Teme
Tražilica
Nesreća u nuklearnim elektranama Fukushima Daiichi
Razorni potres intenziteta IX stupnjeva po Mercalliju pogodio je 11. ožujka 2011. istočnu obalu otoka Honshu u Japanu. U regiji zahvaćenoj potresom bilo je u trenutku potresa u pogonu 11 reaktora na četiri lokacije. Zbog jačine potresa došlo je do automatskog gašenja svih 11 reaktora. Električna energija iz mreže ili rezervnih generatora omogućila je rad sustava rashladnih pumpi za odvođenje ostatne topline kod 8 od 11 reaktora i oni su unutar nekoliko dana usprkos nekim problemima došli u stanje hladne obustave. Preostala tri reaktora smještena na lokaciji Fukushima Daiichi izgubila su napajanje električnom energijom a time i mogućnost adekvatnog hlađenja reaktora jedan sat nakon potresa zbog poplave izazvane 15 metara visokim tsunamijem. Djelovanjem tsunamija došlo je do kvara na 12 od 13 rezervnih generatora na lokaciji kao i na izmjenjivačima topline za odvođenje ostatne topline reaktora u more. To je rezultiralo pregrijavanjem i značajnim topljenjem jezgre sva tri reaktora unutar tri dana. Zbog opasnosti od ispuštanja radioaktivnosti stanovništo je pravovremeno evakuirano u zoni 20 km oko elektrane.
Na lokaciji Fukushima Daiichi nalaze se još tri reaktora no oni u trenutku potresa nisu bili u pogonu. Za bazen istrošenog goriva jedinice broj 4 pojavio se problem gubitka vode isparavanjem do kojeg je došlo zbog termičkog opterećenja bazena gorivom izvađenim iz reaktora za vrijeme remonta i nemogućnosti forsiranog hlađenja bazena. Ugradnjom novih rashladnih krugova s vanjskim izmjenjivačima topline reducirana je temperatura vode u sva četiri bazena za istrošeno gorivo na ispod 40 °C. Eksplozijom vodika nastalog reakcijom cirkonija i vodene pare došlo je do oštećenja reaktorskih zgrada i do ispuštanja velike količine radioaktivnosti (570 PBq ekvivalenta joda 131) u okoliš. Zbog tako velikog ispuštanja radioaktivnosti u okoliš je ova nesreća klasificirana kao nesreća najviše kategorije (kategorija 7) na Međunarodnoj skali nuklearnih događaja (INES skala). Iako su u okoliš ispuštene velike količine radioaktivnosti zbog pravovremeno provedene evakuacije i uvedenih zaštitnih mjere lokalno pučanstvo nije primilo doze koje bi se približavale štetnim razinama. Provodi se dekontaminacije evakuacijske zone od 20 km a povratak evakuiranog pučanstva očekuje se početkom 2016. godine. Hlađenje reaktora nastavljeno je s recikliranom vodom iz novog postrojenja za pročišćavanje radioaktivne vode sve dok nije uspostavljeno stanje hladne obustave s novim atmosferskim izmjenjivačima topline. Pored hlađenja reaktora posebna pažnja posvećena je sprečavanju ispuštanja radioaktivnog materijala iz kontaminirane vode koja je istekla iz tri oštećena reaktora. Ova nesreća imala je za posljedicu tri smrtna slučaja ali nije zabilježen niti jedan slučaj radijacijske bolesti. Sva četiri nesrećom zahvaćena reaktora ukupne snage 2719 MW toliko su oštećeni da njihov popravak niti daljnji pogon nisu mogući, te su predviđeni za dekomisiju.
Preliminarne analize sigurnosti nuklearnih elektrana diljem svijeta provedene nakon nesreće u Fukushimi nisu otkrile nedostatke koji bi zahtijevali obustavu rada. Obustave, poput onih u Njemačkoj i Japanu, rezultat su političkih odluka. Analiza tehničkih pitanja koja proizlaze iz nesreće u Fukushimi pridonijet će poboljšanju sigurnosti postojećih i budućih elektrana. Iako konačne analize sigurnosti i testova opterećenja svih nuklearnih elektrana nisu završeni na osnovi preliminarnih rezultata i stavova država koje koriste nuklearnu energiju valja očekivati da neće doći do zastoja u daljnjem razvoju nuklearne energetike.
Potres magnitude 9.0 (prema Richterovoj skali) pogodio je 11. 03. 2011. u 14:46 sati područje istočno od obale najvećeg japanskog otoka Honshu. Epicentar potresa bio je 130 km od grada Sendai u prefekturi Miyagi, odnosno 180 km od elektrane Fukushima Daiichi. Trajanje tog, ustvari dvostrukog potresa, iznosilo je oko 3 minute. Japan se pomaknuo nekoliko metara istočno, a obala je djelomično potonula pola metra. Tsunami koji je uslijedio nakon potresa poplavio je površinu od približno 560 m2, uzrokujući smrt 19000 osoba te velika razaranja gradova i luka s više od milijun srušenih ili oštećenih zgrada.
U regiji pogođenoj potresom i tsunamijem u pogonu je bilo jedanaest reaktora u četiri nuklearne elektrane. Automatska obustava njihovog rada uspješno je izvršena neposredno nakon potresa. Sam potres nije uzrokovao bitnija oštećenja niti jedne nuklearne elektrane u regiji pogođenoj potresom. U trenutku potresa u pogonu su bile elektrane: Fukushima Daiichi 1, 2, 3, Fukushima Daini 1, 2, 3, 4, Onagawa 1, 2, 3 te Tokai. Ukupna snaga tih elektrana iznosila je 9377 MWe. Reaktori 4, 5, 6 elektrane Fukushima Daiichi nisu bili u pogonu u trenutku potresa, no tsunami je uzrokovao probleme u jedinici 4 peti dan nakon potresa. Problemi u jedinicama 1-3 počeli su dolaskom drugog iz serije tsunamija – nešto manje od sat vremena nakon potresa.
U osam od jedanaest jedinica pumpe sistema za odvod ostatne topline (Residual Heat Removal – RHR), uspjele su postići stanje „hladne obustave“ unutar četiri dana nakon potresa. Pumpe sistema za odvod ostatne topline spojene su ili na vanjsku naponsku mrežu, ili na dizel generatore. Potres nije uzrokovao značajnija oštećenja reaktora elektrane Fukushima Daiichi, ali je prouzrokovao prekid napajanja iz šest vanjskih izvora. Zbog toga su se automatski uključili u rad dizel generatori smješteni u podrumima turbinskih zgrada. Početno hlađenje održavalo se dovodom pare direktno u kondenzatore, a ne, kao u normalnom pogonu, u turbinu.
U 15:27 do elektrane je stigao prvi tsunami val, a osam minuta kasnije i drugi koji potapa i oštećuje pumpe glavnih kondenzatorskih krugova i pomoćnih rashladnih krugova i što je važno sistem za odvod ostatne topline. Voda koja je prodrla u turbinske zgrade potopila je dizel generatore, električne prekidače i baterije ostavivši elektranu bez naponskih izvora i na taj način bez sposobnosti hlađenja reaktora. Jedini generator koji je preživio je zrakom hlađeni generator za jedinice 5 i 6. Istosmjerni 125 V akumulatori jedinica 1 i 2 također su pod vodom i van funkcije što znači da su ostale bez instrumentacije, kontrole i rasvjete. Jedinica 3 imala je napajanje iz akumulatora za približno 30 sati. Osim toga tsunami je oštetio ceste i tako otežao pristup elektrani. Promjena dizajna elektrane iz 2002. godine predviđala je otpornost elektrane na tsunami visine do 5,7 m.
Reaktori u NE Fukushima Daiichi su reaktori s ključajućom vodom (boiling water reactors –
BWR) čiji dizajn datira iz ranih 60-tih godina prošlog stoljeća i karakterizira ih, osim reaktora broj 6, Mark I
kontejnment kruškastog oblika. Jedinice 1-3 puštene su u komercijalnu upotrebu u periodu 1971-76.
