Lukács
8 °C
22 °C
Index - In English In English Eng

Fukusima környéke lakhatatlanná válhat

2011.03.17. 12:48
A múlt pénteki japán földrengés egyik legsúlyosabb következménye a fukusimai 1-es erőmű reaktoraiban fellépett vészhelyzet. A krízisnek még nincs vége, az elmúlt napokban csak rosszabbodott a helyzet. Könnyen előfordulhat, hogy az erőmű környéke lakhatatlanná válik, de Ázsia többi részének és Amerikának nem kell félnie. Hol tartunk az atomerőmű-krízis első hat napja után?

A fukusimai atomerőműveket üzemeltető Tepco vállalat szóvivői múlt pénteken még nyugodtan nyilatkoztak a reaktorok helyzetéről, de később egyre aggasztóbb híreket közöltek. Az 1-es erőmű körül előbb három, majd tíz, végül húsz kilométeres körzetben telepítették ki az embereket. Szombaton az egyik reaktornál robbanás történt, keddre két másiknál is, egy negyediknél pedig egy újabb robbanás után tűz ütött ki. Mindeközben a Tepco többször hangoztatta, hogy már nem lesz rosszabb a helyzet.

A helyzet értékelésénél rengeteg a bizonytalansági tényező. Nem tudni pontosan, milyen állapotban vannak az üzemanyagcellák az egyes reaktorokban, valószínűleg ezért is cáfoltak rá a fejlemények a későbbi nyilatkozatokra. A Tepco sem számíthatott rá, milyen újabb és újabb problémákkal kell szembenéznie.

A pénteki, a Richter-skála szerinti 9-es erősségű rengés a legnagyobb, ami a modern földrengéskutatás másfél évszázada alatt előfordult Japánban. Ilyen erősségűvel nem számoltak a mérnökök a fukusimai erőművek hatvanas években készült tervrajzain, és az azóta született biztonsági protokollok készítői sem gondoltak arra, hogy egymás után kell megküzdeni egy történelmi nagyságú földrengéssel, egy tízméteres hullámokkal érkező cunamival és két tucat, 6-osnál erősebb utórengéssel.

Feldúsult a hidrogén

A földrengés három forralóvizes atomerőművet érintett komolyabban. Az Onagava három reaktora leállt, a helyzet ott biztonságos. A fukusimai telepen két erőmű található, ezek közül a 2-es (Fukusima Dai Ni) négy reaktora leállt, a biztonsági rendszerek működésbe léptek. A legutóbbi hírek szerint napokkal ezelőtt sikerült stabilizálni az erőmű állapotát.

Az igazán nagy gondok az 1-es erőmű (Fukusima Dai Icsi) reaktoraiban kezdődtek. A földrengés idején három reaktor működött, három karbantartás alatt állt. A működő reaktorok leálltak, és elindultak a hozzájuk tartozó vészhűtőrendszerek. Ezeket dízelgenerátorok működtetik, amik 55 percig el is látták a feladatukat. Akkor azonban megérkezett a cunami, és működésképtelenné váltak. Órákkal később sikerült csak mobil generátorokkal valamelyest pótolni az áramellátást. A generátorok gázolajellátása viszont a későbbiekben gyakran akadozott. (A fukusimai erőművek egyébként viszonylag jól ellenálltak még a váratlanul erős földrengésnek is, a cunami tette kritikussá a balesetet.)

A megfelelő hűtés hiányában a reaktorbeli vízszintek csökkenni kezdtek, ahogy a reaktor üzemanyagának maradó hőteljesítménye folyamatosan párologtatta a reaktortartályban lévő vizet. „Idővel mindhárom reaktor aktív zónája részlegesen szárazra került, ami az üzemanyag cirkóniumburkolatának túlhevülését eredményezte. Az üzemanyag felületi hőmérséklete elérhette az 1300 Celsius-fokot, ami cirkónium-vízgőz reakció beindulásához vezetett, melyben hidrogén keletkezik” – írta dr. Aszódi Attila, a BME Nukleáris Technika Intézet igazgatója még hétfőn kiadott közleményében.

Ahogy – egy ponton már tengervizet is bevetve – hűteni kezdték a reaktorokat, nőtt a nyomás a blokkok hermetikus védőépületeiben, ezért az 1-es, 2-es és 3-as reaktorból is kiengedték a védőépületben lévő hidrogén-vízgőz keverék egy részét (a szakzsargon lefúvatásnak nevezi ezt a műveletet). A bent feldúsult hidrogén a kinti oxigénnel keveredett, és a hermetikus védőépületen kívül berobbant először az 1-es, majd a 3-as, végül a 2-es blokkban.

