e-villamos online szaklap

A Fukushimai atomerőmű balesete és hatásai

| | |  0 | |

Fukushimáról ezernyi cikk jelent meg a köz- és bulvármédiában éppúgy, mint a szaksajtóban. Itt és most egy szakmai összegzést olvashatnak, fantasztikus ábrákkal és képekkel.

2011. április 20-án megrendezésre került a „Fukushimai Atomerõmû balesete és hatásai” címû elõadás, melyet az Energetikai Szakkollégium és az Eötvös Loránd Fizikai Társulat közösen rendezett meg. A szervezõk fõ céljuknak azt tartották, hogy az egyetemi hallgatóság és a baleset iránt komolyabban érdeklõdõk hiteles forrásból, objektíven, a részleteket megismerve halljanak a történtekrõl. Felkérésünket elfogadva, Dr. Aszódi Attila, a Budapesti Mûszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Nukleáris Technikai Intézetének igazgatója tartott elõadást a Japánban 2011. március 11-én bekövetkezõ hatalmas földrengés és az azt követõ szökõár által kiváltott atomerõmûvi balesetrõl.

Az elõadó annak érdekében, hogy a késõbbiekben értsük, milyen nagy erõhatások érték az atomerõmûveket, elõször a földrengések, szökõárak tulajdonságait, hatásait és keletkezéseinek módját mutatta be elõször.
Japán különösen földrengésveszélyes helyen, több tektonikai lemez határán fekszik. Az átlagos lemezmozgás 3-4 cm/év, azonban elõfordulhat, hogy a tapadási súrlódás miatt ez a mozgás néhol megakad és akár több évtizedig, évszázadig nem mozdul. Amikor már akkora energia gyülemlik föl, ami már képes legyõzni ezt a tapadási erõt, akkor ez, az akár több száz év alatt felgyülemlett energia szabadul fel, ami komoly földrengést okoz. Fokozza a bajt, ha ez vízfelszín alatt történik, mert ilyenkor a tengerfenék hirtelen megemelkedik, ami szökõárat (cunamit) okoz. E kettõs hatás sújtotta Japánt is. A szökõár sekélyebb térségbe érve feltornyosul és a szárazföldet gyorsan elöntve fejti ki pusztító hatását. A földrengés miatti rombolás elsõsorban a nagymértékû vízszintes irányú gyorsulásra vezethetõ vissza.

A szörnyû katasztrófa méreteit jól mutatja, hogy sok, direkt szökõár ellen épített óvóhely megsemmisült, a halottak száma (a feltételezések szerint) 25 000 és 30 000 között van, százezrek vesztették el otthonukat, a tengerpart közelében az infrastruktúra gyakorlatilag teljesen megsemmisült. Ez utóbbi komoly gondokat okozott a kárelhárításban is.

Mindezek után értjük, hogy milyen erõhatásokat kellett elviselniük az atomerõmûveknek. Több japán atomerõmûvet is érintett a rekord méretû földrengés és szökõár, azonban komolyabb probléma csak a Fukushima Daiichi telephelyen adódott, ezért a továbbiakban csak ezzel az esettel foglalkozott az elõadó.

A telephelyen 6 darab forralóvizes (BWR) reaktor található. Eme reaktortípus jellemzõje az, hogy a gõz, amit a maghasadás hõje termel, közvetlenül kerül a turbinára. Március 11-én a földrengés a négyes, ötös és hatos blokkot, karbantartás miatt, már leállított állapotban érte. Az egyes, kettes és hármas blokk a földrengést követõen automatikusan, rendben leállt. Az atomerõmûvek érdemi súlyos sérülést még a rekord méretû földrengés miatt sem szenvedtek el. A rengések miatt azonban a villamos energia átviteli rendszer megsérült, az atomerõmû így leszakadt a külsõ villamos energia betáplálásról, ezért az erõmûbe beépített diesel generátorok mûködésbe léptek, hogy árammal lássák el az atomerõmû üzemzavari rendszereit. Villamos energia azért kell még egy leállított reaktornak is, hogy tudják mûködtetni, többek között, a hûtõberendezéseket. Hûtésre azért van szükség, mert a fûtõelemek a reaktor leállítása után is még számottevõ hõt termelnek.