Karakteristike reaktora NE Fukushima Daiichi
Jedinica | Godina puštanja u pogon | Snaga/MWe | Tip reaktora | Kontejnment | Sistemi hlađenja |
1
|
1971.
|
460
|
BWR-3
|
Mark I
|
IC, HPCI
|
2
|
1974.
|
784
|
BWR-4
|
Mark I
|
RCIC, HPCI
|
3
|
1976.
|
784
|
BWR-4
|
Mark I
|
RCIC, HPCI
|
4
|
1978.
|
784
|
BWR-4
|
Mark I
|
RCIC, HPCI
|
5
|
1978.
|
784
|
BWR-4
|
Mark I
|
RCIC, HPCI
|
6
|
1979.
|
1100
|
BWR-5
|
Mark II
|
RCIC, HPCS
|
Nakon gubitka napajanja, približno sat vremena od obustave rada reaktora, snaga ostatne topline zbog raspada fisijskih produkata iznosila je približno 1.5% nominalne termičke snage odnosno 22 MW u jedinici 1, a 33 MW u jedinicama 2 i 3. Bez odvođenja te topline cirkuliranjem fluida u vanjske izmjenivače topline dolazi do porasta temperature goriva, povećane proizvodnje pare i porasta tlaka unutar reaktorske posude. Porast tlaka može se spriječiti ispuštanjem pare u suhi kontejnment kroz sigurnosne ventile. Međutim, porast temperature goriva povećava i temperaturu košuljice pa dolazi do egzotermne reakcije pregrijanog cirkonija i vodene pare u kojoj se oslobađa vodik koji zajedno s parom izlazi kroz sigurnosne ventile. Ispuštanjem pare u suhi kontejnment raste tlak u njemu i para se odvodi u komore za snižavanje tlaka koje se nalaze ispod reaktora.
Jedinica 1
Za nešto manje od tri sata nakon obustave reaktora (06:00) nivo vode u reaktorskoj posudi spustio se do gornjeg nivoa aktivnog dijela goriva, a oko 07:30 nivo vode spustio se do donjeg nivoa goriva. Temperatura goriva iznosila je do 2800 °C i dolazi do početka topljenja centralnog dijela goriva. Sutradan, 12. 03. u 07:00 najveći dio rastaljenog goriva pao je na dno reaktorske posude.
Zbog porasta tlaka u kontejnmentu pokušava se odzračiti kontejnment što konačno uspjeva oko 14:30. Odzračivanje kontejnmenta obavlja se kroz vanjski ventilacijski dimnjak, no dio pare, plemenitih plinova, aerosola i vodika vratio se nazad i akumulirao u gornjem dijelu reaktorske zgrade. U 15:36 eksplozija vodika iznad kontejnmenta razorila je krov reaktorske zgrade.
Pretpostavljalo se da se najveći dio jezgre, rastaljena smjesa kontrolnih štapova i goriva (skraćeno corium) nalazi na dnu reaktorske posude. Kasnije se ispostavilo da je dio coriuma prošao kroz donji dio reaktorske posude i erodirao oko 65 cm u betonski dio suhog kontejnmenta čija je debljina 260 cm. To je povećalo disipaciju topline i omogućilo skrućivanje. Dio jezgre drugog i trećeg reaktora također se otopio, ali u manjoj mjeri nego u slučaju prvog reaktora. Sredinom svibnja 2011. godine snaga ostatne topline u prvom reaktoru iznosila je oko 1,8 MW.
Jedinica 2
Nakon potresa rad reaktora uspješno je zaustavljen ubacivanjem kontrolnih štapova. Glavni izolacijski ventili su uspješno zatvoreni. Sistem izolacijskog hlađenja reaktorske jezgre ručno je stavljen u pogon i nakon nekog vremena isključen zbog povišenog nivoa vode unutar reaktorske posude. Nakon tsunamija došlo je do gubitka dijela istosmjernog (DC) napajanja što za posljedicu ima gubitak funkcioniranja visokotlačnog sistema za injektiranje hladioca. Međutim, sistem izolacijskog hlađenja reaktorske jezgre je ostao u pogonu približno 70 sati – daleko više od pretpostavljenih 8 sati u slučaju potpunog nestanka električnog napajanja elektrane.
U 13:25, 14. 03, gotovo puna tri dana nakon potresa, prestao je raditi sistem izolacijskog hlađenja reaktorske jezgre drugog reaktora i tako uzrokovao snižavanje nivoa vode u reaktoru. Pad tlaka unutar reaktorske posude pokušao se ostvarati injektiranjem morske vode upotrebom protupožarnih vodova. Tlak se nije mogao smanjiti upotrebom elektromagnetskih ventila (gubitak električnog napajanja) i zbog nemogućnosti otvaranja sigurnosnih i oteretnih ventila (SRV – safety and relief valves ili main steam safety relief valves). Visok tlak unutar reaktorske posude sprečava injektiranje vode upotrebom niskotlačnih pumpi. Prestanak upumpavanja vode u drugi
reaktor trajalo je oko 6,5 sati. Zbog toga je došlo do otkrivanja goriva, pregrijavanja goriva te u konačnici njegovog oštećenja popraćenog proizvodnjom vodika. U 18:22 gorivo je bilo potpuno nepokriveno vodom. Dugoročno, nivo vode u reaktorskoj posudi nije bilo moguće povećati iznad polovice visine jezgre što upućuje na zaključak postojanja istjecanja na donjem dijelu reaktorske posude.
Tlak u kontejnemntu u početku je bitno sporije rastao od očekivanog što je pobudilo sumnje u postojanje pukotine u kontejnmentu. Dan ranije, 13. 03. u 11:00, postignuti su svi osim jednog uvjeta za odzračivanje kontejnmenta – tlak u kontejnemntu nije dosegnuo vrijednosti potrebne za pucanje sigurnosnog diska te do odzračivanja nije došlo. Nakon oštećenja goriva, vjerojatno zbog osobađanja vodika, tlak u kontejnemntu raste. 15. 03. u 06:00 sati iz pravca komore za snižavanje tlaka začula se snažna buka što je u prvom trenutku upućivalo na eksploziju vodika. Kasnije je zaključeno da se to nije dogodilo, ali je tlak u kontejnmentu naglo pao (730 kPa u 07:20 sati na 155 kPa u 11:25 sati) i na duže vrijeme ostao nizak, odnosno približno jednak atmosferskom.
Jedinica 3
Situacija s trećom jedinicom razvijala se slično kao s jedinicom 2 s tim da je sistem izolacijskog hlađenja reaktorske jezgre treće jedinice prestao raditi 12. 03. u 11.36. Tlak u primarnom kontejnmentu počinje polagano rasti. Zbog niskog nivoa vode u reaktoru u pogon ulazi visokotlačni sistem za injektiranje hladioca. To je bilo moguće jer istosmjerna mreža treće jedinice nije bila oštećena. Upotreba visokotlačnog sistema za injektiranje hladioca dodatno smanjuje tlak jer je potrošnja pare u turbinama sedam puta veća nego kod RCIC sistema izolacijskog hlađenja reaktorske jezgre. Idući dan, u 02:46 dolazi do automatskog zaustavljanja visokotlačnog sistema za injektiranje hladioca i tako potpuno prestaje injektiranje vode u reaktor što za posljedicu ima porast tlaka pa nije moguća upotreba niskotlačnih pumpi. Prekid dovoda vode u reaktor trajao je oko 7 sati. I u jedinici 3 pojavili su se problemi s otvaranjem SRV-a. Nivo vode spustio se ispod gornjeg nivoa goriva što je rezultiralo oštećenjem goriva i proizvodnjom vodika (u 05:00 tlak je 7,38 MPa, nivo vode 2,0 m ispod gornjeg nivoa goriva i u opadanju). Injektiranje borirane vode pomoću protupožarnih vozila počelo je 13. 03. u 09:25. Kasnije (u 13:12 sati) počelo je ubrizgavanje morske vode, no nivo vode u RPV-u bio je niži od očekivanog što indicira na istjecanje iz reaktorske posude ili pripadajućih cjevovoda. Isto tako tlak u kontejnmentu rastao je sporije nego što se očekivalo što je pobudilo sumnju na istjecanje iz kontejnemnta. Paralelno s pokušajima smanjenja tlaka u reaktoru počinje i akcija smanjenja tlaka u kontejnmentu. Zbog problema s elektromagnetskim ventilima odzračivanje je uspjelo tek nakon više bezuspješnih pokušaja. Nakon toga, u 11:01 sati snažna eksplozija vodika razorila je gornji dio reaktorske zgrade oštetivši i vatrogasna crijeva i kamione. Injektiranje morske vode u reaktor prekinuto je do 16:30 sati. Smatra se da je vodik došao zbog propuštanja kontejnmenta. Dugoročno, tlak u kontejnmentu je ostao nizak varirajući od 0,36 do 0,48 MPa.
Jedinica 4
Posebna pažnja posvećena je bazenu za istrošeno gorivo bloka 4 zbog relativno velikog iznosa ostatne topline istrošenog goriva. Naime, kompletno gorivo iz reaktora broj 4 premješteno je u bazen 20.12. 2010.