Súlyos következmények

A helyszínen dolgozó szakemberek mostanra tényként kezelik, hogy mindhárom reaktorban részleges zónaolvadás történt, ezért az üzemanyag-kazettákban lévő hasadási termékek egy része a lefúvatás során a környezetbe is kikerült. Többek között ez az oka annak, hogy az erőmű húsz kilométeres körzetéből kitelepítették az embereket – szerencsére a szél az óceán felé hordta a kifújt gőzt, de a sugárzás okozta gondok fő forrása nem is ez.

Az 1-es, 2-es és 3-as reaktorban a betonburkolatból és jó 13 centis acéltartályból álló hermetikus védőegységen belül voltak az üzemanyag-kazetták. Az 1-es blokk acélkonténmentje ép maradt, a 2-es blokk keddi robbanásakor azonban az acéltartály nedvesaknája is rongálódott (lásd a cikk végi ábrát), és a 3-as blokk konténtmentje is enyhén megsérült.

A 4-es blokknál még rosszabb a helyzet. Kedden itt is robbanás történt, ami lyukat ütött a blokk épületének falán, és kétszer tűz keletkezett a létesítményben. A 4-es karbantartás alatt álló reaktor, ami azt jelenti, hogy a blokk fűtőelemei az acéltartályon kívül, egy úgynevezett pihentető medencébe voltak kirakva. „Ebben a helyzetben a fűtőelemkötegek közvetlen kapcsolatba kerülhetnek a környezettel, ami egy fűtőelem-olvadás esetén súlyos következményekkel járhat” – írja a fejleményeket folyamatosan követő és kommentáló, fiatal mérnökök és fizikusok által írt Nukleráj atomenergiai szakblog. A pihentető medencék a működő blokkokban is gondot jelenthetnek, az ott tárolt kiégett kazetták miatt.

A 4-es reaktornál éppen azért permeteztek bórsavat a vízbe, hogy ne indulhasson be újra a megolvadt zónában a láncreakció. A bórsav rosszul oldódik vízben, elnyeli a neutronokat, így csökkenti a láncreakció beindulásának esélyét. Szerda délutáni hírek szerint stabil volt a helyzet a 4-es blokknál, de csütörtökön továbbra is hűtötték ezt és a közben kritikusabbá vált 3-as blokkot is, vízágyúkat és helikoptereket is bevetve.

Évek sugárzása percek alatt

A  mentési munkálatokat megnehezíti, hogy a 2-es blokk robbanása után az erőmű környékén megugrott a sugárzásszint. A robbanás után az atomerőmű bejáratánál 8,217 milliSievert/óra sugárzást mértek, szerdán pedig 10,85 milliSv/órát. A Fukusimától délre található Tocsigi és Csiba prefektúrákban is magasabb volt az aktivitás a normálisnál.

A szervezetet ért sugárzás dózisának Gray a mértékegysége (1 Gy = 1 J/kg), azt mutatja meg, hogy a sugárzás egységnyi tömegű anyagban mennyi energiát adott le. A sugárártalom mértékegysége ugyanakkor már Sievert (Sv), a sugárzás dózisának és a sugárzást szenvedő szerv szöveti súlytényezőjének szorzata.

Magyarországon egy ember átlagosan 2,4 milliSievertet kap a környezetből egy évben (ehhez képes a fentebb említett dózisok egy órára számolt értékek). A nemzetközi foglalkozási dóziskorlát 20 milliSievert/év 5 évre átlagolva: 5 év alatt 100 milliSievert érhet egy dolgozót úgy, hogy a dózis egyik évben se haladja meg az 50 milliSievertet. A baleset elhárítása miatt egy kiválasztott dolgozói csoportra a dóziskorlátot megemelhetik, ez a határérték-módosítás kedden Japánban megtörtént, 250 milliSievertre.

A japán nukleáris ügynökség szerint szerdán folyamatosan csökkent a sugárzás szintje a Fukusima Dai Icsi erőműnél. Helyi idő szerint délután ötkor 0,752 milliSievertet mértek óránként a főkapunál, majd a nyugati kapunál csütörtök hajnalban már csak 0,338 milliSievert volt óránként a sugárzás. Ez még mindig magas, de reményre ad okot.

