Katastrofa Elektrowni Jądrowej Fukushima I
Moja strona dotyczy tematyki katastrofy elektrowni jądrowej w
Czarnobylu, nie sposób jednak pisać o Czarnobylu bez pewnych odniesień do katastrofy elektrowni jądrowej Fukushima I.
Miała ona miejsce niemal dokładnie 25 lat później, 11 marca 2011 roku. Przyczyny były jednak zupełnie odmienne, a
przebieg całej awarii znacznie bardziej złożony. W tym przypadku błędy ludzkie grały niewielką rolę, a prawie
całkowicie za katastrofę odpowiedzialne są siły przyrody. Błędy w konstrukcji elektrowni, a raczej brak wyobraźni
projektantów i brak wprowadzania unowocześnień w trakcie eksploatacji przyczyniły się do tak dramatycznego rozwoju
sytuacji. Postaram się pokrótce opisać przebieg wydarzeń, ale jest to jedynie wersja upraszczająca wiele spraw,
zainteresowanych zachęcam do zgłębienia tematu i wyszukania różnych źródeł.
Elektrownia Fukushima I (jap. Fukushimia Dai-Ichi Genshiryoku Hatsudensho) jest jedną ze starszych elektrowni japońskich,
znajduje się na wschodnim wybrzeżu wyspy Honsiu, w prefekturze Fukushima. W momencie awarii posiadała 6 reaktorów
typu BWR (Boiling Water Reactor - wodny reaktor wrzący) I generacji, oddawanych do użytku w latach 1971-79. Dwa
kolejne reaktory nowszej generacji były w budowie. Właścicielem elektrowni jest Tokyo Electric Power Company (TEPCO).
11 marca 2011 r. o godzinie 14:46 doszło do jednego z najsilniejszych znanych w historii
trzęsień ziemi, najsilniejszego od 140 lat w rejonie Wysp Japońskich. Osiągnęło ono 9 stopni w skali Richtera, jego
hipocentrum położone było ok. 130 km od wybrzeży Japonii.
Tego dnia reaktory 1, 2, 3 pracowały, natomiast 4, 5, 6 były wyłączone ze względu na okresowe konserwacje i przeglądy. W
momencie trzęsienia ziemi pracujące reaktory automatycznie zostały wyłączone poprzez zastosowanie awaryjnej procedury wprowadzenia
prętów kontrolnych do rdzenia (SCRAM). System zabezpieczający w takim przypadku korzysta z zasilania z sieci
zewnętrznej, ale ta została pozrywana w wyniku trzęsienia ziemi. Nawet po wyłączeniu reaktory należy chłodzić ze
względu na ciepło powyłączeniowe i wobec braku zasilania z zewnątrz uruchomione zostały awaryjne dieslowskie
generatory prądotwórcze. Elektrownia była tak skonstruowana, że same reaktory znajdowały się w wykutych w skale
pomieszczeniach, a dieslowskie generatory i rozdzielnia mocy były poniżej poziomu gruntu. Od oceanu elektrownię
osłaniała wysoka na ok. 6 m betonowa bariera przeciwsztormowa, zabezpieczająca również przed atakiem tsunami. Jednak
o 15:41 nadeszło tsunami jakiego nikt nie przewidział. Potężna fala przelała się ponad barierą sztormową i zalała
pomieszczenia generatorów. Zatrzymały się pompy układów chłodzenia. Zniszczeniu uległy zbiorniki paliwa.
Urządzenia kontrolne elektrowni były nadal podtrzymywane energią z baterii, które mogły wystarczyć na
8 godzin pracy, jednak dodatkowe baterie dotarły dopiero po 13 godzinach, z powodu uszkodzenia i zalania dróg dojazdowych.
W reaktorach 1, 2, 3 doszło do zatrzymania przepływu chłodziwa,
wzrostu temperatury rdzeni, wzrostu ciśnienia pary i wreszcie reakcji pary wodnej z cyrkonowymi koszulkami prętów paliwowych, w której ulega ona
rozkładowi na tlen i wodór. Zawory bezpieczeństwa wypuściły część wodoru z obudów bezpieczeństwa reaktorów.