Zbog gubitka izmjeničnog napajanja jedinice 4 nestalo je hlađenje i napajanje vodom bazena za istrošeno gorivo (SPF – spent fuel pool). Temperatura bazena povećala se na 84 °C (14. 04. u 04:00 sati). 15.03. u 06:00 eksplozija vodika unutar reaktorske zgrade oštetila je dio bazena za istrošeno gorivo. Voda u bazen (obična i morska) dovodila se idućih dana pomoću helikoptera, vatrogasnih vozila i betonskih mješalica (pokazao se kao najpouzdaniji način dovođenja vode). Snimke iz zraka pokazale su da nije došlo do oštećenja goriva zbog pregrijavanja u bazenu za istrošeno gorivo nego je vodik migrirao iz treće jedinice nakon odzračivanja kontejnmenta.
Ipak, temperatura vode u bazenu 24. 03. dosegla je 100 °C. Pouzdanijim dovođenjem vode (mješalice za beton) temperatura je smanjena. Stanje u bazenu za istrošeno gorivo prati se na osnovi analize uzoraka specifičnih radionuklida uzetih iz vode bazena. Video nadzorom obavljenim 09. 05. 2011. godine nije utvrđeno ozbiljnije oštećenje stalaka za istrošene gorivne elemente. U periodu između 31. 05. i 20. 06. 2011. godine dodani su čelični potporni stupovi zbog sprečavanja oštećenja nastalih seizmičkim djelovanjem. U rujnu iste godine ugradnjom novog rashladnog sistema postignuta je tipična temperatura bazena za istrošeno gorivo: <40 °C.
Događaji nakon potresa (vrijeme potresa uzeto kao T=0)
Događaj | Reaktor 1 | Reaktor 2 | Reaktor 3 |
Gubitak izmjeničnog napajanja | + 51 min | + 54 min | + 52 min |
Gubitak hlađenja | + 1 h | + 70 h | + 36 h |
Pad nivoa vode do vrha goriva | + 3 h | + 74 h | + 42 h |
Početak oštećenja jezgre | + 4 h | + 77 h | + 44 h |
Oštećenje reaktorske posude | + 11 h | Nepotvrđeno | Nepotvrđeno |
Hlađenje vodom s niskotlačnim pumpama | + 15 h | + 43 h | |
Eksplozija vodika | + 25 h | + 68 h | |
Hlađenje morskom vodom s niskotlačnim pumpama | + 28 h | + 46 h | |
Uspostava vanjskog napajanja | + 11 - 15 d | + 11 - 15 d | + 11 - 15 d |
Hlađenje običnom vodom | + 14 - 15 d | + 14 - 15 d | + 14 - 15 d |
Procjena težine nesreće prema Međunarodnoj skali nuklearnih događaja
Japanska Agencija za nuklearnu i industrijsku sigurnost (NISA) u početku je nesreću u NE Fukushima Daiichi 1-3 klasificirala kao nesreću kategorije 5 prema Međunarodnoj skali nuklearnih događaja (International Nuclear Events Scale - INES), odnosno kao nesreću sa širokim posljedicama. Jednaku kategoriju ima i nesreća u elektrani Three Mile Island iz 1979. godine. Ozbiljnom nesrećom – kategorija 3 prema Međunarodnoj skali nuklearnih događaja okarakterizirana su događanja povezana s bazenom za istrošeno gorivo jedinice 4. Mjesec dana nakon tsunamija japanska je Komisija za nuklearnu sigurnost (NSC) nesreće za jedinice 1-3 okarakterizirala kao najviši stupanj - kategorija 7, odnosno reevaluirano je ekvivalentno radioaktivno ispuštanje izotopa 131I na 630 PBq, uglavnom tokom prvog tjedna. Početkom lipnja Japanska Agencija za nuklearnu i industrijsku sigurnost je povećala procjenu ispuštanja na 770 PBq, dok je u kolovozu Komisija za nuklearnu sigurnost smanjila procjenu na 570 PBq. Za usporedbu, ekvivalentno ispuštanje 131I nakon havarije reaktora NE Černobilj procijenjeno je na 5200 PBq.
Sanacija nesreće
Krajem kolovoza 2012. godine TEPCO (elektroprivredna organizacija vlasnik nuklearnih elektrana Fukushima-Daiichi) je predložio generalni plan za uklanjanje goriva iz četiri jedinice počevši s bazenima za istrošeno gorivo, a nakon toga i iz aktualnih reaktora.
Bazen za istrošeno gorivo
Najprije će se ukloniti ruševine s gornjih dijelova reaktorskih zgrada upotrebom kranova i teških strojeva. Predviđa se izgradnja krova, a dodatno će se postaviti kranovi i strojevi potrebni za premještanje istrošenog goriva iz bazena. Transportni kontejneri za premještaj goriva baziraju se na sadašnjoj tehnologiji. TEPCO planira započeti uklanjanje cjelokupnog goriva iz bazena u prosincu 2013. godine.
Reaktori
Najprije će biti potrebno odrediti lokacije propuštanja iz primarnih kontejnmenta (primary containment vessels - PCVs) i reaktorskih zgrada upotrebom ručnih i daljinski upravljanih kontrolnih dozimetara, kamera, itd. Sva pukotine moraju biti sanirane. I
reaktorska posuda i primarni kontejnment napunit će se vodom zbog radiološke zaštite nakon čega će se skinuti reaktorska kapa i locirati položaj coriuma i oštećenog goriva. Nakon ispitivanja unutrašnjosti reaktora, stanja oštećenih elemenata i jezgre pristupit će se uklanjanju oštećenog goriva iz reaktora. Cijeli proces je vrlo spor i TEPCO pretpostavlja da će biti potrebno 25 godina za potpuno uklanjanje oštećenog goriva iz reaktora i kontejnmenta. Ta procjena bazirana je na američkim iskustvima iz elektrane TMI. Druge procjene sugeriraju da će za to trebati 10 godina. Za rastavljanje četitri reaktora predviđa se rok od 30-40 godina što odgovara periodu za bilo koju drugu nuklearnu elektranu.
Ranije je konzorcij koji čine Hitachi-GE i Toshiba poslao TEPCO-u prijedlog za dekomisiju četiri postrojenja. Prijedlog sadržava načine uklanjanja goriva i nakon konzerviranja postrojenja u idućim dekadama dok se
aktivacijski produkti u posudi ne raspadnu. Nakon toga bi se posuda rastavila. Konzorcij pojačan s Mitsubishi Heavy Industries odredio je način lociranja ostataka goriva unutar postrojenja 1 – 3 i način punjenja reaktora vodom.
TEPCO je predvidio 2.53 milijarde USD za dekomisiju četiri reaktora, a japanska je vlada predvidjela 15 milijardi USD za dekontaminaciju regije s obećanjem da će izdvojiti i više bude li potrebno.
Povratak evakuiranih stanovnika
Zbog ispuštanja radioaktivnih produkata u okoliš iz radiusa 20 km od elektrane evakuirano je približno 160000 ljudi i
dekontaminacija evakuacijske zone prioritet je zbog njihovog povratka. U prosincu 2011. godine japanska vlada je objavila da će u slučaju pada brzine doze ispod 20 mSv/god omogućiti evakuiranom stanovništvu što brži povratak i pomoći općinama u dekontaminaciji i obnovi infrastrukture. U slučaju da je brzina doze veća od 20 mSv/god od evakuiranog stanovništva bit će zatraženo da ostanu izvan kontaminiranog područja dok Vlada ne dovrši dekontaminaciju te da razmatra mogućnost otkupa zemljišta i kuća od evakuiranih vlasnika. Dio stanovništva se vratio u područje radiusa <20 km, na slici označeno zelenom bojom. Narančastom bojom označeno je „ograničeno područje“ s brzinom doze između 20 mSv/god i 50 mSv/god u koje je ulaz dozvoljen zbog specifičnih potreba i bez zaštitne opreme. Očekuje se da će sanacija biti provedena do ožujka 2014. godine. Zabranjeno područje je s brzinom
doza >50 mSv/god. Pad brzine doza ispod 20 mSv/god ne očekuje se do ožujka 2016. godine.
U nesreći nuklearne elektrane Fukushima Daiichi poginula su tri radnika. Nije zabilježen niti jedan direktan smrtni slučaj uslijed radijacije.
Akumulirane doze u krugu elektrane
U periodu od ožujka 2011. do srpnja 2011. godine TEPCO je pratio zdravstveno stanje 14841 djelatnika u svrhu određivanja njihove apsorbirane interne doze zračenja. Nisu zabilježeni zdravstveni problemi kod niti jednog promatranog zaposlenika. Maksimalna zabilježena eksterna doza iznosila je 199 mSv, a maksimalna izračunata interna doza 590 mSv. Maksimalna ukupna doza kod jednog radnika iznosila je 670 mSv, a šest radnika primili su dozu višu od granične doze u izvanrednoj situaciji. Iako je 408 radnika primilo dozu višu od normalnog godišnjeg limita (50 mSv), srednja akumulirana doza koju su primili radnici radeći tokom ožujka u izvanrednoj situaciji iznosila je 22.4 mSv. U periodu od travnja do srpnja srednja akumulirana doza iznosila je <4 mSv. Ukupna
kolektivna doza za sve radnike koji su radili u izvanrednoj situaciji iznosi 115 čovjek-Sv. Dodatno apsorbiranoj dozi čitavog tijela dva su muškarca postavljajući električne kablove primili površinsku dozu od 2 do 3 Sv zbog ulaska kontaminirane vode u njihove čizme. Nakon što je nekoliko radnika u prvim satima nesreće ozračeno povišenim dozama, TEPCO je poboljšao radne uvjete naredivši nošenje maski, rukavica i zaštitnih odijela.
