit oder ohne Erfolg durchgeführt haben, gibt es nur sporadische Informationen.
Der abschließende TEPCO Final Report präsentiert auf vielen Seiten endlose Details und mehr oder weniger genaue Fakten und suggerieren so, dass dem Leser alles ganz genau und haarklein präsentiert wird, aber die einfachsten Fragen werden nicht beantwortet:
- Was war der Plan des Betreibers im Fall eines Verlustes der Stromversorgung?
- Welche Vorbereitungen hatte er für diesen Fall getroffen?
- Wie lauteten die Handlungsanweisungen für die Betriebsmannschaft?
- Welche Sicherheitssysteme wurden aktiviert und deaktiviert und von wem?
Wie in Kapitel 2 dargelegt, verfügte jeder Block über Kühlsysteme, die nur mit Batteriestrom arbeiten können und deshalb auch bei einem totalen Stromausfall (station black-out) noch zur Verfügung stehen. Wenn diese passiven Sicherheitssysteme bestimmungsgemäß funktioniert hätten, dann hätten die Anlagen die ersten 72 Stunden ohne Probleme überstanden und erst danach hätte es zu einer Kernschmelze kommen dürfen. Haben sie aber nicht und das ist die wirkliche spannende Frage, die erhebliche Auswirkungen auf die Einschätzung der Sicherheit aller existierenden Atomreaktoren hat. Jeder Reaktorsicherheitsexperte muss sich doch die Frage stellen, ob die Methoden und Bewertungen der Reaktorsicherheit nicht fehlerhaft sind und falsche zu optimistische Zahlen liefern.
Der übliche Plan bei einem Ausfall der Not- und Nachkühlung ist es, mit den genanten Systemen die drohende Kernschmelze mindestens 24 Stunden lang oder sogar 72 Stunden herauszuzögern. In dieser Zeit sollte die Betriebsfeuerwehr mit mobilen Pumpen in einer dazu vorbereitete Leitung Kühlmittel in den RDB einspeisen. Der Plan in Fukushima war es, mit den passiven Systemem IC und RCIC die den Kern die ersten 72 Stunden zu kühlen und in dieser Zeit, eine externe Kühlung mit mobilen Feuerwehrautos herzustellen. Dazu waren in allen vier Blöcken die entsprechenden Leitungen ("fire protection line" ) nachgerüstet worden und einsatzbereit.
Man darf sich die externe Einspeisung mit mobilem Gerät nicht zu kompliziert vorstellen. Sie ist ganz einfach: Irgendwo an einer geschützten Stelle am Reaktorgebäude außen befindet sich ein Anschlussstutzen für Feuerwehrschläuche. Dort lässt sich eine gewöhnliche Feuerwehrpumpe, wie sie zur Standardausstattung jedes Feuerwehrautos gehört, anschließen. Diese Pumpe muss mit einem Wasservorrat (Tankwagen, Wassertank oder Meer) verbunden werden; der Diesel, der die Pumpe mit Strom versorgt wird gestartet und schon wird genug Wasser in das Reaktordruckgefäß gepumpt, um den Kern ausreichend zu kühlen.
Hinterher ist man immer schlauer und bei einer Notfallübung nach dem Unglück benötigte die Betriebsfeuerwehr in Fukushima weniger als eine Stunde, um die mobile Einspeisung zu installieren und die externe Kühlung zu starten.
1.1 Block 1
Der Block 1 verfügte über das „Containment Isolation Condensor“ System (IC), das aus zwei unabhängigen Teilsystemen A und B besteht. Außerdem gibt es noch ein zweites passives Sicherheitssystem, das „High Pressure Coolant Injection“ System (HPCI). Schon vor dem Tsunami wurde das IC System per Hand zur Nachkühlung gestartet, dann aber wieder per Hand abgeschaltet, weil die Abkühlung zu schnell erfolgte. Dieser Vorgang wird im TEPCO Final Report nicht weiter kommentiert, obwohl es im Widerspruch zu anderen Aussagen von TEPCO steht. Nach dem Erdbeben standen im Block die üblichen Nachkühlsysteme, also das HPCI und das LPCI zur Verfügung. Der normale Prozedur wäre also gewesen, zunächst mit dem HPCI den Druck soweit abzusenken bis das LPCI die langfristige Kühlung übernehmen kann.
Nach Aussagen von TEPCO ist der IC nur ein zusätzliches Sicherheitssystem, das nur in Notfällen zum Einsatz kommt und dies ist der Grund, warum die Operateure nicht ausreichend im Einsatz von diesem System geschult waren. Damit stellt sich die Frage, warum unter normalen Abfahrbedingungen das IC zugeschaltet wurde.