Ogłoszono ewakuację strefy 10-kilometrowej i rozpoczęto kontrolowane obniżanie ciśnienia w reaktorze 1. Po
południu 12 marca doszło do eksplozji wodoru w budynku hali reaktora 1, zniszczenia jego dachu i ścian. Ogłoszono
ewakuację strefy 20-kilometrowej, mimo że obudowa bezpieczeństwa reaktora nie została naruszona. Aby schładzać
uszkodzony reaktor rozpoczęto wtłaczanie do rdzenia wody morskiej.
Podobny przebieg miała awaria w reaktorach 2 i 3. 13 marca rozpoczęto kontrolowane
wypuszczanie wodoru z obudowy bezpieczeństwa reaktora 3, jednak i w tym przypadku rano 14 marca doszło do eksplozji
wodoru w budynku reaktora 3, z podobnymi skutkami jak w reaktorze 1, uszkodzeniu uległ również budynek reaktora 4,
gdzie dodatkowo doszło do pożaru w rejonie basenu gdzie przechowywano wypalone paliwo jądrowe. Dalszej awarii
i nagrzewaniu się uległ również reaktor 2, rozpoczęto wtłaczanie do rdzenia wody morskiej, jednak 15 marca
nastąpił wybuch wodoru w jego budynku. W budynku reaktora 3, w którym jako paliwo zastosowano MOX (paliwo
zawierające mieszaninę tlenków uranu i plutonu) nastąpił znaczny wzrost promieniowania i postanowiono ewakuować
większość załogi, za wyjątkiem ok. 50 ochotników, którzy zostali próbując podłączyć zasilanie do unieruchomionych
układów chłodzenia reaktorów.
W budynku reaktora 4 znajdował się basen w którym chłodzone były pręty zawierające
wypalone paliwo jądrowe. W wyniku uszkodzeń dachu i kolejnego pożaru 15 marca, w budynku doszło do wzrostu poziomu
promieniowania. Na terenie innych bloków energetycznych w elektrowni znajdowały się podobne zbiorniki załadowane
wypalonym paliwem, którego temperatura zaczęła wzrastać, grożąc wyparowaniem wody w basenach.
16 marca w budynkach reaktorów 3 i 4 wybuchły pożary, nastąpił wzrost promieniowania
na terenie całej elektrowni. Rozpoczęto zrzuty wody ze śmigłowców, celem ugaszenia pożarów i ochładzania uszkodzonych
reaktorów. Rozpoczęto również polewanie rekatora 4 z armatek wodnych. 17 marca podobne akcje zastosowano wobec
reaktora 3. Dwa dni później udało się doprowadzic zasilanie do pomp chłodzacych reaktor 2, nadal próbowano
podłączyć zasilanie do układów chłodzenia pozostałych reaktorów.
20 marca udało się wpompować wodę morską do basenów z wypalonym paliwem jądrowym, przez
co obniżono w nich temperaturę, zapobiegając chwilowo jej wyparowaniu, niekontrolowanemu wzrostowi temperatury
paliwa i rozszczelnieniu jego elementów. Po kolejnych dwóch dniach podłączono zasilanie do wszystkich reaktorów i
nadal podawano wodę do basenów z wypalonym paliwem jądrowym.
25 marca ogłoszono, że ze względów bezpieczeństwa zaleca się opuszczenie strefy w
promieniu 30 km od elektrowni. Po raz pierwszy do chłodzenia reaktorów i basenów z paliwem zastosowano słodką wodę.
W ciągu kolejnych dni walczono o przywrócenie pełnego zasilania, usunięcie dużych ilości
lekko skażonej wody do oceanu, a także rozpoczeto budowę stalowej bariery zapobiegającej wydostaniu się silniej
skażonej wody.