Akumulirane doze izvan elektrane
Istraživanja na 109 stanovnika izloženih većim dozama zbog nesreće provedeno je u periodu između 27. 06 i 16. 07. 2011. godine. Mjerenja čitavog tijela napravljena su zbog određivanja aktivnosti 134Cs ,137Cs i 131I. Napravljeni su i biotestovi mokraće. Jod nije detektiran niti kod jednog ispitanika, 134Cs detektiran je kod 52 od 109 ispitanika (max. vrijednost 3100 Bq), 137Cs detektiran je kod 32 od 109 ispitanika (max.vrijednost 3800 Bq). Oba izotopa cezija nađena su kod 26 ispitanika. Kombinirana interna doza zbog oba izotopa cezija manja je od 1 mSv.
Kontaminacija izvan elektrane
Dugoročno područje izvan elektrane kontaminirano je uglavnom zbog izotopa cezija 134Cs i 137Cs zbog njihovog relativno dugog vremena poluraspada. 134Cs ima
vrijeme poluraspada 2,1 godinu, a 137Cs 30,7 godina. Ostali radionuklidi koji se uzimaju u razmatranje usljed nuklearnih nesreća su 91Y, 90Sr i
aktinidi no oni nisu pronađeni unutar ili izvan evakuacijske zone. Na osnovi U.S. Department of Energy (DOE) National Nuclear Security Agency (NNSA) podataka prosječna je kontaminiranost površine od 874 km2 zbog prisustva cezijevih izotopa >600 kBq/m2 što doprinosi povećanju doze od 10 mSv u prvoj godini nakon akcidenta.
Svi BWR-i imaju sisteme za ubacivanje kontrolnih štapova u jezgru zbog obustave rada reaktora. U normalnom pogonu kontrolni štapovi su djelomično uronjeni u jezgru BWR-a. Uz to, moguće je korištenje i borirane vode iz sistema za kontrolu tekućina. Nakon obustave reaktor proizvodi ostatnu toplinu zbog raspada fisijskih produkata. Nakon jednog dana od obustave ona pada na približno 1% vrijednosti prije obustave. Zbog sprečavanja pregrijavanja goriva ostatna toplina mora se odvoditi iz jezgre. U slučaju da nije moguće odvođenje ostatne topline pomoću glavne turbine/kondenzora BWR-i imaju mogućnost sigurnosnog hlađenja jezgre ili dodavanjem vode u reaktorsku posudu i/ili alternativan način odvođenja ostatne topline. BWR-3 ima sistem izolacijskog kondenzatora (IC sustav) koji uklanja ostatnu toplinu kondenzirajući vodenu paru proizvedenu unutar reaktorske posude pomoću izmjenjivača topline s vodenim komorama smještenim izvan tzv. suhog kontejnmenta. Kondenzirana para vraća se nazad u reaktor i na taj način nema injektiranja dodatne vode. Međutim, u slučaju gubitka vode iz primarnog kruga dodatna voda mora se osigurati iz drugih izvora. BWR-4, BWR-5, BWR-6 i ABWR (Advanced Boiling Water Reactor) koriste sistem izolacijskog hlađenja reaktorske jezgre (RCIC sistem) koji parnom turbinom pokretanim pumpama dodaje vodu u reaktorsku posudu pri različitim iznosima tlaka. Sistem izolacijskog hlađenja reaktorske jezgre crpi vodu iz velikog bazena unutar kontejnmenta (bazeni za sprečavanje porasta tlaka – suppression pool), ili iz spremnika izvan kontejnmenta (condensate storage tank – CST). Prednost sistema izolacijskog hlađenja reaktorske jezgre je što omogućava dovod značajno više vode nego što je potrebno za kompenzaciju pare nastale zbog ostatne topline. U slučajevima kada je reaktor izoliran od glavne turbine/kondenzatora ostatna toplina se odvodi u bazene za sprečavanje porasta tlaka kroz sigurnosne i rasteretne ventile (safety and relief valves – SRV). Ti bazeni imaju dovoljan toplinski kapacitet za spremanje ostatne topline nekoliko sati prije nego se toplina mora odvoditi iz kontejnmenta upotrebom pumpi i izmjenjivača topline koji zahtijevaju napajanje električnom energijom. Ako je napajanje el. energijom prekinuto, tlak i temperatura rastu s vremenom. Ako prvi sustav nije dovoljan tada sistem za hlađenje jezgre u nuždi (Emergency Core Cooling System – ECCS) omogućavaju i injektiranje vode u reaktorsku posudu i uklanjanje ostatne topline bilo iz reaktorske posude ili iz kontejnmenta. Svi ti sistemi, osim jednog, zahtijevaju izmjenične naponske izvore. Ti izvori mogu biti normalna izmjenična mreža nuklearne elektrane ili sigurnosni dizel generatori u slučaju gubitka normalne (vanjske) izmjenične mreže. Dio sistema za hlađenje jezgre u nuždi koji ne zahtijeva izmjenično napajanje je visokotlačni sistem za injektiranje hladioca (High-pressure coolant injection – HPCI system). Sistem koristi parnom turbinom pokretane pumpe (para je iz reaktora), a kapacitet mu je sedam puta veći od sistema izolacijskog hlađenja reaktorske jezgre.
Nakon gubitka vanjske i unutarnje izmjenične naponske mreže nuklearnim elektranama s BWR na raspolaganju su sljedeći sistemi za dovod vode u reaktorsku posudu:
- sistemi izolacijskog kondenzatora (IC sistemi) u slučaju BWR-2 i BWR-3
- sistemi izolacijskog hlađenja reaktorske jezgre (RCIC sistemi) u BWR-4, BWR-5, BWR-6, ABWR
- visokotlačni sistemi za injektiranje hladioca (HPCI sistemi) u BWR-3 i BWR-4
- visokotlačni sistemi za tuširanje jezgre (HPCS sistemi) u BWR-5 i BWR-6
Dodatak naprijed navedenim sistemima su istosmjeno napajanje te komprimirani dušik (ili zrak) potrebni za otvaranje ili zatvaranje ventila i stavljanje u pogon kontrolnih sistema te opskrba energijom instrumentacije potrebne operaterima za uvid u situaciju unutar postrojenja i mogućnost pravodobnog i ispravnog djelovanja.
Sistem izolacijskog kondenzatora sposoban je održavati hlađenje jezgre i odvođenje ostatne topline no u slučaju gubitka hladioca nužno je osigurati dovod dodatne vode u sistem. Sistemi izolacijskog hlađenja reaktorske jezgre i visokotlačni sistemi za injektiranje hladioca mogu nadoknaditi gubitak vode nastao proizvodnjom pare zbog djelovanja ostatne topline. Tokom rada tih sistema tlak unutar reaktorske posude održava se djelovanjem sigurnosnih i rasteretnih ventila, a para se odvodi u komore za snižavanje tlaka koje se nalaze unutar kontejnmenta. To dovodi do porasta tlaka i temperature u komorama te se kontejnment mora odzračiti.
Osim gore navedenih sistema nuklearna elektrana za dodatnu vodu ima dizel pumpe unutar protupožarnog sistema ili se mogu koristiti protupožarna vozila koja se pomoću cjevovoda spajaju na reaktorsku posudu. S obzirom da se radi o niskotlačnim pumpama tlak u reaktoru mora se smanjiti na adekvatnu vrijednost. U slučaju potrebe za smanjenjem tlaka omogućeno je i ručno otvaranje sigurnosnih i oteretnih ventila. Doduše, ručno otvaranje sigurnosnih ventila još zahtijeva istosmjerno napajanje i komprimirani dušik.
Bez dodatne vode za hlađenje jezgre u periodu 1 do 2 sata, ovisno o duljini obustave rada reaktora prije nestanka dodatnog (zaštitnog) napajanja vodom, gorivo postaje nepokriveno vodom, a nakon 30 minuta počinje proizvodnja vodika iz reakcije cirkonija s pregrijanom parom i nakon toga taljenje goriva. Zbog velikih spremnika vode komora za snižavanje tlaka kontejnment neće postići dizajnom dozvoljeni tlak za otprilike 15 sati. Zbog toga osiguranje dodatne vode za injektiranje u reaktorsku posudu i sposobnost snižavanja tlaka zbog korištenja niskotlačnih pumpi ima visok prioritet.
