Fukushima Daiichi, Fukushima Dai-ichi oder Fukushima I [] (jap. Fukushima Dai-ichi Genshiryoku Hatsudensho ‚Kernkraftwerk Fukushima Nr. 1‘) war mit sechs Reaktorblöcken und bis zu 4,5 Gigawatt elektrischer Nettoleistung eines der leistungsstärksten Kernkraftwerke in Japan. Es befindet sich unmittelbar am Pazifik in der Präfektur Fukushima, 250 Kilometer nordöstlich von Tokio und 62 Kilometer südöstlich der Stadt Fukushima. Die Reaktorblöcke 1 bis 4 liegen auf dem Gebiet der Ortschaft Ōkuma, Block 5 und 6 auf dem Gebiet des nördlich anschließenden Futaba.

Fukushima Daiichi wurde ab 1971 in Betrieb genommen und ist damit das älteste Kernkraftwerk der ehemals staatlichen Tōkyō Denryoku (Tokyo Electric Power Company – TEPCO), die auch das zwölf Kilometer südlich gelegene Kernkraftwerk Fukushima Daini (Fukushima II) betreibt.

Das extrem starke Erdbeben im März 2011 mit nachfolgendem gewaltigen Tsunami führte zu Ausfällen an Sicherheitssystemen und irreparablen Schäden an den Reaktorblöcken 1 bis 4 mit Kernschmelze und Freisetzung radioaktiver Stoffe. Die japanische Regierung beschloss daraufhin, dass das Kraftwerk mit den 4 Blöcken bis spätestens 2040 rückgebaut werden soll. (englisch, pdf). JAIF / NHK, 15. Dezember 2011, archiviert vom Original (PDF; 97 kB), abgerufen am 15. Dezember 2011. Die Reaktorblöcke 5 und 6 waren zum Zeitpunkt des Erdbebens und Tsunamis wegen Wartungsarbeiten abgeschaltet und blieben weitgehend unbeschädigt.Nicola Kuhrt: Atomruine Fukushima: Betreiber Tepco will alle Reaktoren dauerhaft stilllegen. In: Spiegel Online. 18. Dezember 2013, abgerufen am 19. Dezember 2013. Sie wurden jedoch nicht mehr in Betrieb genommen und am 17. Dezember 2013 endgültig stillgelegt.

Bauweise mini|links|Luftaufnahme von 1975, Reaktorblöcke 4 bis 1 (v. l. n. r.) links im Bild, Block 5 rechts, daneben Block 6 im Bau Jeder der sechs Kraftwerksblöcke basiert auf einem Siedewasserreaktor der von General Electric entworfenen Baureihen BWR/3 bis BWR/5. Block 4 wurde von Hitachi gebaut, die übrigen von General Electric und/oder Toshiba. (PDF; 50 kB), abgerufen am 7. April 2011 Die Reaktorkerne der Blöcke 1–5 befinden sich in einem als Mark I bezeichneten Sicherheitsbehälter (Containment) der ersten Generation von General Electric, und dieser wiederum zusammen mit anderen Systemen im Reaktorgebäude; meerseitig schließt sich jeweils ein Gebäude mit den Turbinen zur Stromerzeugung an. In Block 6 kam ein weiterentwickelter Sicherheitsbehälter des Typs Mark II zum Einsatz. Der Bau von zwei zusätzlichen fortgeschrittenen Siedewasserreaktoren kam über die Planung nicht hinaus.

Das Reaktorgebäude eines Blocks besteht großteils aus einer Betonkonstruktion, die den Reaktorkern und den Sicherheitsbehälter umhüllt (siehe Abbildung im Abschnitt „Lagerung von Brennelementen“). Die Betonwände dienen primär der Abschirmung von Gamma-Strahlung (biologischer Schild) sowie dem Schutz der inneren Installationen vor äußeren mechanischen Einflüssen. Im oberen Bereich der Betonkonstruktion befinden sich unter anderem ein Abklingbecken für verbrauchte Brennelemente und ein Lagerbecken für neue Brennelemente. Ein Verladeschacht führt nach unten ins Erdgeschoss.

Der obere Teil des Gebäudes ist eine Stahlkonstruktion. Hier befindet sich ein Arbeitsbereich (refueling floor) mit einem Verladekran zum Befüllen des Reaktorkerns mit Brennelementen. Betonkonstruktion und Stahlhülle bilden den zweiten Sicherheitsbehälter (secondary containment)., abgerufen am 19. April 2011

Die Anlage bezieht ihr Kühlwasser aus dem Meer und hat insgesamt eine Fläche von etwa 3,5 km². Die Blöcke 1/2, 3/4 und 5/6 bilden jeweils eine bauliche Einheit. Ab dem 21. August 2010 waren in Block 3 neben 516 Uran-Brennelementen auch 32 MOX-Brennelemente mit einer Mischung aus Uranoxid und Plutoniumoxid im Einsatz.

