Im Jahr 1999 ereignete sich in der japanischen Atomindustrie in der Stadt Tokaimura in der Präfektur Ibaraki ein schwerer Unfall. Der Vorfall ereignete sich in einer Anlage zur Verarbeitung von Kernbrennstoffen und gilt als einer der schlimmsten Atomunfälle in der Geschichte des Landes.
Hintergrund: Urananreicherung
Um den Tokaimura-Unfall zu verstehen, muss man den in der Anlage durchgeführten Urananreicherungsprozess verstehen.
Die Urananreicherung beginnt mit der Umwandlung von Uran in Uranhexafluorid (UF6), eine unter normalen Bedingungen gasförmige Verbindung. Anschließend wird das angereicherte Uran in Form von UF6 in Uranoxid (U3O8) umgewandelt, was in einem Tank mit einer wässrigen Lösung von Uranylnitrat geschieht.
Die resultierende Verbindung wird in kleine Keramikpellets umgewandelt, die den in Kraftwerken verwendeten Kernbrennstoff darstellen.
Im Werk Tokaimura musste die Uranoxidlösung in einen speziellen Tank überführt und anschließend mit reinem Uranylnitrat vermischt und durch eine Stickstoffgasspülung homogenisiert werden. Schließlich wurde die Mischung in einen wassergekühlten Niederschlagstank gegossen, um die durch die exotherme Reaktion erzeugte Wärme abzuleiten.
Aus Sicherheitsgründen gab es eine strenge Begrenzung der Uranmenge, die dem Niederschlagstank hinzugefügt werden durfte, um eine sich selbst erhaltende nukleare Kettenreaktion zu verhindern. Dieser Höchstwert wurde auf 2,4 kg Uran festgelegt.
Ursachen des Unfalls
Das Standardverfahren wurde im November 1996 ohne behördliche Genehmigung geändert. Als im September 1999 der Brennstoff für den JOYO-Versuchsreaktor vorbereitet wurde, lösten die Arbeiter daher U3O8-Pulver in Salpetersäure in Edelstahleimern auf und gossen die Lösung direkt in den Niederschlagstank, anstatt das festgelegte Sicherheitsverfahren zu befolgen.
Als am 30. September der Inhalt des siebten Eimers ausgegossen wurde, erreichte die Gesamtmenge der Lösung im Tank 40 Liter und überschritt damit die kritische Masse, die zum Auslösen einer Kernspaltungskettenreaktion erforderlich ist. Infolgedessen begann die Lösung, Neutronen und Gammastrahlung auszusenden.
Unmittelbare Folgen des Unfalls
Der Arbeiter Hisashi Ouchi, der den siebten Würfel Urannitrat in den Tank gab, wurde Zeuge eines blauen Blitzes, der für die Tscherenkow-Strahlung charakteristisch ist. Sowohl er als auch ein anderer Arbeiter in der Nähe verspürten sofort Schmerzen, Übelkeit und Atembeschwerden. Minuten später musste Ouchi sich übergeben und verlor das Bewusstsein.
Obwohl es zu keiner Explosion kam, erzeugte die Kernreaktion eine intensive Emission von Gammastrahlen und Neutronen, die den Alarm des Kraftwerks auslöste.
Elf Stunden nach Beginn des Unfalls betrug die Gammastrahlung in der Umgebung des Kraftwerks etwa 0,5 Millisievert pro Stunde.
Die Kettenreaktion dauerte etwa 20 Stunden, bis es den Arbeitern gelang, sie durch Zugabe von Kühlwasser rund um den Tank und Borsäure in den Absetzbehälter zu stoppen. Bor, ein guter Neutronenabsorber, half dabei, die Reaktion zu stoppen.
Während des gesamten Prozesses wurde die Flüssigkeit im Tank bis zum Kochen erhitzt, was zu Schwankungen in der Kettenreaktion führte. Als es abkühlte und das Wasser kondensierte, wurde die Reaktion kurzzeitig fortgesetzt, bis sie schließlich aufhörte.