11/03/2011
Nakon signala za brzu obustavu reaktora (14:46) i gubitka vanjskog izmjeničnog napajanja oba IC sustava izolacijskog kondenzatora (isolation condenser) automatski su ušla u pogon zbog zatvaranja glavnih izolacijskih ventila (MSIV – main steam isolation valves) i povećanja tlaka unutar reaktorske posude (RPV - reactor pressure vessel). Tlak unutar posude počeo se smanjivati zbog recirkulacije hladnije vode iz izolacijskog kondenzatora. Zbog normalnog nivoa vode unutar reaktorske posude nije bilo potrebe za puštanje u pogon visokotlačnog sustava za injektiranje hladioca (HPCI – high pressure coolant injection). Sedamnaest minuta nakon obustave rada reaktora (15:03) operatori ručno isključuju sustave izolacijskog kondenzatora zbog prekoračenja brzine hlađenja rashladnog sredstva određene tehničkim specifikacijama (55 °C/h). Sedam minuta kasnije operateri zaključuju da je jedan IC dovoljan za održavanje tlaka između 6 i 7 MPa.
Prvi tsunami (visina valova do 4 m) stigao je do elektrane Fukushima Daiichi u 15:27. Drugi od ukupno sedam tsunamija stigao je elektrane osam minuta kasnije – u 15:35. Visina valova procijenjena je na 14-15 metara na osnovi traga vode na zgradama. Voda ulazi u turbinsku zgradu i preplavljuje dizel generatore i prekidače smještene u podrumu. Dvije minute kasnije (15:37) dolazi do potpunog prekida izmjeničnog napajanja. Instrumentacija i sigurnosni sustavi postupno ispadaju iz pogona između 15:37 i 15:50. Gubitak istosmjerne distribucijske mreže imao je za posljedicu gubitak funkcionalnosti kontrolne sobe (kontrolna ploča, indikatori, uključujući i indikatore nivoa vode u reaktoru, i alarmi su van funkcije). To ima za posljedicu nemogućnost stavljanja u pogon visokotlačnog sistema za injektiranje hladioca i gubitak određivanja statusa ventila sistema izolacijskog kondenzatora. Također u kontrolnoj sobi nestalo je normalne rasvjete. Sistem izolacijskog kondenzatora je bio jedini sistem na raspolaganju za hlađenje reaktora. Taj sistem zahtijeva izvor dodatne vode za kondenzator kako bi mogao biti u funkciji više od 8 sati. Bez električne mreže dodatna voda treba biti osigurana upotrebom protupožarnih pumpi s dizel motorima. Međutim, operateri nisu odmah stavili u pogon sustav izolacijskog kondenzatora što je rezultiralo prestankom injektiranja vode u reaktor, odnosno prestankom odvođenja ostatne topline. U 16:45 operaterima je uspjelo odrediti nivo vode u reaktoru, a 22 minute kasnije to više nije bilo moguće. U 17:12 stigla je naredba o injektiranju vode u reaktor pomoću protupožarnog sustava ili pomoću protupožarnih kamiona. Operateri razmatraju metode za alternativno injektiranje vode u reaktorsku posudu i odlučuju se za injektitanje vode upotrebom instaliranih pumpi protupožarnog sustava preko sustava za prskanje jezgre. U 17:30 uključene su dizel protupožarne pumpe i stavljene u stanje pripravnosti. Ručnim otvaranjem ventila sistema za prskanje jezgre smještenih unutar reaktorske zgrade operateri su napravili preduvjet za injektiranje vode pomoću protupožarnih pumpi u reaktorsku posudu. Postupak otvaranja ventila napravljen je u potpunom mraku. Međutim, injektiranje se nije moglo obaviti dok tlak unutar reaktorske posude ne padne ispod 0,69 MPa. U 18:18 sati djelomično je uspostavljeno istosmjerno napajanje koje je omogućilo otvaranje ventila izolacijskog kondenzatora, odnosno njegovo puštanje u pogon. Sustav izolacijskog kondenzatora bio je u pogonu sedam minuta nakon čega je isključen. Razlog za taj postupak nije utvrđen. Tlak unutar reaktorske posude, određen lokalno unutar reaktorske zgrade, iznosio je u 20:07 sati 6,9 MPa. Privremena rasvjeta pomoću prenosivog generatora uspostavljena je u kontrolnoj sobi. Vlasti prefekture Fukushima naredile su u 20:50 sati evakuaciju stanovništva u radiusu 2 km od elektrane, a za nešto više od pola sata radius je povećan na 3 km, a ljudima koji žive na udaljenosti do 10 km preporučeno je da odu u skloništa. Nivo vode u reaktoru, procijenjen u 21:19 sati, iznosio je 20 cm iznad aktivnog dijela goriva. U 21:30 ponovo je u pogon uključen sistem izolacijskog kondenzatora što se vidjelo po pojavi pare iz odušne cijevi kondenzora. Do tada reaktor je bio bez hlađenja gotovo 6 sati. Inspekcija iz rujna 2011. godine utvrdila je da su ventili prvog sustava izolacijskog kondenzatora bili otvoreni, ali je nivo vode na sekundarnoj strani ostao na 65% što znači da sistem nije radio kako je projektom predviđeno. Pristup reaktorskoj zgradi ograničen je u 21:51 zbog visokog iznosa brzine doze. Nivo vode u reaktoru u 22:00 sata iznosio je 55 cm iznad vrha aktivnog dijela goriva. Brzina doze izmjerena u 23:00 sata na prvom katu turbinske zgrade nasuprot reaktorske zgrade na području sjevernih vrata iznosila je 1,2 mSv/h, a na području južnih vrata 0,5 mSv/h. Također raste brzina doze i u kontrolnoj sobi. Tlak u kontejnmentu u 23:50 iznosio je 0,6 MPa te su 12.03. u 00:06 sati počele pripreme za odzračivanje kontejnmenta jer je tlak unutar njega vjerojatno viši od 0,6 MPa.
12/03/2011
U 01:48 instalirane dizel protupožarne pumpe predviđene za pumpanje vode u reaktor prestale su s radom. Pokušaji stavljanja pumpi u pogon nisu uspjeli te radnici razmatraju mogućnost upotrebe protupožarnih kamiona za opskrbu protupožarnog sistema elektrane vodom. Oštećenja na protupožarnim hidrantima i curenja iz sistema uzrokovani potresom i tsunamijem onemogućili su upotrebu filtrirane vode kao izvora vode za upumpavanje unutar reaktorske posude. Zatvaranje ventila spriječilo je curenje i osiguralo je stabilan nivo filtrirane vode unutar tankova te je tako omogućilo njihovu raspoloživost kao izvora vode. Iako je elektrana imala tri protupožarna vozila samo jedno je bio raspoloživo i ono je uz dosta muke dovezeno do reaktora broj 1. Drugo vozilo uništio je tsunami, a treće, smješteno u blizini reaktora 5 i 6, zbog oštećenih puteva nije moglo doći do prvog reaktora.
Radiološki uvjeti (brzina doze 3 mSv/h) ograničili su boravak radnika koji su trebali napraviti ručno odzračivanje kontejnmenta na 17 minuta. Radnici su dobili tablete kalij-joda i bocu sa zrakom dovoljnu za 20 minuta boravka.
U 02:30 tlak unutar kontejnmenta iznosio je 0,84 MPa, što je približno dvostruko više od dizajnom predviđene vrijednosti. Tlak unutar reaktora (02:45) spustio se na 0,8 MPa, a nivo vode iznosio je oko 0,5 m iznad aktivne visine goriva. Tlak u kontejnemntu i reaktoru se praktički izjednačio, ali je unutar reaktora i dalje bio viši od tlaka pri kojem je moguće upumpavanje vode protupožarnim dizel pumpama. Izjednačavanje tlaka spriječilo je tok pare kroz reaktor i na taj način hlađenje goriva, a nije bilo ni injektiranja vode u reaktor što je dodatno sprečavalo hlađenje.
Način na koji je došlo do smanjenja tlaka nije pouzdano utvrđen. Razlozi mogu biti ili zaglavljen otvoreni sigurnosni ventil ili pukotina u rashladnom sistemu reaktora ili reaktorske posude. Sistem izolacijskog kondenzatora također može smanjivati tlak unutar reaktora, ali ne dovesti do izjednačavanja tlaka unutar reaktora i kontejnmenta. Smanjenjem tlaka unutar reaktora voda počinje ključati i tada bi došlo do porasta tlaka zbog stvaranja pare.
