Helyzetjelentés a japán földrengés atomerõmûvi következményeirõl
Irta: Olvaso - Datum: 2011. March 21. 12:14:12
Dr. Aszódi Attila, BME Nukleáris Technikai Intézet
2011. március 14.
Jelenleg Kanada nyugati partvidékén, Vancouverben tartózkodom egy atomreaktorokkal foglalkozó nemzetközi konferencián. A résztvevõk között számos japán szakember is van, közöttük Professzor Yoshiaki Oka a japán atomerõmûvek biztonsági filozófiájának egyik megalkotója. A konferencia megnyitójának keretében Professzor Oka tartott ma egy rövid áttekintõ elõadást a japán földrengésrõl és atomerõmûvekre gyakorolt hatásairól.
Teljes hir
Dr. Aszódi Attila, BME Nukleáris Technikai Intézet
2011. március 14.
Jelenleg Kanada nyugati partvidékén, Vancouverben tartózkodom egy atomreaktorokkal foglalkozó nemzetközi konferencián. A résztvevõk között számos japán szakember is van, közöttük Professzor Yoshiaki Oka a japán atomerõmûvek biztonsági filozófiájának egyik megalkotója. A konferencia megnyitójának keretében Professzor Oka tartott ma egy rövid áttekintõ elõadást a japán földrengésrõl és atomerõmûvekre gyakorolt hatásairól.
Az alábbiakban összefoglalom az elõadás fõ megállapításait, valamint az elõadást követõ személyes beszélgetésünk lényeges gondolatait.
A 2011. március 11-én Japánban bekövetkezett földrengés hatására a Japán szigetek
kõzetlemezei több száz kilométer hosszan jelentõsen elmozdultak. Óriási energia szabadult fel, a hosszú ideig tartó 9-es magnitúdójú fõ rengés hatására az összes fosszilis- és atomerõmû automatikusan leállt. Tokióban és a régió településein tartós áramszünet lépett fel.
A földrengés idején a Fukushima atomerõmû 1. számú telephelyén 3 reaktor
mûködött, melyek automatikusan leálltak. A földrengés hatására a villamos hálózat
összeomlott, és az atomerõmû biztonsági hûtõvíz ellátása is megszûnt. Az ilyen esetekre a 90- es években kidolgozott súlyosbaleset-kezelésiutasításokat kell alkalmaznia az üzemeltetõnek, ami magában foglalja szükség esetén a hermetikus védõépület ellenõrzött lefúvatását („szellõztetését”), szükséghelyzetben hûtõvíz biztosítását mobil víztartályokból tûzoltó szivattyúk vagy tûzoltó fecskendõk segítségével, illetve az üzemzavari áramellátást a telephely további blokkjainak rendszereibõl.
Az üzemzavari dízelgenerátorok rendben elindultak, és a blokkok lehûtése az
üzemzavarkezelési-utasításoknak megfelelõen rendben megkezdõdött. A földrengés kezdete után 55 perc elteltével elérte az atomerõmûvi telephelyet a cunami, aminek 10 méteres árhulláma jelentõsen meghaladta az atomerõmû tervezési alapjában figyelembe vett értéket.
Ennek hatására a dízelgenerátorok leálltak, mert hûtõvíz ellátásukat a szökõár tönkretette.
Ettõl kezdve a telephely teljesen áramellátás nélkül maradt.
Az üzemzavari hûtõrendszerek nem tudtak mûködni, így a Fukushima atomerõmû 1. számú telephelyének 1., 2. és 3. reaktorán a reaktor vízszint csökkenni kezdett, hiszen a reaktor üzemanyagának maradó hõteljesítménye folyamatosan párologtatta a reaktortartályban lévõ vizet. Idõvel mindhárom reaktor aktív zónája részlegesen szárazra került (az üzemanyag kazetták felsõ 1-2 méter hosszú része hûtés nélkül maradt egy idõre), ami az üzemanyag cirkónium burkolatának túlhevülését eredményezte. Az üzemanyag felületi hõmérséklete elérhette az 1300 Celsius értéket, ami a jól ismert cirkónium-vízgõz reakció beindulásához vezetett, melyben hidrogén keletkezik. A reaktorok hermetikus védõépületében túl magas értékre nõtt a nyomás, így a védõépület épségének megõrzése érdekében mindhárom blokkon
a hidrogén-vízgõz keverék lefúvatása mellett döntöttek. Március 12-én az 1. blokkon,
március 14-én a 3. blokkon a lefúvatás során a hidrogén a hermetikus védõépületen kívül, a hermetikus tér fölött a reaktorcsarnokban a levegõ oxigénjével keveredve berobban.
(Jelenleg szerintem nem világos, hogy pontosan milyen útvonalon került a reaktorcsarnokba a hidrogén.) Az eddigi ismeretek szerint a 2 robbanásban 14 dolgozó sérült meg könnyebben.