Átminősíthetik

A Nemzetközi Atomenergia-ügynökség hétfokozatú baleseti skáláján eddig 4-es fokozatúnak ítélték a balesetet, de ezt valószínűleg módosítani fogják. „Ilyen eseményeknél általában kiadnak egy előzetes besorolást, amit felülvizsgálnak, ha változik a helyzet. Most elég sokat változott, ezért a további fejleményektől függően valószínűleg 5-ösre vagy 6-osra minősítik át” – mondta el kérdésünkre a Nukleráj blog egyik szerzője.

A 4-es kategória elsősorban telephelyen, létesítményen belüli hatású balesetet jelent, az 5-ös telephelyen kívüli kockázattal jár, ahol lehetséges környezeti kibocsátás, a 6-os pedig olyan súlyos baleset, ahol nagyobb mennyiségben kerülnek hasadási termékek a környezetbe, és ahol a helyi balesetelhárítási terv teljes körű alkalmazása nagy valószínűséggel szükséges.

Lakhatatlan lehet a környék

A következő napokban egyrészt a négy sérült reaktor további hűtése és a fűtőanyag természetbe kerülésének megakadályozása várható, emellett az 5-ös és 6-os blokknál is munkálatok folynak. Ezekben a reaktorokban is pihentetőben vannak a fűtőelemek, ezért különösen fontos megakadályozni az esetleges robbanást: falelemek eltávolításával próbálják elérni, hogy a hidrogén ne dúsuljon fel a reaktorépületekben.

A jelenlegi állás szerint elképzelhető, hogy a helyzet tovább romlik, és jelentős környezeti kibocsátás is lesz a Fukusima Dai Icsi egy vagy akár több blokkjából. A csernobilihoz hasonló hatású nukleáris balesetre azonban nem kell számítani, mivel a forralóvizes reaktorokban nincs grafit, ami nagy kiterjedésű tüzet tudna táplálni. Egyre valószínűbb azonban, hogy a reaktor használhatatlanná válik, és ha a szennyezés kiszabadul, a közeli környék lakhatatlanná válhat.

Aszódi Attila csütörtök reggelre újabb elemztést tett közzé. Ebben hangsúlyozza, hogy Európára, Ázsia Japánon kívüli részére és Észak-Amerikára nem jelentenek veszélyt a fukusimai reaktorok kibocsátásai. Aszódi Japán egészének vagy nagy területének elszennyeződését sem tartja valószínűnek. "Arra kell számítani, hogy az 1., 2., 3., 4. blokkokon is lehetett (vagy lehet a jövőben) üzemanyag-sérülés a pihentető medencékben. Ez növelheti a telephelyi kibocsátást és a közvetlen környék szennyezettségét. Innen sem várható azonban olyan kibocsátás, ami messzire eljuthatna" – írja.

A BMI NTI izazgatója arra is kitért, hogy a japán események ismeretében feltétlenül szükségesnek tartja az európai atomerőművekben megvizsgálni a dízelgenerátorok működőképességét és a súlyosbaleset-kezelési utasítások érvényességét. Szerinte ezt a vizsgálatot Pakson is el kell végezni, az európai atomerőművi blokkok leállítása azonban erre a vizsgálatra hivatkozva nem indokolt.

Így robbanhat a forralóvizes reaktor

A forralóvizes reaktorokban a reaktortartályt egy acél konténment tartály veszi körül (ez a hermetikus védőépület első védvonala), amelyet egy betonszerkezet borít (ez a hermetikus védőépület második védvonala). Ezeket arra méretezték, hogy a reaktor hűtőrendszerének sérülése esetén is bent tartsák a radioaktív gőzt. Ilyen esetekre nagy mennyiségű víz található a hermetikus védőépületben, ahova csöveken keresztül bejut a kiszabadult gőz, és ott kondenzálódik, ezzel csökkentve a hermetikus védőépületen belüli nyomást. Ha az üzemzavari hűtőrendszerek működnek, ebből a térrészből a hőt el tudják szállítani.

A rendszer működését – erősen leegyszerűsítve – a lenti ábra mutatja sematikusan. A normál üzemben az (1) reaktorban megtermelt gőz az (5) jelű vezetéken jut el a turbinába, ahol munkát végez és meghajtja a (8) generátort. A turbinából kilépő gőz a (9) hőcserélőben (kondenzátorban) lecsapódik, majd a kondenzátumot (egyéb, nem ábrázolt rendszereken keresztül) a (10) tápszivattyú juttatja vissza a reaktortartályba. Amikor a földrengés bekövetkezett, az automatika a Fukusima Dai Icsi reaktorait is leállította: a (6) főgőzszelep bezárt, a (7) turbina leállt. A keletkező hőt ilyenkor úgy lehet elszállítani a reaktorból, hogy a névleges üzeminél jóval kisebb mennyiségű gőzt a (22) üzemzavari hőcserélőkön keresztül kondenzálják, majd a kondenzátumot a (23) üzemzavari tápszivattyú juttatja vissza a reaktorba.