Oko 03:45 radnici su krenuli u akciju odzračivanja kontejnmenta. Nakon otvaranja vrata reaktorske zgrade ugledali su paru te zatvorili vrata bez ikakve daljnje akcije. Iznenada, u 04:19 sati, bez odzračivanja kontejnmenta dolazi do pada tlaka i stabilizacije na 0,78 MPa. Također, zabilježeno je povećanje brzine doze na glavnom ulazu u elektranu sa 69 nSv/h u 04:00 na 590 nSv/h u 04:23. U 04:50 brzina doze na rubu elektrane iznosila je 1 µSv/h što su bili nagovještaji ispuštanja radioaktivnih izotopa. Izvori nisu bili poznati, ali vremenski se podudara s uočenim manjim padom tlaka unutar kontejnementa. Oko 05:00 sati radnicima u kontrolnoj sobi i na terenu naređeno je da na lica stave maske s filterima s drvenim ugljenom i obuku zaštitna odijela. Brzina doze porasla je i u kontrolnoj sobi prvog reaktora što je uzrokovalo premještaj osoblja u dio sobe predviđen za reaktor broj 2. U 05:14 zabilježen je porast radijacije što se opet vremenski podudara s padom tlaka u kontejnmentu i dovodi do zaključka da postoji curenje iz suhog kontejnmenta. Pola sata nakon toga evakuacijska zona proširena je na krug radiusa 10 km. U 05:46 vatrogasna vozila počinju injektiranje svježe vode u reaktor koristeći sistem za prskanje jezgre. Do 05:52 ukupno 1000 litara vode je upumpano u reaktor preko protupožarnog zaštitnog sistema. Volumen injektirane vode udvostručen je do 06:30, a daljnjih 1000 litara ubačeno je do 07:55. TEPCO je u 06:33 potvrdio da dio stanovnika mjesta Ookuma-machi nije evakuiran jer nisu bili sigurni kojim smjerom trebaj ići evakuacija. Nešto kasnije, u 06:50, Ministar ekonomije trgovine i industrije naredio je odzračivanje kontejnmenta jedinice 1 i 2, a nedugo zatim je i došao u elektranu. Odzračivanje je zakazano u 09:00 sati i moralo je biti koordinirano s evakuacijom stanovništa iz Ookuma-machi koje je završilo u 09:03. U kontrolnoj sobi formirana su tri tima - svaki sa dva operatera za akciju odzračivanja kontejnmenta. Jedan član je neposredni izvršitelj, a drugi je pomoćni član. Zbog nemogućnosti komunikacije na terenu između timova odlučeno je da sljedeći tim ide u akciju nakon što se prethodni vrati. Odmah nakon potvrde o završenoj evakuaciji prvi je tim krenuo otvoriti motorom pogonjen rasteretni (odušni) ventil kontejnmenta i u skladu s procedurom uspio otvoriti oteretni vendil približno 25%. Svaki od operatera iz prve grupe apsorbirao je dozu od 25 mSv. Devet minuta kasnije (09:24) drugi tim je krenuo otvoriti rasteretni ventil na komori za sprečavanje porasta tlaka smještene unutar torusne prostorije. Misija je završila bez uspjeha zbog toga što je apsorbirana doza vrlo brzo prešla dozvoljeni limit i operateri su se vratili nazad. Jedan od operatera apsorbirao je dozu od 106 mSv, što je više od dopuštenih 100 mSv u kriznim situacijama. Zbog velike brzine doze unutar torusne prostorije, treći tim nije niti krenuo već se pokušavaju pronaći načini za otvaranje zrakom pokretanog rasteretnog ventila. To je pokušano u tri navrata iz kontrolne sobe: 10:17, 10:23 i 10:24 sati. Porast radijacije na glavnom ulazu u elektranu zabilježen je u 10:40 što je protumačeno kao posljedica odzračivanja primarnog kontejnmenta. U 11:15 nivo radijacije se smanjio što znači da odzračivanje nije u potpunosti uspjelo. Tlak unutar kontejnmenta se stabilizirao na približno 0,75 MPa. Unatoč injektiranoj vodi (do 09:40 injektirano je 21000 litara) nivo vode u reaktoru pao je na 1,5 m ispod gornjeg nivoa aktivne dužine goriva (12:05 sati).
U 14:30 operaterima iz kontrolne sobe uspjelo je otvoriti veliki odušni ventil na komori za sprečavanje porasta tlaka te tako omogućiti odzračivanje kontejnmenta, odnosno pad tlaka unutar njega. Odzračivanje je uzrokovalo pad tlaka na 0,58 MPa nakon dvadeset minuta. Istovremeno traje upumpavanje vode u reaktor (80 tona do 14:53 sati). Također, naređeno je upumpavanje morske vode u reaktor jer je spremnik protupožarne zaštite ostao bez vode. Prijenos vode iz ostalih izvora se nastavio dok su radnici postavljali vatrogasna crijeva i pripremali se za injektiranje morske vode u reaktor. U isto vrijeme vodik koji je nastao reakcijom pregrijanog cirkonija s vodenom parom izlazi iz reaktora u kontejnment. Dio oslobođenog vodika, najvjerojatnije zbog propuštanja kontejnmenta, uzrokovanog tlakom višim od projektnog, dolazi u reaktorsku zgradu. Akumulacijom vodika nastaje eksplozivna koncentracija što u 15:36 rezultira eksplozijom koja je znatno oštetila reaktorsku zgradu i ozlijedila pet radnika. Radioaktivne krhotine nastale eksplozijom oštećuju privremene naponske kablove, vatrogasna crijeva pripremljena za injektiranje morske vode, generatore i protupožarna vozila dodatno komplicirajući ionako tešku situaciju. Eksplozija je oštetila vrata kontrolne sobe omogućujući nesmetan ulazak radioaktivnog materijala u kontrolnu sobu. Vrata kontrolne sobe bila su otvorena u trenutku eksplozije zbog postavljanja privremenih naponskih kablova. Uz sve to prestalo je kompletno upumpavanje vode u reaktor. Brzina doze na kontrolnoj točki na rubu elektrane u 16:27 iznosila je 1,015 mSv/h. Predsjednik japanske vlade naredio je evekuaciju stanovništva (18:25) u radiusu od 20 km oko elektrane. Upumpavanje morske vode pomoću protupožarnih vozila počelo je u 19:04, a u 20:45 pomoću sustava za prskanje jezgre započelo je injektiranje borirane morske vode.
Devet dana nakon potresa, 20. 03, uspostavljeno je vanjsko napajanje elektrane. 24.03. u 11:30 uspostavljena je rasvjeta kontrolne sobe, a od 25. 03. injektiranje morske vode zamijenjeno je s običnom vodom.
Nakon nesreće u Fukushimi u EU je donesena odluka o provjeri sigurnosti u sve 143 nuklearne elektrana u EU. Europska komisija u zajedništvu s Europskom grupom regulatora nuklearne sigurnosti (ENSREG) su dogovorili kriterije i način provjere. Razmatran je spektar inicijalnih događaja uzrokovanih ljudskim aktivnostima i ekstremnim prirodnim događajima. Provedeni su stres testovi kojima je ponovno ocijenjena sigurnosna margina pojedine nuklearne elektrane u svijetlu događaja koji su se desili u Fukushimi. Analiza je provedena uz pretpostavke ekstremnih događaja koji ugrožavaju nuklearnu sigurnost. Posebna pažnja u analizi posvećena je vanjskim faktorima (potresi, poplave), napajanju elektrane u nuždi, hlađenju jezgre u nuždi, hlađenju bazena za istrošeno gorivo, te na kraju procedurama za pravodobno upozoravanje i postupanje pri nuklearnoj nesreći. Dogovorena je i procedura provjere nacionalnih izvještaja multinacionalnom grupom što bi sve trebalo za nuklearne elektrane u EU osigurati najviši standard sigurnosti u svijetu.
Ovdje uz sigurnosne provjere koje se provode, navodimo i nuklearne programe nekih zemalja nakon nesreće u Fukushimi.
Njemačka je prije Fukushime imala u pogonu 17 nuklearnih reaktora (20 GWe) s udjelom od 23% u ukupnoj proizvodnji električne energije. Njemačka vlada je 15. ožujka 2011. trajno obustavila rad 8 najstarijih reaktora, a parlament je mjesec dana kasnije izglasao zakon o totalnom gašenju svih nuklearnih elektrana do 2022. godine. Nuklearne elektrane su u 2010. godini proizvele 140,5 TWh električne energije i to neće biti lako nadomjestiti. Značajno je porastao uvoz električne energije iz Francuske. Sigurno je da će porasti uvoz plina. Očekuje se višestruko povećanje udjela solarnih elektrana i vjetroelektrana. Naravno da je za očekivati porast cijene električne energije, kao i već zabrinjavajuće velika ovisnost o uvoznom plinu. Siemens, poznati nuklearni isporučitelj i graditelj svih 17 njemačkih nuklearki, je objavio u rujnu 2011. godine kako prestaje sa gradnjom elektrana na svjetskoj razini i odustaje od zajedničkih planova sa Rosatomom.