Das IC ist einfaches und zuverlässiges passives Sicherheitssystem, das in block 1 zweimal vorhanden war (System A und System B). Um es in Betreib zu nehmen, muss nur ein mit einem Elektromotor gesteuertes Ventil geöffnet werden, danach arbeitet es ohne jede Stromzufuhr solange, bis alles Wasser in den Tanks verdampft ist. Da würde für 72 Stunden die ausreichende Kühlung des Reaktorkerns sicherstellen.
Wie das Bild zeigt, muss lediglich das Motorventil MO-3A bzw. MO-3B geöffnet werden. Die vier Ventile pro Strang dienen dazu, dass bei Bedarf, z.B. bei einem Leck im IC System außerhalb des Containments, das IC System sicher vom Rest des Reaktors isoliert werden kann und ein Versagen des Systems sich nicht zu einem großen Problem für den Reaktor führt.
Die Leittechnik und den Strom für den Motor liefert ein eigenes Batteriesystem im Keller, das unabhängig ist von den allgemeinen Notstrom-Batterien - schreibt TEPCO im Final Report. Mit dem Tsunami fiel dieses Batteriesystem teilweise aus. Wenn man der Schilderung von TEPCO glauben darf, wurde das Ventil nach den Tsunami noch einmal vom Operateur aufgefahren und dann – weil das Kontroll-Licht nicht aufleuchtete – wieder zugefahren.
Wie auch immer, nach dem Tsunami war das IC abgeschaltet und es kam wie es ohne Kühlung kommen musste, nach 8 Stunden begann die Kernschmelze. Bei den späteren Inspektionen von Block 1 galt dem IC das besondere Interesse und es wurde festgestellt: Das IC ist weitgehend unbeschädigt und voll einsatzfähig. Das Ventil vom IC System A ist geschlossen, das System vom IC System B ist zu 80% geschlossen, die Tanks sind noch über die Hälfte gefüllt. Mit einem Wort: Dumm gelaufen.
Die Information in den Berichten ist nebulös und dient eher zur Verschleierung dessen, was wirklich passiert ist. Was auch immer passiert ist - Bedienungsfehler, hängen gebliebenes Ventil oder schlichtes Versagen des Systems – man wird es wohl nie erfahren. Das Ganze ist schon bemerkenswert, denn das System war zweimal vorhanden. Beide Systeme haben keine Wirkung gezeigt.
Das HPCI System ist in Block 1 einmal vorhanden und ist nicht zu Einsatz gekommen. In den ersten Berichten wird verschwiegen, warum es nicht in Betrieb genommen wurde. Es ist schwer vorstellbar, dass die Betriebsmannschaft nicht zumindest versucht haben soll, das HPCI System zu starten. Der vertrauliche Abschlußbericht von TEPCO sagt, dass gleich nach dem Tsunami der nötige Batteriestrom nicht mehr zur Verfügung stand.
Obwohl es so aussieht, als würden die Operateure mit ihrem Verhalten maßgeblich zur Kernschmelze in Block1 beigetragen haben, muss man ihnen zugute halten, dass in Block 1 durch den Tsunami die meisten Ausfälle von Systemen erfolgt sind. Am schwerwiegendsten war der nahezu komplette Stromausfall, der dazu führte, dass die Operateure auf der Warte nur noch ganz wenige Anzeigen hatten. In dieser Situation taten die Operateure das einzig Richtige und zeigten dabei große Initiative.
Sie beschafften neue volle Batterien, um sie auf der Warte an die Leittechnik anzuschließen und so wieder einen Überblick über den Zustand des Reaktors zu bekommen. Dazu bauten sie kurz entschlossen, die Autobatterien aus den geparkten Autos aus und schickten Leute los, um Batterien vom nächsten Baumarkt zu holen. Die Batterien in den Atomkraftwerken sind nämlich nichts anderes als die üblichen Autobatterien und man erzählt sich die Geschichte, dass die Verkäufer in den Baumärkten nur gegen Bezahlung mit Kreditkarte der Operateure die Batterien herausgerückt haben.
Das Bild zeigt den gemessenen zeitlichen Verlauf des Füllstands im Reaktordruckbehälter. Die rote und schwarze Linie sind gerechnete Werte, die gelben und grünen Punkte sind die gemessenen Werte. Man sieht, dass erst gegen 22:00 die Bedienungsmannschaft dank der Autobatterien wieder die Stromversorgung der Füllstandmessung wieder hergestellt hatte und erst zu diesem Zeitpunkt genauere Informationen über den Zustand des Kerns hatte. Es standen dann zwei unabhängige Messwerte zur Verfügung (System A und System B) und beide zeigten zu diesem Zeitpunkt an, dass der Kern noch ausreichend gekühlt ist: Füllstand über Oberkante der aktiven Zone der Brennelemente (TAF = Top of Active zone of Fuel elements). Natürlich ist es bei einem Schweren Störfall immer eine gute Frage, wie weit man den angezeigten Werten glauben darf.