Obwohl die Neutronenstrahlung aufhörte, verblieb noch einige Zeit eine Restgammastrahlung der Spaltprodukte im Tank. Die meisten der flüchtigen radioaktiven Produkte blieben im Gebäude eingeschlossen, einige Edelgase und Jod-131 wurden jedoch in die Atmosphäre freigesetzt.
Allgemeine Folgen des Unfalls
Der Unfall hatte schwerwiegende Folgen für die drei Arbeiter, die mit der Handhabung der Lösung beschäftigt waren. Ihre Namen waren Yutaka Yokokawa, Masato Shinohara und Hisashi Ouchi.
Zwei von ihnen befanden sich in einem kritischen Zustand. Hisashi Ouchi starb nach zwölfwöchigem Leiden, während Masato Shinohara sieben Monate später starb. Die Strahlendosis, der Ouchi ausgesetzt war, lag schätzungsweise zwischen 1 und 20 Sievert.
Darüber hinaus wurden 56 Arbeiter des Werks radioaktiver Strahlung ausgesetzt; mindestens 21 von ihnen erhielten erhebliche Dosen und mussten medizinisch untersucht werden.
Die Behörden beschränkten den Zugang in einem Umkreis von 200 Metern um die Anlage. Darüber hinaus wurden 161 Menschen aus Gebieten im Umkreis von 350 Metern um das Kraftwerk evakuiert und 310.000 Einwohner in einem Umkreis von 10 Kilometern wurden angewiesen, 18 Stunden lang in ihren Häusern zu bleiben, bis die Situation unter Kontrolle sei.
Nachdem die Kettenreaktion abgeschlossen war, normalisierten sich die Strahlungswerte im Freien wieder. Nach Angaben der Internationalen Atomenergie-Organisation (IAEA) waren die Strahlenwerte in der Umgebung des Kraftwerks bis Oktober 1999 wieder auf ihr natürliches Niveau zurückgekehrt. Darüber hinaus ergaben Jod-131-Analysen im Boden und in der Vegetation, dass Lebensmittel nicht beeinträchtigt wurden.
Einstufung auf der INES-Skala
Der Tokaimura-Unfall wurde auf der Internationalen Skala für nukleare und radiologische Ereignisse (INES) als Stufe 4 eingestuft, was einen „Unfall ohne signifikantes Risiko außerhalb des Standorts“ bedeutet.
Nachfolgende Maßnahmen
Untersuchungen ergaben, dass der Unfall hauptsächlich auf menschliches Versagen und die Nichtbeachtung von Sicherheitsvorschriften zurückzuführen war.
Daraufhin beschlossen die japanischen Atombehörden, die Brennstoffaufbereitungsanlagen des Landes vollständig zu automatisieren, um ähnliche Vorfälle in Zukunft zu verhindern.
Aktuelle Situation
Nach dem Atomunfall im Jahr 1999 in der Uranbrennstoffverarbeitungsanlage Tokaimura, die sich im Besitz von JCO befindet, wurde die Anlage geschlossen und der Betrieb eingestellt. Der Vorfall, der auf der Internationalen Bewertungsskala für nukleare und radiologische Ereignisse (INES) als Stufe 4 eingestuft wurde, verdeutlichte erhebliche Mängel bei den Sicherheitsverfahren und der behördlichen Aufsicht der japanischen Atomindustrie.
Die japanischen Behörden führten daraufhin Reformen der Atomsicherheitsvorschriften durch, verstärkten die Aufsicht und führten strengere Maßnahmen zur Verhinderung künftiger Zwischenfälle ein.
Obwohl das Kernkraftwerk Tokaimura weiterhin geschlossen ist, nutzt Japan weiterhin Atomenergie und hat einige Reaktoren in anderen Regionen des Landes nach Verbesserungen ihrer Sicherheitssysteme wieder in Betrieb genommen.