Magyar kutatók vizsgálták a fukusimai szennyeződés terjedését

A fukusimai atomerőműben történt baleset a második legkomolyabb az emberiség történetében. A legsúlyosabb a Csernobilban lévő erőműben történt robbanás volt. Japánt öt évvel ezelőtt, 2011. március 11-én nagy erejű földrengés rázta meg, az igazi pusztítást azonban az ezt követő cunami okozta.

A cunami súlyos üzemzavarok és balesetek egész sorozatát indította el a Fukusima Daiicsi atomerőműben. Három reaktorban történt zónaolvadás, négy reaktorblokk károsodott szerkezetileg. A balesetet a Nemzetközi Nukleáris Eseményskála (INES) szerinti legsúlyosabb, 7-es fokozatba sorolták be, ami nagyon súlyos balesetet jelent.

Komoly problémát jelentett, hogy az erőműből nagy mennyiségben jutott ki radioaktív anyag. A baleset után világszerte közel 200 mérőhelyen ki tudták mutatni az atomerőműből származó radioaktív anyagokat.

Az Eötvös Loránd Tudományegyetem, a Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem és a Pannon Egyetem kutatóinak megjelent egy tanulmánya a radioaktív anyagok terjedésének modelljéről. A tanulmány a Nature Publishing Grouphoz tartozó Scientific Report nevű folyóiratban jelent meg. A cikkben a modellezés eredményeit összevetették a valós mérési eredményekkel, és ezek igen jó egyezést mutattak.

Munkájuk rámutat, hogy a tudomány jelenlegi állása szerint, modell szimulációkkal nagyon pontosan előre lehet jelezni egy baleset során a levegőbe kerülő szennyezőanyagok útvonalát. Ez az első ilyen átfogó munka, amely modellezi a fukusimai atomerőműben történt baleset során a légkörbe került radioaktív anyagok terjedését.

Ez a tanulmány azért is fontos, mert idén lesz a csernobili atomkatasztrófa harmincadik évfordulója. Vagyis harminc éve annak, hogy a világ közvéleménye rádöbbent a nukleáris balesetek földrészeken átívelő veszélyeire. A csernobili tragédia az atomenergiától való máig tapasztalható félelem mellett komoly technikai fejlődést is hozott. A fejlődés nem csak az atomerőművek és reaktorok biztonságát érintette, hanem egy esetleges újabb balesetre való felkészülést, a védelmi és előrejelző rendszerek kiépítését is.

Ezek fontos részét jelentik a légköri szennyezőanyag terjedési modellek, melyek számítógépes szimuláció segítségével képesek nyomon követni és előrejelezni a baleset során kibocsátott anyagok mozgását. Az ilyen modellek legnagyobb gátja, hogy ezeket nem lehet a valóságban tesztelni. Egy fukusimaihoz hasonló baleset mérési eredményeit azonban össze lehet hasonlítani a létező modellekkel.

Tudományos szempontból a fukusimai baleset elemzése hozzájárul a légköri szennyezőanyag terjedést szimuláló modellek további fejlesztéséhez. 2011-ben már számos terjedési modell, sűrű mérőhálózat és komoly számítástechnikai háttér állt világszerte a hatóságok rendelkezésére, amelyeket nukleáris baleset során, élesben, globális léptékben Fukusima után használtak először.

A terjedési modellek szimulációinak ellenőrzésére szolgáló méréseket elsősorban a CTBTO (The Comprehensive Nuclear-Test-Ban Treaty Organization) hálózat adatai biztosították. Ezt a mérőhálózatot a nukleáris fegyverek leszereléséről szóló egyezmény ellenőrzésére tartják fent, és képes a világ bármely pontján történő atomrobbanásból származó radioaktív izotópokat detektálni (persze csak akkor, ha azok kikerülnek a légkörbe). 

Emellett számos nemzeti környezetvédelmi hatóság, kutatóintézet és egyetem is végzett saját méréseket, japán és amerikai kutatók együttműködésével pedig a kibocsátás pontos mértékét és időbeli lefolyását is sikerült minden korábbinál részletesebben rekonstruálni. Ezzel mára egy napi felbontású emissziós (a légkörbe kijutó radioaktív anyagok mennyiségét leíró) adatbázis és világszerte 180-nál is több helyszínt felölelő nyilvános adatsor áll rendelkezésre a Fukusima-katasztrófa utáni mérési adatokból, ami alapvető információt jelent a terjedési modellek teszteléséhez.

A magyar kutatók az ELTE Meteorológiai Tanszékén fejlesztett terjedési modellt tesztelték a fukusimai balesetből származó adatok alapján. Azt vizsgálták, hogy a szimuláció mennyire jól rekonstruálja a valós helyzetet, illetve milyen időjárási és levegőkémiai folyamatokat kellene pontosabban figyelembe venni. A terjedés főbb útvonalainak modellezése megfelelt a korábbi jelentéseknek és a mérési adatoknak: a kibocsátott izotópok erős nyugati szelekkel a Csendes-óceán felé sodródtak, majd Kalifornián és az USA északi részén keresztül érték el az Atlanti-óceánt és Skandináviát. Európában a felhő gyenge szelekkel lassan keveredett a délebbi területek felé. Míg Izlandon már 2011. március 19-én kimutatták a szennyezés jelenlétét, Magyarországon csak 24-én, Franciaország és Spanyolország egyes részein pedig csak áprilisban mértek először megnövekedett aktivitást. 

Érdekesség, hogy Japántól nyugati irányba közvetlenül alig jutott szennyezőanyag; a közeli Kínát és Koreát is csak az egész bolygót megkerülve, 3–4 hét alatt érte el a fukusimai eredetű szennyeződés. A Föld déli fele pedig szinte teljesen érintetlen maradt. A trópusokon tapasztalható erős feláramlás ugyanis szinte kettévágja a légkört, így a szelek ritkán fújnak keresztül a hőmérsékleti egyenlítőn. Ennek köszönhető, hogy míg a szennyeződés néhány hónap alatt az északi félgömbön egyenletesen elkeveredett, a déli félgömbre csak igen kis mennyiségben jutott át.

A szennyezőanyagoknak a légkörben történő mozgását térben helyesen, időben két-három nap bizonytalansággal sikerült a szimulációnak reprodukálni, ami egy hónapot és több tízezer kilométert átívelő skálán meglepően jó eredmény. A felszíni koncentrációknál az eredmények a mérési adatokhoz képest 10-es szorzón belül maradtak, és a mért értékek világszerte 10–100 ezerszer kisebbek voltak a levegőben lévő radon természetes radioaktivitásánál (Japán területén végzett méréseket nem számítva). 

Magyarországon a lakosság által elszenvedett dózis pedig az egészségügyi határértéknek mindössze 0,03 százaléka volt. Ráadásul az alacsony értékek közel voltak a műszerek méréshatárához, ami sok esetben már magában a mérésben is többszörös bizonytalanságot okozott.

A tanulmány rámutat arra, hogy a hibák forrása elsősorban a magas gomolyfelhők függőleges átkeverő hatásának és az izotópok kémiai átalakulásainak gyenge ismerete okozza, amelyek a további modellfejlesztés elsődleges irányai. E modellek segítségével pedig egy esetlegesen bekövetkező baleset során már nagyobb biztonsággal alapozhatók meg a védekező intézkedések.