Auf dem Gelände befinden sich unter anderem auch mehrere Lager für radioaktive Abfälle, ein Verwaltungsgebäude, verschiedene Einrichtungen zur Umweltüberwachung und ein Sportplatz.

Daten der Reaktorblöcke Das Kernkraftwerk Fukushima Daiichi hat sechs Blöcke:

Am 18. Dezember 2013 beantragte Tepco die Stilllegung der Blöcke 5 und 6 zum 31. Januar 2014.

Lagerung von Brennelementen mini|Aufbau eines Reaktorgebäudes mit Mark-I-Sicherheits­behälter, Abklingbecken blau dargestellt mini|alt=Reaktorgebäude 1 und 2 (1999)|An der Hülle von Reaktorblock 1 ist die Grenze zwischen Beton- und aufgesetzter (zweiteiliger) Stahl­kon­struktion zu erkennen.

Innerhalb der Anlage existieren sieben Abklingbecken zur Zwischenlagerung verbrauchter (abgebrannter) Brennelemente. Je eines dieser Becken befindet sich im zweiten bis dritten Obergeschoss des jeweiligen Reaktorgebäudes; sie sind weder durch den primären Sicherheitsbehälter noch durch die Betonhülle des sekundären Sicherheitsbehälters geschützt. Ihre Gesamtkapazität beläuft sich auf 8.310 Brennelemente. Daneben enthält jedes Reaktorgebäude auch ein Lagerbecken für neue Brennelemente. Zudem gibt es seit 1997 direkt neben Reaktorblock 3 und 4 ein separates Abklingbecken für maximal 6.840 Brennelemente. Außerdem können seit 1995 bis zu 900 weitere Elemente in speziellen Behältern trocken gelagert werden.

Nach Angaben des Betreibers waren die sechs Abklingbecken der Reaktorblöcke im März 2010 zu 41 % genutzt, das separate Becken zu 92 % und die Trockenlagerung zu 45 %. Die gelagerte Brennstoffmenge wurde mit insgesamt 10.149 Brennelementen bzw. 1760 Tonnen Uran angegeben, die Neuproduktion abgebrannter Elemente mit etwa 700 pro Jahr. Angaben zur Trockenlagerung ab Seite 12 Somit lagerten im März 2010 rechnerisch die verbrauchten Brennelemente aus 14 ½ Jahren Betrieb auf dem Kraftwerksgelände.

Im März 2011 lagerten auf dem Gelände des Kraftwerks insgesamt rund 14.700 Brennelemente mit einer Masse an Kernbrennstoff von rund 2.500 Tonnen. In den Reaktorkernen und den einzelnen Becken befand sich folgende Anzahl an Brennelementen:

Lagerort Brennelementeim Reaktorkern Brennelementeim Abklingbecken unbenutzteBrennelemente Volumen desAbklingbeckens Block 1 400 292 100 1.020 m³Block 2 548 587 28 1.425 m³Block 3 548 514 52 1.425 m³Block 4 0 1.331 202 1.425 m³Block 5 548 946 48 1.425 m³Block 6 764 876 64 1.497 m³separates Becken 6.375Fukushima Daiichi Accident 3.828 m³Summe2.80810.92149412.045 m³

Ein einzelnes Brennelement besteht aus 63 Brennstäben mit je 3685 mm Länge und wiegt je nach Reaktor etwa 170 bis 173 kg.

Risiken des Kraftwerkstyps Der Sicherheitsbehälter Mark I von General Electric, der in Fukushima I verwendet wurde, hat nach Ansicht verschiedener Experten eine unzureichende Kapazität zum Druckabbau innerhalb des Sicherheitsbehälters. Ein Sicherheitsexperte der Atomic Energy Commission (AEC) der USA forderte deshalb 1971, den Einbau dieses Systems zu beenden und zu verbieten. Ein Verbot lehnte die AEC-Führung 1972 ab, da es die Atomindustrie der USA beenden könne. 1976 kündigten drei hochrangige Ingenieure bei General Electric wegen Sicherheitsbedenken zu Mark I. Einer davon, Dale Bridenbaugh, hielt die Auslegung des Mark I bei schweren Unfällen für unzureichend, regte einen Baustopp während der Fehleranalyse an und kündigte, nachdem General Electric diesen ablehnte. Seines Wissens habe man die von ihm aufgewiesenen Konzept-Mängel in Fukushima I jedoch berücksichtigt. Der Sicherheitsbehälter sei keine direkte Unfallursache, aber in dem eingetretenen Fall von Erdbeben und Tsunami weniger „vergebend“ als andere Reaktorentypen gewesen.Reuters: Japan reactor design caused GE engineer to quit

1985 stellte die für Kernkraftsicherheit in den USA zuständige Nuclear Regulatory Commission (NRC) fest, dass der Mark I in den ersten Stunden nach einer Kernschmelze versagen würde; ein NRC-Vertreter hielt dieses Versagen 1986 für zu 90 % wahrscheinlich. Daraufhin wurde ein Ventilsystem entwickelt und in alle Mark-I-Behälter eingebaut, das es erlaubt, radioaktiven Wasserdampf ungefiltert in die Atmosphäre zu entlassen.