A földrengés után minden rendben mûködött egészen addig, amíg a szintén rekord méretû cunami el nem érte a telephelyet. A 15 méter magas szökõár hatalmas impulzussal érte el az erõmûvet és tönkretette a dízelgenerátorokat, ezáltal az erõmûben teljesen megszûnt a villamos energia ellátás. Ennek következtében egyetlen aktív rendszer sem mûködött, ez a késõbbiekben problémákat okozott. Sokan kritizálják a japán mérnököket, hogy miért nem gondoltak a tervezés során ilyen katasztrófára, azonban a válasz az, hogy gondoltak, csak nem ekkorára. Az elõadó is hangsúlyozta, hogy rekord méretû földrengés és szökõár pusztított azon a környéken; nem ekkora eseményre méreteztek a tervezésnél.

Az üzemzavar során mûködõképes maradt (egy darabig) a zóna-izolációs hûtõrendszer, melynek alapelve, hogy a reaktorban megtermelt gõz egy külön turbinára jut, aztán a reaktor körül kialakított tórusz-alakú nedves aknában kondenzálódik. A forgásba hozott turbina pedig a hûtõközeget keringetõ szivattyút hajtja.  Termodinamikai okok ahhoz vezettek, hogy ez a rendszer egy idõ után leállt. A bomláshõ továbbra is gõzt termelt, nyomáscsökkentés céljából a gõzt a nedves aknába engedték kondenzálódni. Ennek negatív hatása azonban az, hogy a reaktortartályban a folyadékszint csökkent, a fûtõelemek szárazra kerültek, minek hatására hõmérsékletük jelentõsen megnõtt. 1200 °C fölött a cirkónium üzemanyag-burkolat oxidációja felgyorsul és ennek melléktermékeként hidrogén keletkezik. A vízellátás helyreállítása mind a három blokkon megállította a helyzet súlyosbodását. A tartályban a nyomás körülbelül kétszeresen meghaladta a tervezési értéket, ezért tervezetten csökkentették a nyomást a környezetbe való lefúvatással. Ezáltal radioaktív anyag került a környezetbe, de megelõzték a tartály felrobbanását, így a szilárd halmazállapotú radioaktív termékek gyakorlatilag teljes mértékben a reaktoron belül maradtak. A leeresztés során hidrogén is került a környezetbe, mely a lefúvatás közben berobbant. Az elsõ és harmadik blokkon komoly kárt nem okozott a robbanás. A második blokkon a robbanás a reaktorépületen belül történt, melynek következménye kismértékû nem ellenõrzött gázkibocsátás volt a konténmentbõl. A kidolgozott súlyosbaleset-kezelési eljárásnak megfelelõen tengervíz befecskendezést hoztak létre a blokkokon. Jelenleg az elsõ, második és harmadik blokknál van különbözõ méretû zónasérülés, a reaktortartályok mindenhol mobil szivattyúk segítségével vannak elárasztva. A reaktorok további hûtése csak kis kibocsátásokat eredményez várhatóan.

A megfelelõ hûtõvíz-utánpótlás hiánya a reaktorokon kívül a pihentetõ medencéket is érintette. Pihentetõ medencére azért van szükség, mert a reaktorból kivett fûtõanyag, még hõt termel. Ennek hûtéséhez elegendõ az, hogy az elemek folyamatosan víz alatt legyenek. Ennek hiánya azonban komoly hõmérsékletemelkedést okoz. A folyamatos hõtermelés (és eseteleges szivárgások) miatt a pihentetõ medencében levõ fûtõelemek is szárazra kerültek. Ezek hûtése mára már szintén megoldott.

