Fukushima Dai Icsi atomerőműben a 2011. március 11-én, helyi idő szerint 14 óra 46 perckor bekövetkezett tóhokui földrengés és az azt követő szökőár romboló hatásai, súlyos nukleáris üzemzavarok és balesetek sorozatát indították el.
A földrengés időpontjában az atomerőmű hat (a TEPCO által üzemeltetett) forralóvizes reaktora közül, a 4-es, 5-ös és 6-os reaktorok karbantartás miatt nem működtek, az ekkor éppen aktív üzemben lévő 1-es, 2-es és 3-as reaktorok pedig a rengések kezdetekor automatikusan leálltak.
Mivel a fűtőelemekben a nukleáris láncreakció leállítása után is jelentős mennyiségű hő termelődik, ezért további folyamatos hűtést igényelnek. A forralóvizes reaktorok hűtővizét keringető szivattyúk és a vezérlés működtetéséhez elektromos áram szükséges. Ezt viszont itt, az erőmű összes elektromosenergia-betáplálásának egy idejű kiesése miatt csak a veszélyhelyzetekre beépített üzemzavari dízelaggregátorokkal, és csak rövid ideig tudták biztosítani.
A reaktorok leállítása után 55 perccel ugyanis egy, a tenger alatti földrengés által kiváltott, 14-15 méter magasságú szökőár érte el a létesítményt. Mivel az erőmű tengeri gátjait legfeljebb 5,7 méteres hullámok elleni védelemre tervezték, az ezt több mint kétszeresen meghaladó magasságú ár súlyosan megrongálta a telep berendezéseit. Tönkretette a tengervíz-szivattyúkat, a dízelaggregátorok üzemanyag-ellátását és hűtőrendszerét, valamint többméteres magasságban elárasztotta a komplexum alsó szintjeit. A dízelek kiesésével és az alsó szinteken meghibásodott elektromos rendszerek miatt, villanyáram híján pedig leálltak a reaktorok aktív üzemzavari hűtőrendszerei, és kiesett a külön-külön is több száz fűtőelemet tároló pihentetőmedencék, valamint a külön épületben lévő használtfűtőelem-tároló hűtése is.
A jobboldali képen (sárga) reaktortartályt (8), benne az aktív zónával (1), a körte alakú acélkonténment (19) veszi körül. A pihentetőmedencében (5) tárolják a (használt) fűtőelemeket (27). Az alul körbefutó tórusz alakú kondenzációs kamrában (24) nagy mennyiségű vizet (18) tárolnak.
A három, alig egy órával korábban lekapcsolt reaktorban, a fűtőelemekben továbbra is folyamatosan termelődő hő elkezdte elforralni a reaktortartályban az aktív zónát beborító hűtővizet. Ezért nőni kezdett a reaktorban a nyomás, és – mivel nem tudták pótolni az elforró vizet sem – csökkenni kezdett a vízszint. A keletkező gőzt a reaktortartály alatt körbefutóan beépített, tórusz alakú kondenzációs kamrában (GE Mark I típusú reaktorok) ilyen esetekre tárolt nagy mennyiségű vízen átbuborékoltatva lecsapatták. Ezzel átmenetileg sikerült ugyan a nyomás további gyors növekedését megakadályozni és az aktív zónát hűteni, de a reaktortartályból így elvont hő a tóruszban lévő vizet melegítette, tehát a reaktorban maradt. A tóruszban lévő víz felforrósodásával ez a passzív hűtés is leállt, ezért tovább nőtt az aktív zóna hőmérséklete és a nyomás.
A reaktortartályból elforró víz pótlása nélkül a vízszint ott lecsökken. Ha az aktív zóna [akár csak részben is] „szárazra kerül”, a vízből kiemelkedő fűtőelemek hűtés nélkül maradnak és túlhevülhetnek.) A dízelek kiesését követően már csak a beépített akkumulátorokról is üzemeltethető műszerek és alrendszerek működtek. Az akkumulátorok lemerülésével, néhány órával később végül ezek is leálltak.
A reaktorok és a pihentetőmedencék aktív hűtését csak a baleset után kilenc órával a helyszínre érkező mobil szivattyúk és aggregátorok segítségével próbálhatták meg újraindítani. Az elégtelen hűtés miatt a reaktorok hűtővizének vízszintje, az aktív zónák hőmérséklete és a reaktorok nyomása kritikussá vált.
A földrengést követő napokban 2011. március 12-én robbanás történt az erőmű 1-es reaktorában, március 14-én hétfőn reggel a 3-asban, majd éjfél előtt a 2-esben is. Három reaktorban teljes zónaolvadás történt. Négy reaktorblokk szerkezetileg károsodott.
A robbanásokat valószínűleg a túlhevült fűtőelemek cirkónium burkolatának vízzel való érintkezésekor keletkező és a lefúvatáskor oxigénnel keveredve durranógázt alkotó hidrogén okozta.
Az 1-es és 3-as blokk esetén a 13 cm vastag acélból készült reaktor, benne a fűtőrudakkal épségben maradt, csupán az erőmű épületének egy része semmisült meg. Március 15-én, kedden reggel tűz ütött ki a négyes reaktorban a használt fűtőelemek pihentető medencéjénél.
1-es reaktor
- A TEPCO becslése szerint 2800 fokot ért el az aktív zóna hőmérséklete 6 órával a földrengés után. Kevesebb, mint 16 óra után teljes zónaolvadás következett be, az olvadt üzemanyag lefolyt, és átégette a reaktortartályt. Ebben az időben vizet szivattyúztak a reaktorba, annak érdekében, hogy a legrosszabb forgatókönyv megvalósulását elkerüljék – az olvadt üzemanyag átolvasztja magát a konténment tartály falán, és nagy mennyiségű radioaktív szennyeződés kerül ezáltal a környezetbe. Júniusban a Japán kormány beismerte, hogy a reaktor konténment tartálya is átlyukadt, és folyamatosan szivárog ki belőle a beleszivattyúzott hűtővíz.
2-es reaktor
- Május 15-én a TEPCO bejelentette, hogy a reaktortartály, amiben a nukleáris üzemanyag van, valószínűleg megsérült, és szivárog a hűtővíz. Ebből az következik, hogy a több ezer tonna beszivattyúzott hűtővíz nagy része kiszivárgott. 100 órával a földrengés után ebben a reaktorban teljes zónaolvadás történt.
3-as reaktor
- Május 15-én a TEPCO bejelentette, hogy a reaktortartály, amiben a nukleáris üzemanyag van, valószínűleg megsérült, és szivárog a hűtővíz. Ebből az következik, hogy a több ezer tonna beszivattyúzott hűtővíz nagy része kiszivárgott. 60 órával a földrengés után ebben a reaktorban teljes zónaolvadás történt.
A Japán Atomenergia-Biztonsági Ügynökség álláspontja: az 1-es reaktor fűtőanyaga a hűtés leállása utáni ötödik órában teljesen megolvadt, majd a reaktortartály fenekén gyűlt össze. A NISA szerint a leolvadás a
2-es reaktorban 80, a 3-asban 79 órával a hűtés kiesése után történt.
Fukushimai erőmű 3-as medencéje
Fukushimai erőmű 4-es medencéje