Filmemacher Adam Curtis hatte in einer Dokumentationsserie der BBC 1992 auf Risiken im Kühlsystem von Siedewasserreaktoren wie denen in Fukushima I hingewiesen, die seit 1971 bekannt waren.

Die Bauweise des in Fukushima I übernommenen Kraftwerkkonzepts, bei dem sich jeweils ein Abklingbecken neben dem Sicherheitsbehälter befindet, wird seit den Unfällen vom März 2011 verstärkt kritisiert, da sie die Gefahr von Beschädigungen und radioaktiven Emissionen erheblich vergrößere.Christoph Seidler (Der Spiegel, 16. März 2011): Abklingbecken deutscher Meiler: Gefahr in Kobaltblau In Fukushima wurden diese Becken übermäßig für die Lagerung alter Brennelemente genutzt. Japanische Atomaufseher hielten dies für eine Fehlentscheidung; Investitionen in sicherere Möglichkeiten der Unterbringung seien unterlassen worden.Kevin Krolicki, Ross Kerber (Reuters/The West, 22. März 2011): Special Report: Fuel storage, safety issues vexed Japan plant

Bei den Unfällen im März 2011 spielten diese Risiken laut Untersuchungen der japanischen Atomaufsichtsbehörde und der Internationalen Atomenergie-Organisation keine Rolle: Die Notkühlsysteme und der Druckabbau im Sicherheitsbehälter funktionierten bei allen Reaktoren einwandfrei, solange die Stromversorgung existierte, (englisch, pdf, 31 MB). Kantei, 15. September 2011, archiviert vom Original, abgerufen am 17. Dezember 2011. (englisch, pdf). IAEO, 16. Juni 2011, archiviert vom Original (PDF; 2,8 MB), abgerufen am 25. Juni 2011. mit Ausnahme eines vermutlich vom Erdbeben beschädigten Reservesystems (HPCI) in Block 3. (englisch, pdf). JAIF / NHK, 26. Mai 2011, archiviert vom Original (PDF; 130 kB), abgerufen am 26. Mai 2011. Ohne Stromversorgung zur Ansteuerung von Ventilen wäre auch ein leistungsfähigeres Druckabbausystem bzw. ein zuverlässigeres Notkühlsystem nutzlos gewesen. Die zusätzlichen Ventile für eine ungefilterte Entlüftung des Sicherheitsbehälters waren in Fukushima nachgerüstet worden und kamen während der Unfälle in den Blöcken 1 bis 3 zum Einsatz. Dabei erwies es sich als hinderlich, dass auch bei diesem verbesserten System nicht an einen völligen Stromausfall gedacht worden war. Die Situation in den Abklingbecken war entgegen ersten Vermutungen unkritisch: Die Becken blieben trotz Erdbeben, Explosionen und Reaktorschäden intakt; die darin gelagerten Brennelemente wurden höchstwahrscheinlich nicht oder kaum beschädigt.

Konstruktionsmängel des Kraftwerks Nach der Katastrophe im März 2011 wurden verschiedene Konstruktionsmängel dieses Kraftwerks bekannt, auf die Ingenieure, Seismologen und Aufsichtsbehörden seit langem hingewiesen hatten.

Nach Aussage des Ingenieurs Shiro Ogura, der am Bau von fünf der sechs Blöcke beteiligt war, wurden die für US-Standorte konzipierten Baupläne von General Electric beim Bau von Reaktorblock 1 ab 1967 unkritisch übernommen. Erst bei den weiteren Reaktorblöcken habe man diese Bauweise den japanischen Gegebenheiten angepasst. Auch dabei habe man die Gefahr von Tsunamis an diesem Küstenstandort nicht berücksichtigt.Tepcos eigene Sicherheitsdarstellung erwähnt Tsunamis mit keinem Wort. Erst 2007 habe man diese in Betracht gezogen und die Konstruktionsvorgaben überarbeitet. Die Kühlsysteme seien jedoch nach Vorgaben der Betreiberfirma nur für Erdbeben von maximal Stärke 8 ausgelegt worden.Disaster analysis you may not hear elsewhere. Eriko Arita, Japan Times, 20. März 2011. Ein stärkeres Erdbeben habe niemand für möglich gehalten. Mangelnde Sicherheitsvorkehrungen habe er nie kritisiert.