Erst gegen Mittag des 12. März fiel die Anzeige unter die Unterkante der aktiven Zone der Brennelemente (BAT = Bottom of Active zone of Fuel elements). Vier Stunden später erfolgte die Explosion.
Für die an Einzelheiten interessierten Leser wird im Anhang 3 der Schadensbericht von Block 1 gezeigt.
6.3 Block 2
Der Block 2 verfügte über ein HPCI System und über ein "Reactor Core Isolation Cooling" System (RCIC). In Block 2 hat die Bedienungsmannschaft alles richtig gemacht, wie die Messwerte des Füllstands im Reaktordruckgefäß zeigen.
Als kurz nach dem Tsunami das RCIC startet – per Hand oder per Steuerungsautomatik ist unklar -, ließen sie es einfach laufen. Wie man an den gemessenen Füllständen sieht (blaue und gelbe Kreise), sorgte das System die nächsten 72 Stunden dafür, dass der Kern ausreichend gekühlt wurde. Gegen Ende dieser Frist bereitete die Bedienungsmannschaft die externe Einspeisung vor und hatte schon die mobile Wasserversorgung mittels Feuerwehrautos und Schläuchen vorbereitet und war bereit zum Start, als der Block 3 explodiert und alles zunichte machte: Die Feuerwehrleute brachten sich erst einmal in Sicherheit und die Schläuche und Feuerwehrautos waren zerstört.
Die Bedienungsmannschaft in Block 2 hat alles richtig gemacht und fast wie im Lehrbuch die Situation gemeistert. Das war eine Spitzenleistung. Dass die Explosion im Nachbarblock trotzdem auch zur Kernschmelze in Block 2 führte, zeigt, dass man bei der Sicherheitsanalyse auch die unwahrscheinlichsten und aberwitzigsten Szenarien nicht von Anfang an ausschließen sollte.
6.4 Block 3
Der Block 3 verfügte über ein HPCI System und über ein "Reactor Core Isolation Cooling" System (RCIC). Beide kamen zum Einsatz, wie das Bild mit den Messwerten des Füllstands des Reaktordruckgefäßes zeigt.
Das Bild zeigt dass in Block 3 genauso wie in Block 2 das RCIC startet und zunächst den Füllstand hoch hielt. Dann aber, nach ca. 24 Stunden, wurde das RCIC abgeschaltet und die Steuerungsautomatik startet das HPCI. Warum das RCIC abgeschaltet wurde, bleibt unklar und TEPCO vermeidet jede klare Aussage dazu. Allerdings steht im Geheimbericht von TEPCO, dass das RCIC abgeschaltet wurde, um Batteriestrom für den Betrieb der Messtechnik zu sparen. Das passive RCIC benötigt keine großen Strommenge zum Antrieb der Pumpe, dies erfolgt ja über die Dampfturbine, aber es werden kleine Menge Batteriestrom für die Regelung benötigt. Dieses System ist nicht selbst regelnd. Ohne Batteriestrom schaltet es von selber ab.
Bis das RCIC abgeschaltet wurde, sank der Füllstand im RDB und die Füllstandregelung startete das HPCI. Das HPCI benötigt ebenfalls keinen Strom für den Pumpenantrieb aber Batteriestrom für die Regelung. Nach ca. 12 Stunden war das HPCI in Betrieb. Dann stellte es den Betrieb ein. TEPCO verbreitetet dazu zwei unterschiedliche Informationen. Die erste besagt, dass die Batterien leer waren und das HPCI daraufhin nicht mehr arbeitete. Die zweite besagt, das es abgeschaltet wurde, um mit der externen Einspeisung über die Feuerwehrautos beginnen zu können. Dazu musste der Druck im RDB mit Hilfe der Abblaseventile abgesenkt und das geht nur, wenn nicht gleichzeitig mit hohem Druck eingespeist wird.
6.5 Konsequenzen aus dem Versagen der passiven Systeme
Alle drei Blöcke waren mit passiven Sicherheitssystemen, die in der Lage gewesen wären, die Reaktorkerne für 72 Stunden zu kühlen. Aber Eingriffe der Operateure, Eingriffe der automatischen Steuerung und Mangel an Batteriestrom für die Regelung haben in Block 1 und Block 3 dazu geführt, dass diese Systeme ihre Aufgabe nicht für 72 Stunden erfüllten.
Daraus ergibt sich, dass vom Design her nicht sichergestellt war, dass diese passiven Notfallsysteme bei einem totalen Stromausfall eingeschaltet sind und sich auch nicht mehr abschalten lassen, weder vom Operateur noch von der Steuerungsautomatik noch durch Ausfall des Notstroms aus Batterien.
