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) um 14:26 Uhr Ortszeit (05:46 UTC).
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. Vorläufige Bilanzen gehen von rund 20.000 Toten und Schäden zwischen umgerechnet 150 bis 220 Mrd. Euro aus, die höchsten jemals festgestellten Schäden, wobei die Atomkatastrophe und ihre auch nach einem Jahr immer noch nicht hinreichend klar abschätzbaren Folgen nicht eingerechnet sind [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 bis zu 14 m hohe Tsunami-Flutwelle.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 3 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] .
Wieviel Radioaktivität insgesamt seit dem 11.3.11 ausgetreten ist und wie genau sie sich verteilt hat, ist auch nach 1 Jahr noch nicht hinreichend geklärt bzw. belastbare Informationen darüber werden gegenüber der Bevölkerung zurückgehalten, um sie nicht zu beunruhigen. Die Betreiberfirma Tepco gibt inzwischen zu, dass sich in den Blöcken 1 bis 3 Kernschmelzen ereignet haben. Ob und wieweit es zum Durchschmelzen der extrem heißen hochradioaktiven Masse der zerstörten Brennstäbe aus dem Reaktorkern in den Untergrund gekommen ist oder noch kommt, ist auch nach 1 Jahr nicht klar.
In welchem Umfang die Bevölkerung an den einzelnen Orten von Radioaktivität betroffen ist, kann aufgrund unzureichender veröffentlichter Datenlage nur grob abgeschätzt werden: In der Großstadt Fukushima z.B., 70 km entfernt vom havarierten Reaktorkomplex in Daiichi, haben viele Eltern mit eigenen Geigerzählern im Garten, wo ihre Kinder spielen, Werte von 2,5 µSv/h (21,9 mSv/a) gemessen, etwas mehr als die in Deutschland gültige Grenzdosis für Erwachsene von 20 mSv/a. Durch Abtragen der Erde konnte die Strahlung auf 0,3 µSv/h (2,7 mSv/a) reduziert werden [14] .
Weitaus stärker von Strahlung betroffen waren und sind die Mannschaften in den havarierten Atomreaktoren [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 Strahlendosis.
  
In welchem Ausmaß es weiterhin zur Ausbreitung von Radioaktivität kommt, hängt vom weiteren Havarieverlauf ab und kann selbst nach 1 Jahr noch nicht verlässlich eingeschätzt werden, da die havarierten Reaktoren aufgrund der immer noch hohen Strahlung nicht im Detail untersucht weden können. Durch neue Erdbeben, die als nicht unwahrscheinlich gelten, könnte die Notkühlung ausfallen, was dann vermutlich zu einem drastischen Anstieg der Strahlung führen würde.
Vertiefende Infos:  Radioaktivität    Lage nach 1 Jahr

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]

Lage in Fukushima-Daiichi nach einem Jahr
Auch nach einem Jahr ist die Lage im Atomkomplex Fukushima-Daiichi aufgrund der hohen Strahlung so gefährlich, dass die Reaktor-Ruinen nur mit Notmaßnahmen mühsam halbwegs unter Kontrolle gehalten werden können. Von einem "sicheren" Zustand, wie die Betreiberfirma Tepco immer wieder behauptet, kann keineswegs die Rede sein, weil keiner wirklich weiß, was sich im Innern der Reaktoren tatsächlich im Detaill abgespielt hat, ob etwa nach den Kernschmelzen radioaktives Material in den Untergrund eingedrungen ist, was mittel- und langfristig zur Grundwasserverseuchung führen könnte. Klar ist inzwischen jedoch, dass in den Blöcken 1 bis 3 eine Kernschmelze stattgefunden hat. Nur bei Block 1 wurde inzwischen eine Abdeckhülle mit Filtern installiert, bei Block 2 läuft immer noch verstrahltes Kühlwasser ins Grundwasser und ins Meer. Das Gebäude von Block 3 ist vollständig zerstört und nach unten hin undicht. Bei Block 4 könnte ein weiteres Erdbeben zum Einsturz des Abklingbeckens führen, wodurch weitere enorme Mengen von Radioaktivität freigesetzt würden. Block 5 und 6 sind weitestgehend unbeschädigt und gelten als ungefährlich.
Aufgrund der immer noch hohen Nachwärme durch weiter stattfindenden radioaktiven Zerfall müssen die havarierten Reaktoren täglich mit mehr als einer halben Million m³ Wasser gekühlt werden. Das radioaktive Löschwasser lief zunächst teils unkontrolliert in Kellerräume, Schächte und vor allem ins Meer, wird aber seit Mitte 2011 zunehmend aufgefangen und aufbereitet. Rund 120000 Tonnen verstrahlte Abwässer lagern bis jetzt (Stand: s.o.) in Tanks auf dem Gelände und in einem Schwimmcontainer, spätestens ab Herbst 2012 werden die Lagerkapazitäten alllerdings knapp. [13] .

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 handelte es sich bei der Havarie in Fukushima schon nach Datenstand Ende März 2011 um einen Super-GAU, da ja bereits bis dahin Radioaktivität in hohem Ausmaß ausgetreten war.

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. Durch die noch andauernden Maßnahmen zur Notkühlung und Eindämmung der Radioaktivität sowie einen glücklichen Wetterverlauf trat das Worst-Case-Szenario, die Verstrahlung des Großraums Tokio mit rund 40 Mio Einwohnern, bisher nicht ein.

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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
Auch nach über 2 Monaten trat immer noch Radioaktivität in erheblichem Umfang 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 hätte sich eine radioaktive Wolke über den Pazifik in 6 bis 10 Tagen bis nach Nordamerika ausbreiten können, wobei die Konzentration der Radioaktivität mit zunehmender Entfernung durch Vergrößerung der betrofffenen Fläche abgenommen hätte. Die gesundheitlichen Folgen (Krebsgefahr, Genschäden) für dann mgw. stärker betroffene Regionen hätten gravierend sein können. Zum Glück wurde dieses Szenario nicht Realität.