(1) reaktortartály; (2) üzemanyag-kazetták; (3) reaktor hűtővíz; (4) vízszint a reaktorban; (5) frissgőzvezeték; (6) főgőzszelep; (7) turbina; (8) generátor; (9) kondenzátor; (10) tápszivattyú; (11) tápvízvezeték; (12) hermetikus védőépület acél fala; (13) hermetikus védőépület első beton fala; (14) hermetikus védőépület külső beton fala; (15) reaktortartály üzemzavari lefúvató vezeték; (16) reaktortartály üzemzavari lefúvató szelep; (17) vizes akna; (18) konténment lefúvató vezeték; (19) konténment lefúvató szelep; (20) reaktorcsarnok; (21) pihentető medence
(1) reaktortartály; (2) üzemanyag-kazetták; (3) reaktor hűtővíz; (4) vízszint a reaktorban; (5) frissgőzvezeték; (6) főgőzszelep; (7) turbina; (8) generátor; (9) kondenzátor; (10) tápszivattyú; (11) tápvízvezeték; (12) hermetikus védőépület acél fala; (13) hermetikus védőépület első beton fala; (14) hermetikus védőépület külső beton fala; (15) reaktortartály üzemzavari lefúvató vezeték; (16) reaktortartály üzemzavari lefúvató szelep; (17) vizes akna; (18) konténment lefúvató vezeték; (19) konténment lefúvató szelep; (20) reaktorcsarnok; (21) pihentető medence

Mivel a telephely leszakadt a villamos hálózatról, a biztonsági rendszerek működtetéséhez rendben elindultak a dízelgenerátorok, a fenti hűtési funkció megindult. A telephelyet egy óra alatt elérő óriási cunami azonban tönkretette az üzemzavari dízelgenerátorokat. A külső áramellátás hiányában a hűtés nem lehetetlen, de sokkal bonyolultabb. A (15) jellel szereplő vezetéken keresztül a reaktorban keletkező gőz a (17) medence vizében kondenzálható. Ez hosszú távra biztosítja a hűtést, azonban ezen a módon a reaktorban termelt hő ugyan kikerül a reaktortartályból, de a hermetikus védőépületen ((12) és (13) jelű szerkezet) belül marad.

Ez vezethetett oda, hogy a hermetikus térben egy idő után a gőznyomás túl magas értékre nőtt, ami már veszélyeztette a (12) acélfal épségét. Ezért dönthetett úgy az üzemeltető, hogy csökkenti a hermetikus téri nyomást. Erre a (18) vezetéken keresztül a (19) konténment lefúvató szelep nyitásával nyílik lehetőség. Mivel a reaktor hűtővizében mindenképpen van radioaktivitás, ez a lefúvatás feltétlenül kibocsátással jár. Habár ez ilyenkor korlátozott, de elővigyázatosságból a környék kitelepítése teljesen indokolt.

Feltételezhető, hogy a robbanások akkor következhettek be, amikor a (18)-(19) lefúvatórendszeren keresztül a gőz a környezetbe távozott a hermetikus térből, és a gőzben lévő hidrogén keveredett a levegőben lévő oxigénnel. A néhány interneten elérhető videó és fényképfelvétel, valamint a japán kormány hivatalos közleménye alapján vélelmezzük, hogy a szombati első robbanás nem a (12) hermetikus védőépületi falon, és nem a (14) külső betonfalon belül, hanem az ábrán (20) jellel szereplő reaktorcsarnokon belül következhetett be. A robbanás során tehát a (20) reaktorcsarnok fala dobódhatott le. Mivel ebből a csarnokból kezelik a kiégett kazetták (21) pihentető medencéjét, a robbanás a pihentető medencében tárolt üzemanyag sérülését is okozhatta. A radioaktív kibocsátást ez is magyarázhatja.

(Forrás: Dr. Aszódi Attila közleménye, BME NTI)

Ebben a cikkben a téma érzékenysége miatt nem tartjuk etikusnak reklámok elhelyezését.
Részletes tájékoztatást az Indamedia Csoport márkabiztonsági nyilatkozatában talál.

Indamedia Csoport