(Megjegyzem, hogy vélhetõen a 70-es években ezeknek a reaktoroknak a tervezése és építése során nem vették figyelembe, hogy a hermetikus tér lefúvatása során – ha hidrogén is van a leeresztett közegben – ez a hidrogén összegyûlhet a reaktorcsarnokban.)
A helyzet bonyolultságát jól szemlélteti a 2. blokk példája: hosszú ideig biztosítani
tudták a 2. reaktor hûtését, annak ellenére, hogy a beépített dízelgenerátorok kiesése után a telephelyre hozott mobil dízelgenerátorok üzeme nem volt stabil. Nemrégiben a hûtõrendszer kiesett, mert a mobil dízelgenerátorok tüzelõolaja elfogyott és nem tudták idõben biztosítani dízelolaj-utánpótlást (!). A zóna vízszint a szükséges érték alá csökkent, az üzemanyag hûtése veszélybe került, majd legalább 2 óra idõtartamra a reaktor zóna teljesen szárazon maradt. A 2. reaktor üzemanyaga az eseménysor következtében részlegesen megolvadhatott. A 2. blokk reaktorcsarnokának falát egy részen elbontották, hogy itt a hidrogén ne tudjon összegyûlni:
így kívánják elkerülni, hogy az 1. és 3. reaktoron bekövetkezett robbanás a 2. blokkon
is megtörténhessen. A reaktortartály és a hermetikus védõépület gázterének ellenõrzött lefúvatására minden bizonnyal itt is több alkalommal sort fognak keríteni, ami további – korlátozott – radioaktív kibocsátással fog járni.
Mivel mindhárom reaktor üzemanyaga hosszabb ideig hûtés nélkül maradt, a japán
szakemberek feltételezik, hogy részleges zónaolvadás történt mindhárom blokkon. Az olvadás mértéke nem ismert, és a véleményem szerint hónapokba, vagy akár 1 évbe is kerülhet, amire pontos képet kapunk a reaktor üzemanyag-kazettáinak állapotáról, a zónaolvadás mértékérõl.
Az üzemanyag pálcák burkolatának sérülése és a zónaolvadás hatására az üzemanyag
kazettákban lévõ hasadási termékek egy része kikerült az üzemanyagból, egy részük pedig a lefúvatás során a környezetbe is kikerült.
Professzor Oka adatai szerint az atomerõmû telephelyén a dózisteljesítmény
maximális értéke 1 mSv/h (1 milli-Sievert-per-óra) körüli, ami jelentõs érték, korlátozza mind a mentesítésben dolgozók ott tartózkodásának idejét, mind pedig felhívja arra is a figyelmet, hogy helyes volt a telephely 20 km-es környezetébõl a lakosságot kitelepíteni. (A lakossági dóziskorlát 1 mSv/év.) Professzor Oka szerint a szennyezés jelentõs részét az óceán felé viszi a szél, így a telephely hosszú távú használatát szerinte a helyzet nem korlátozza.
Mindhárom reaktornál azóta a reaktortartályt és a hermetikus tér egy részét tengervízzel töltötték fel, így a helyzet vélhetõen stabilizálódik, Professzor Oka további zónasérülést és nagy környezeti kibocsátást nem valószínûsít.
Korábbi elemzésemben szerepelt, hogy a Fukushima 1. telephely 1. reaktorán a
kiégett kazetták pihentetõ medencéje a reaktorcsarnokban található, abban a térrészben, ahol a hidrogénrobbanás is bekövetkezett. A hidrogénrobbanásban elvileg a kiégett kazetták is megsérülhettek. A pihentetõ medencében normál esetben ezek a kazetták 7-8 méter víz alatt helyezkednek el. Ha ez a víz nem folyt el a földrengés vagy az azt követõ események hatására, a pihentetõ medencében lévõ kiégett kazetták sérülésének kisebb a valószínûsége.
A fentiek megerõsítik korábbi feltételezéseimet: a) a földrengés és az azt követõ
szökõár terhelése jelentõsen meghaladta azt az értéket, amit a reaktorok méretezése során feltételeztek; b) az ország alap infrastruktúrájának (villamos hálózat, gázhálózat, úthálózat) tönkremenetele jelentõsen nehezíti az atomreaktorok üzemzavarainak kezelését.
A helyzet nagyon komplex, az imént említett három reaktor üzemeltetõinek nagyon
nehéz súlyos baleseti eseménysort kell kezelnie, ráadásul egyszerre három reaktoron.
Véleményem szerint ugyanakkor olyan nagykibocsátástól továbbra sem kell tartani, ami messzire, Japán nagy részére vagy Európába, Észak-Amerikába eljuthatna, és ott a lakosságra nézve érdemi veszélyt jelenthetne.
Vancouver, Kanada, 2011. március 14.
Dr. Aszódi Attila
igazgató, BME Nukleáris Technikai Intézet