U Francuskoj nuklearna energija sudjeluje sa više od 70% u zadovoljenju potreba za električnom energijom. Napravljene su post-Fukushima revizije sigurnosti postojećih reaktora, te se predlažu značajne investicije za poboljšanje sigurnosti na postojećim elektranama. Francuska odlučno nastavlja s nuklearnim programom i izdavanjem licenci za produljeni radni vijek elektrana. Nastavlja se izgradnja reaktora
EPR u Flamanvillu. Francuska također na nivou EU sudjeluje u stres test analizama postojećih reaktora.
Velika Britanija vodi raspravu oko tehničkih i ekonomskih faktora vezanih uz produljenje života Magnox i AGR plinskih rektora, iako će neki sigurno morati ići u trajnu obustavu (npr. Calder Hall). Izgleda da događaji u Fukushimi nisu imali efekta na te političke odluke vezane uz korištenje nuklearne energije.
Italija je svoje nuklearne reaktore ugasila krajem 1980-ih nakon nesretnih zbivanja u Černobilju. Stavovi javnosti prema nuklearnoj energetici su se mijenjali tokom godina, nakon što je talijanska vlada objavila odluku o pokretanju nuklearnog programa. Nakon Fukushime odmah je donešen jednogodišnji moratorij na gradnju nuklearki, a nuklearna opcija ponovno je zabranjena nakon referenduma održanog u srpnju 2011. Iako su stavovi talijanske javnosti izrazito anti-nuklearni, izgleda da ne postoje moralne dileme oko činjenice da je Italija je najveći svjetski uvoznik električne energije (tzv. crna rupa na energetskoj karti) proizvedene u francuskim nuklearnim elektranama. Talijanski elektroprivredni div Enel također ima udjele u različitim nuklearnim projektima u Europi (npr. VVER reaktori u Slovačkoj i Češkoj).
Belgija sa 7 reaktora za sada nema jasnu energetsku viziju. Njezina vlada je 2003. odlučila da nema gradnje novih nuklearnih elektrana, a da će postojeće prestati s radom između 2015. i 2025. godine. U 2009. godini vlada je odlučila produljiti radni vijek tri najstarije elektrane, ali to nije formalno provedeno. Čekaju se zaključci Europske Unije nakon što se završe svi stres testovi.
Finska nastavlja s izgradnjom novog reaktora (EPR, lokacija Olkiluoto). Preliminarna stres test analiza postojećih reaktora (4 reaktora) pokazala je da nema nedostataka na tim reaktorima ni potrebe za neposrednim modifikacijama.
Švicarska posjeduje pet nuklearnih reaktora s udjelom oko 40% u ukupno proizvedenoj električnoj energiji. Ostatak energije proizvodi se u hidroelektranama, a manji dio se uvozi. Prije Fukushime bila je planirana izgradnja još dva reaktora, a nakon Fukushime švicarski je federalni savjet predložio, a parlament kasnije potvrdio, da švicarski postojeći reaktori nastave sa normalnim pogonom do isteka trenutnih licenci, nakon čega se gase bez uvođenja novih jedinica. Time bi se zadnji švicarski reaktor ugasio 2034. godine. Ova odluka je prošla unatoč tome što je švicarska nuklearna regulatorna agencija potvrdila sigurnost švicarskih elektrana u svjetlu novih događanja i što je prijašnji referendum dao zeleno svjetlo za konstrukciju novih jedinica.
Kina je završila reviziju svojih nuklearnih elektrana u pogonu i najavila dodatne sigurnosne mjere i planove za dugoročnu procjenu sigurnosti nuklearnih elektrana. Kineska vlada i dalje podržava nuklearni energetski program. Sigurnosne provjere reaktora u pogonu su provedene i nisu otkriveni nedostaci. Proces provjere sigurnosti 27 reaktora u izgradnji je u tijeku. NR Kina nastavlja dalje s nuklearnim programom.
U Indiji i nakon nesreće u Fukushimi vlada ostaje kod plana da do 2030. godine priključi u električnu mrežu nuklearne elektrane snage 60 GWe. Indijska nuklearna regulatorna komisija formirala je povjerenstvo koje će analizirati sigurnost indijskih nuklearnih elektrana pod utjecajem prirodnih katastrofalnih događaja.
Japan je jedina zemlja na kojoj je za vrijeme Drugog svjetskog rata bilo testirano nuklearno oružje, ali je unatoč tome prihvatio mirnodopsko korištenje nuklearne energije. Početkom 2011. nuklearna energija je sudjelovala sa 30% u proizvodnji električne energije s instaliranom snagom od 47,5 GWe. Planovi su bili podići taj udio na 41% do 2017. godine i konačno na 50% do 2030. godine. Nuklearna energija je imala značajni udio u nacionalnoj energetskoj strategiji Japana, ali je isto tako bilo opravdane zabrinutosti oko učestalih seizmičkih aktivnosti i izdržljivosti nuklearnih elektrana na takve prirodne fenomene. Nuklearna elektrana Kashiwazaki-Kariwa je bila u obustavi 21 mjesec nakon potresa 2007. godine. Potres i tsunami u Fukushimi su bili daleko razorniji i izazvali su kvar na sistemima za sigurnosno hlađenje reaktora nakon čega je proglašena nuklearna opasnost po prvi puta u Japanu. Problemi koji su pratili stabilizaciju reaktora u elektrani Fukushima Daiichi su doprinijeli negativnom javnom mijenju prema nuklearnoj energiji. Od srpnja 2011. više od 80% Japanaca se izrazilo kao anti-nuklearno i bez povjerenja u vladu koja nije bila u mogćnosti pravovremeno i točno informirati stanovništvo o razinama radijacije. Japan je uspio preživjeti ljeto 2011. godine bez učestalih ispada elektroenergetske mreže, iako su se ispadi intenzivirali krajem 2011. godine. U tom periodu se japanska vlada izjasnila o budućoj energetskoj strategiji u skladu sa javnim mišljenjem, a to je smanjenje nacionalne ovisnosti o nuklearnoj energiji. Veliki broj japanskih nuklearnih elektrana je zatvoreno ili u obustavi zbog sigurnosnih pregleda. Zadnji od japanskih reaktora (ukupno 54) Tomari-3 je isključen s mreže zbog tehničkog pregleda 5.5.2012. čime je Japan po prvi put od 1970. godine ostao kompletno bez snabdjevanja električnom energijom iz nuklearnih elektrana. Unatoč prosvjedima nuklearna elektrana Ohi-3 je ušla ponovo u pogon 1.7.2012. godine, a tokom rujna i Ohi-4, zbog vrućih ljetnih mjeseci, iako Osaka traži njihovo gašenje. Japan trenutno uvozi 84% električne energije kako bi namirio svoje potrebe. Japanski premijer Yoshiko Noda najavio je 14. rujna 2012. godine da će Japan do 2030. godine prestati s nuklearnim programom. Iako na prvi pogled to podsjeća na Njemačku odluku o gašenju nuklearnih elektrana, u djelovanju vlada postoje značajne razlike. Naime, japanska vlada je odlučila dovršiti gradnju nekoliko započetih nuklearnih elektrana, ponovo je pustila u pogon dvije nuklearne elektrane nakon nesreće, te će ih još nekoliko pustiti u pogon u skoroj budućnosti. Motivacija u političkoj odluci Node je očito anti-nuklearno raspoloženje javnosti (glasača) koja je izgubilo povjerenje u vladu i elektroprivredu koja upravlja reaktorima.
Južna Koreja ima u pogonu 21 reaktor, a 5 reaktora je u izgradnji. Nemaju promjena u programu razvoja i izgradnje nuklearnih elektrana. Nakon što su napravljene revizije sigurnosti, nisu konstatirani nedostaci na postojećim reaktorima. Nuklearnoj sigurnosti se posvećuje posebna pažnja. Velika sredstva su izdvojena za daljnje unapređenje sigurnosti nuklearnih elektrana.
Ujedinjeni Arapski Emirati ulaze u nuklearni program. Plan im je izgraditi 4 nuklearna reaktora. Prva nuklearna elektrana trebala bi ući u pogon 2017. godine. Zbog nesreće u Fukushimi nisu odustali od nuklearnog programa.