Dies lässt sich technisch sicherstellen entweder automatisch durch Öffnen magnetisch geschlossen gehaltener Ventile oder über eine eigene Stromversorgung direkt an den Ventilen, die nur bei totalem Stromausfall in Betrieb genommen werden und erst bei Wiederverfügbarkeit des Notstroms ausgeschaltet werden kann.
Es ist ein schwerwiegender Design-Fehler, dass die passiven Sicherheitssysteme, die ohne ständige Stromversorgung auskommen, nicht so geschaltet waren, dass sie bei einem totalen Stromausfall zuverlässig starten und solange in Betrieb bleiben, bis die Stromversorgung der Anlage wieder hergestellt ist. (Design-Fehler Nr. 3)
6.6 Mobile externe Einspeisung
Wie bereits geschildert, war der Plan, bei drohendem Verlust der Kühlung innerhalb von Stunden eine externe Kühlung mittels mobiler Geräte an die vorhanden fire injection lines anzuschließen. In ersten 24 Stunden wurde nur in Block 1 die mobile Versorgung durch die Feuerwehr installiert und zwar nach erst nach 14 Stunden. Die anderen Blöcke wurden erst viel später an die mobilen Feuerwehrsysteme angeschlossen.
Die Begründung dafür ist nebulös. Es werden die Erschwernisse beim Zugang zu den Blöcken infolge des Tsunamis und des Erdbebens angeführt. Fakt ist, durch den Tsunami wurden nur ca. 30 Meter um die vier Blöcke betroffen, alle anderen Gebäude und Einrichtung der Anlage wurden vom Tsunami nicht erreicht. Größere Erdbebenschäden gab es weder auf dem Anlagengelände noch in der weiteren Umgebung.
Das Bild zeigt die Angaben von TEPCO zum Ausmaß der Überflutung.
Im Internet ist dass Google Earth Bild vom 12.3.2011, also nach dem Tsunami und vor den Explosionen zu finden.
Nur die dunkle Zone wurde also überflutet. Die Zugänglichkeit der Anlage war also höchstens direkt an den Gebäuden erschwert. Damit lässt sich nicht erklären, warum es dem Betreiber nicht gelungen ist, wie geplant innerhalb von 8 Stunden die mobile Kühlmitteleinspeisung in Gang zu bringen.
Nach Angaben von TEPCO waren zum Zeitpunkt des Tsunamis drei Feuerwehrautos auf dem Gelände: eins ging durch den Tsunami verloren, eins war nach dem Tsunami nicht mehr zu erreichen und nur eins war noch einsatzbereit.
Mit einem Wort, es fehlte an ausreichendem Gerät und das wenige vorhandene Gerät war nicht in einem gegen Einwirkungen von außen geschützten Gebäude.
Es ist ein schwer wiegender Fehler des Betreibers, dass er nicht ausreichend dafür gesorgt hat, dass die benötigte mobilen Geräte und die erforderliche Bedie-nungsmannschaft zur Verfügung standen und die Bedienungsmannschaft ausreichend geschult war. (Betreiber-Fehler Nr.2)
Ein Punkt, der in den Berichten nicht behandelt wird, ist die Frage nach der Betriebsfeuerwehr. Ganz klar, die Anlage muss über eine eigene Betriebsfeuerwehr verfügen, die entweder auf dem Anlagengelände oder in dem 2 km entfernten Notfallzentrum stationiert ist. Bei 6 Blöcken sind 6 Feuerwehrzüge und - bei der in der Kerntechnik üblichen Redundanz 12 Feuerwehrzüge erforderlich, denn man kann nicht ausschließen, das bei einem Brand aufgrund gemeinsamer Ursache ("common mode") es in mehreren Blöcken gleichzeitig brennt. Nur drei Feuerwehrautos sind sicher viel zu wenig.
Diese Feuerwehr muss auch über ein ganzes Sortiment an mobilen Pumpen und mobilen Generatoren verfügen und in der Lage sein, bei einem Leitungsbruch einen voll gelaufenen Keller umgehend leer zu pumpen. Es ist nahe liegend, nach dem Tsunami die Feuerwehr loszuschicken, um die Kellerräume mit den Notstromdieseln und den Stromverteilern wieder leer zu pumpen. Irgendwie erwartet man, dass in den Berichten davon etwa zu lesen ist, dass (vergebliche) Versuche zum erneuten Start der Notstromdiesel gemacht wurden. Offensichtlich war die Betriebsfeuerwehr nicht ausreichend ausgerüstet und ausgebildet.
Es ist ein schwerwiegender Fehler des Betreibers, dass er die Betriebsfeuerwehr nicht adäquat ausgerüstet und ausgebildet hat, dass sie zu einer Schadensbegrenzung nach dem Tsunami wesentlich beigetragen hat. (Betreiber-Fehler Nr. 3)
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