Dr. Aszódi Attila az események részletes bemutatása után a sugárzási helyzetrõl beszélt. A fukushimai telephelyen radioaktív kibocsátás az elsõ telephelyi robbanások óta folyamatosan a normál üzemi kibocsátásnál magasabb. . Elsõsorban jód és cézium izotóp került ki a környezetbe. Az erõmû körül idõben megkezdték és rendkívül szervezetten le is folyt a kitelepítés. Eleinte az erõmû 3, késõbb 10 majd 20 km sugarú körzetébõl telepítették ki az embereket. A japán lakosság hallgatott a hatóságokra és tiltakozás nélkül követték az utasításokat, így a lakosság közül senki nem kapott az egészségre ártalmas mértékû sugárterhelést. Az elhárításban résztvevõk dóziskorlátját 100 mSv-rõl 250 mSv-re emelték. Eddig összesen 17 munkás kapott 100 mSv feletti dózist, azonban a 250 mSv-et még senki. A reaktor közelében azonban a sugárzás értéke még mindig nagyon magas. A munkások, emberek életét elsõsorban nem a sugárzás nehezíti meg, hanem a szökõár és földrengés okozta borzasztó körülmények. Ezrek laknak tornatermekben, elveszítve szeretteiket, értékeiket. Ezek a lelki megterhelések sokkal nagyobb egészségügyi kárt jelentenek, mint a megnövekedett sugárterhelés. A hatóságok a kezdetektõl fogva nyomon követik a Fukushima prefektúra mezõgazdasági termékeit, és amelyik termékben a határérték feletti aktivitáskoncentráció van, azt nem engedik forgalomba. A helyzet javulását mutatja, hogy több olyan termék is megtalálható ismét a boltokban, amiket nemrég még a magas aktivitáskoncentráció miatt nem engedtek az üzletekbe. A hatóságok folyamatos méréseinek és kommunikációjának következtében a lakosság megbízik a megfelelõ szervek döntéseiben. Ebbõl a szempontból (is) példamutatóan szerepelt Japán.

Az atomerõmû 20 km sugarú körzetén belül tartózkodni tilos, 80 km-es zónán belül a dózisteljesítmény magasabb az átlagnál, de egészségre nem káros mértékû. Az elõadó szerint, ha valakinek nincs halaszthatatlan dolga, akkor ne menjen ebbe a körzetbe. Japán többi részén és a világban máshol az erõmûvi kibocsátásnak egyáltalán nincs semmilyen negatív egészségügyi hatása, így ezektõl nem kell tartani.

Végezetül az elõadó az eseményekbõl levonta a tanulságokat: Méretezési alapot lényegesen meghaladó szökõár érte az erõmûvet, ennek következménye a baleset, nem a földrengésé. A konténment, mint mérnöki gát most is bizonyított, hiszen a radioaktivitás zöme az épületen belül maradt. Legalább 27 000 ember vesztette életét a cunami következtében, senki sem halt meg a megnövekedett radioaktív sugárzás miatt és senki nem kapott egészségre súlyosan káros mennyiségû dózist. A fukushimai egyes, kettes, hármas és négyes blokkot leszerelik. A japán hatóságok külvilág felé történõ kommunikációja az elsõ néhány napban nem volt tökéletes, azóta azonban példaértékû. A szakmának át kell gondolnia pár mûszaki elképzelést, megoldást, mint például a hidrogénkezelés, pihentetõ medencék hûtése és védelme, stb. 

A japán atomerõmûvi események a közelmúltban a Nemzetközi Nukleáris Eseményskálán (INES) a legmagasabb, 7-es besorolást kapták. Ennek oka, hogy a blokkok kibocsátását összevonva értékelték, és egy bizonyos kibocsátási mérték felett - elõírás szerint- az eseményt 7-es kategóriába kell besorolni. A csernobili katasztrófa is 7-es besorolást kapott az INES skálán, azonban nem szabad azt gondolnunk, hogy a két esemény azonosan súlyos volt. A két eset kialakulása, lefolyása és hatása alapvetõen más volt, nagyságrenddel kisebb következménye van a Fukushimában történteknek.

Magyarországot tekintve az eseménynek fizikai hatása nem lesz. Társadalmi és politikai hatása azonban már most is érezhetõ, hiszen a világon mindenhol, Magyarországon is, felerõsödött az atomenergiát betiltani követelõk hangja. A világnak azonban nem félelmekre, hanem tényekre kell támaszkodnia. Fontos, hogy mindenhol felülvizsgálják az atomerõmûvi biztonsági rendszereket, mert minden ipari balesetbõl tanulni kell. Ahol a tanulságok alapján valami hiányosság merül fel, azt pótolni kell. Atomenergiáról érzelmi okok miatt lemondani azonban nem szabad.

A magas színvonalú elõadást több mint 400 ember hallgatta végig. A prezentáció után a jelenlévõk kérdéseket tehettek fel az eseményekkel kapcsolatban. Köszönettel tartozunk Dr. Aszódi Attilának, hiszen egy nagyon tanulságos és érdekes elõadást hallhattunk.

Az Energetikai Szakkollégiumról és a rendezvényeirõl bõvebb információ a www.eszk.org honlapon található.

Az eredeti elõadás letölthetõ formában, képekkel, ábrákkal

Hozzászólás

A hozzászóláshoz be kell jelentkeznie.

Facebook-hozzászólásmodul