Sjedinjene Američke Države imaju najveći broj nuklearnih elektrana u pogonu (104), a u izgradnji je jedna nuklearna elektrana. U SAD-u je nesreća u Fukushimi utjecala na nastavljanje pogona postojećih nuklearnih elektrana. Izdavanje licenci za poduljenje životnog vijeka elektrana se nastavlja i niti jedna elektrana nije zatvorena zbog sigurnosnih razloga. Nuklearna regulatorna komisija SAD-a (US- NRC) provela je inspekciju svih 104 postojeće elektrane i zaključila da su one sigurne, uz dodatne preporuke nekim elektranama za poboljšanje sigurnosti. Od 104 jedinice koje su pregledane, 91 radi na najvećem sigurnosnom nivou te one nisu morale poduzimati nikakve sigurnosne mjere, dok je 8 njih moralo poduzeti korake za ublažavanje minornih sigurnosnih problema. Ostale tri elektrane su morale poduzeti ozbiljnije sanacije problema povezanih sa sigurnošću. Također je US-NRC kreirala intenzivni program (90 dana) identifikacije kratkoročnih lekcija naučenih iz nesreće u Fukushimi, a konačni izvještaj je izdan u srpnju 2011. godine. Zaključeno je da je regulatorni okvir US-NRC-a ispravan, da su događaji slični Fukushimi malo vjerojatni i da bi se njihovi hipotetski destruktivni efekti mogli sigurno ublažiti. Također je zaključeno da je sasvim opravdano nastaviti na normalnim radom i licenciranjem nuklearnih elektrana bez da se time nameće rizik na zdravlje ljudi. Izvještaj je identificirao između ostalog i određeni broj sigurnosnih procedura koje treba unaprijediti, racionalizirati i modernizirati kako bi se na međunarodnoj razini harmonizirao veliki broj specifičnih sigurnosnih kriterija. Tu je posebno istaknuta važnost obrane po dubini i ispravno definirane projektom predviđene najveće kvarove sa dodanom razinom sigurnosti. Među specifičnim preporukama US-NRC-a koje se tiču postojećih elektrana posebno se ističu:
- ponovna evaluacija najvećih kvarova predviđenih projektom (engl. DBA accidents) koristeći nove podatke o potresima i poplavama
- ublažavanje posljedica gubitka napajanja elektrane
- pojačavanje strukturne otpornosti ventila u BWR elektranama sa Mark I i Mark II kontejmentima
- poboljšanje kontrole vodika i njegovo smanjivanje unutar kontejmenta i drugih zgrada
- poboljšanje sigurnosti u hlađenju istrošenih gorivnih elemenata
- pojačanje programa za hitne intervencije.
Pitanje budućnosti nuklearne energije postavlja se nakon nesreće na elektrani Daiichi u Fukushimi. Neovisne stručne komisije ne dovode u pitanje osnovne koncepcije tih i današnjih elektrana, iako je sigurno da će određena poboljšanja za specifične uvjete biti preporučena. Sasvim sigurno da će se nesreća na elektranama Fukushima analizirati idućih mjeseci i dulje i da će se određene spoznaje ugraditi u postojeće i buduće nuklearne elektrane, kao što je to bilo nakon nesreće na elektrani TMI. Koje će to nove mjere biti prerano je sada nagađati. Možda će postati jasno i prihvatljivo da je nužna obvezna međunarodna regulativa popraćena inspekcijama koju bi morao zadovoljiti svaki nuklearni objekt iz kojeg mogu proizaći prekogranični učinci u slučaju teške nesreće. Nacionalne ili internacionalne interventne jedinice za stručnu pomoć mogle bi biti korisne pri ozbiljnim kvarovima.
Danas je energetska situacija drugačija no što je bila prije 20-30 godina. Suočeni smo s klimatskim promjenama koje traže hitno prestrukuriranje energetske proizvodnje i potrošnje radi smanjenja emisija stakleničkih plinova, te se nuklearna energija nameće kao neizbježno rješenje. Sami obnovljivi izvori ne mogu na vrijeme zamijeniti fosilna goriva. Ni nuklearna fuzija ni izdvajanje ugljičnog dioksida (CCS) u fosilnim elektranama nisu na vidiku. Doprinos nuklearne energije fisije u zamjeni fosilnih goriva značajan je već sada s doprinosom od oko 14% u svjetskoj proizvodnji električne energije. Nuklearna fisijska energija je nesumnjivo jedini razvijeni izvor energije koji može u sljedećim decenijima proizvoditi velike količine energije bez emisije ugljičnog dioksida. Konsekventno, nuklearna energija, zajedno s obnovljivim izvorima čini bitnu komponentu energetskih strategija razvijenih zemalja na Zapadu i na Istoku.
Energetske nuklearne elektrane grade se tek nešto više od 50 godina, pa se još uvijek radi o izvoru koji se razvija. Razvijaju se i poboljšavaju u tehnologiji, ekonomici i utjecajima na okoliš i elektrane na fosilna goriva premda su u pogonu nekoliko puta duže. No, dok elektrane na fosilna goriva izlaze iz upotrebe, fisijske nuklearne elektrane nude se čovječanstvu kao ekološki prihvatljiv izvor energije za tisuću godina i dalje. Nije zamislivo da bi čovječanstvo tu šansu odbacilo. U toj dugoročnoj perspektivi već u ovih prvih pedesetak godina načinjen je ogroman tehnički napredak u nuklearnoj sigurnosti. Sasvim sigurno da taj razvoj neće stati, o čemu svjedoče intenzivni međunarodni napori na tzv. Generaciji IV nuklearnih elektrana koje bi trebale ulaziti u pogon za kojih dvadesetak godina. Interesantno je i poučno pogledati izniman tempo kojim se poboljšavala nuklearna sigurnost u toku proteklih pedesetak godina. Sigurnost nuklearnog reaktora može se izraziti vjerojatnošću taljenja reaktorske jezgre. Analizom učestalosti inicirajućih kvarova koji se kombinacijom nepovoljnih okolnosti mogu razviti u teške kvarove, za razdoblje 1969-1974, došlo se do godišnje vjerojatnosti topljenja jezgre od 10-4 do 10-3, bliže višoj vrijednosti. Američka državna analiza WASH-1400, iz 1975. godine, te studija Američkog Fizikalnog Društva iste godine su detaljne rane analize nuklearne sigurnosti. Jedno topljenje jezgre na reaktoru elektrane TMI (bez Černobila kao reaktora irelevantnog za zapadnu reaktorsku tehnologiju) u 10000 reaktor-godina pogona do 2005. godine potvrđuje procjenu. Brojna poboljšanja sigurnosti na lakovodnim reaktorima
PWR i BWR tipa već u pogonu, primijenjena nakon nesreće na TMI elektrani smanjila su vjerojatnosti taljenja jezgre za 6 odnosno 8 puta. Analiza inicirajućih dogadjaja u godinama 1980-1982. dala je vjerojatnost taljenja jezgre oko 1,5•10-4/god i zatim 10-4/god za sredinu osamdesetih godina prošlog stoljeća. No, projekti novih reaktora izvedeni u osamdesetim godinama prošlog stoljeća mogli su ugraditi rezultate sigurnosnih studija i analiza i postići veliko smanjenje vjerojatnosti taljenja jezgre. Tako je izračunata godišnja vjerojatnost taljenja jezgre reaktora Sizewell B u Velikoj Britaniji (u pogonu od 1995. godine) smanjena na 1,1•10-6. Slične, gotovo sto puta manje vrijednosti nego u osamdesetim godinama imaju i drugi novi projekti kao američki AP600 i AP1000 ili francusko-njemački projekt PWR reaktora EPR (gradi se u Finskoj na lokaciji Olkiluoto i u Francuskoj na lokaciji Flamnville). Poboljšane zaštitne zgrade smanjuju godišnju vjerojatnost da pri tom najtežem kvaru
radioaktivnost izađe u okoliš još za dva do tri reda veličine. Uz ova poboljšanja nesumjivo je da će elektrane koje će ulaziti u pogon iza dvadesetih godina ovog stoljeća biti još sigurnije. Nedvojbeno će tome doprinijeti i spoznaje koje će se dobiti analizom nesreće na elektranama Fukushima.
Preliminarne analize sigurnosti nuklearnih elektrana provedene nakon nesreće u Fukushimi nisu otkrile nedostatke koji bi zahtijevali obustavu rada. Obustave, poput onih u Njemačkoj i Japanu, rezultat su političkih odluka. Analiza tehničkih pitanja koja proizlaze iz nesreće u Fukushimi pridonijet će poboljšanju sigurnosti postojećih i budućih elektrana. Iako konačne analize sigurnosti i testova opterećenja svih nuklearnih elektrana nisu završeni na osnovi preliminarnih rezultata i stavova država koje koriste nuklearnu energiju valja očekivati da neće doći do zastoja u daljnjem razvoju nuklearne energetike.