12 kwietnia Japońska Agencja Bezpieczeństwa Nuklearnego i Przemysłowego (NISA) ogłosiła,
że sumaryczne awarie w reaktorach 1, 2, 3 są odpowiednikiem najwyższej możliwej awarii w skali INES - 7 stopnia, co
stawiało je na równi z katastrofą w Czarnobylu. Awaria reaktora 4 została sklasyfikowana jako incydent 3 stopnia.
Pamiętać jednak należy, że 7 stopień jest najwyższy, ale sam w sobie nie różnicuje już awarii "w górę", a ta sprzed ćwierć
wieku miała o wiele poważniejsze skutki jesli chodzi o uwolnione zanieczyszczenia i liczbę ofiar i poszkodowanych.
Hipotetycznie - gdyby w powietrze wyleciała cała elektrownia jądrowa, to podobnie jak tylko uwolnienie dużej ilości
zanieczyszczeń z pojedynczego uszkodzonego reaktora będzie to równać się 7 stopniowi w skali INES, choć skala tych
wypadków będzie nieporównywalna.
W ciągu kolejnych tygodni i miesięcy całkowicie przywrócono zasilanie, usunięto
zanieczyszczenia na terenie zakładu (gdzie miejscowo zanotowano nawet 2-4 Sv/h) i schłodzono uszkodzone rdzenie
reaktorów do temperatury, przy której uznaje się je za wyłączone. Wkrótce również przywrócono do zamieszkania
20-kilometrową strefę, zamykając tylko niewielki obszar w bezpośrednim sąsiedztwie elektrowni.
W czasie awarii uwolniło sie ok. 10 razy mniej zanieczyszczeń niż w czasie katastrofy w
Czarnobylu. Mimo częściowego stopienia rdzeni reaktorów, pozostały one wewnątrz nieuszkodzonych, lub uszkodzonych w niewielkim stopniu
obudów bezpieczeństwa. Największym zagrożeniem pozostały baseny z wypalonym paliwem, szczególnie te zawierające paliwo MOX. Wiele
zanieczyszczeń zostało uwolnionych do oceanu wraz ze skażoną wodą, gdzie uległy jednak ogromnemu rozcieńczeniu.
Mimo opanowania sytuacji dopiero w planach są akcje usunięcia paliwa z basenów - są jednak trudne i ryzykowne z
racji toksyczności i aktywności tych odpadów. Problemem na terenie elektrowni są również nieszczelności powstające
w obrębie tymczasowych basenów ze skażoną wodą. Awaria wywołała burzę w wielu krajach, niektóre z nich po tym wypadku
zablokowały plany rozwoju energetyki jądrowej. Mimo niewielkiej liczby poszkodowanych (brak ofiar na skutek promieniowania),
to że wydarzyła się w bardzo gęsto zaludnionej Japonii, wywołało panikę, wspominano nawet o ewakuacji Tokio, co jest kompletną
mrzonką. Katastrofa wydarzyła się w czasie wczesnej wiosny, w kraju choć bardzo nowoczesnym, to niemal kompletnie sparaliżowanym przez
apokaliptyczne skutki trzęsienia ziemi i tsunami. Kryzys udało się opanować, choć pozostały ogromne problemy co zrobić
z paliwem i zniszczonymi reaktorami. Pocieszające jest to, że WSZYSTKIE elektrownie japońskie dotknięte trzęsieniem
ziemi automatycznie się wyłączyły i nie uległy uszkodzeniom. Jedynie w Fukushimie I rozwinęła się ciężka sytuacja awaryjna,
a i to z powodu braków w projekcie elektrowni, której konstruktorzy uznali, że tak niszczące tsunami nigdy nie powstanie.
Wystarczyło inne rozmieszczenie generatorów, dodatkowe zasilanie, nowocześniejsze systemy chłodzenia, by awaria została
zduszona w zarodku, a reaktory i wypalone paliwo nietkniete.
Jak widać, skażenie było o wiele mniejsze w otoczeniu EJ "Fukushima I" niż EJ "Czarnobyl". Ponadto mapka nie pokazuje innych, silnie skażonych obszarów Białorusi i Rosji.