Szörnyű csapás érte Japán lakosságát. Nemcsak a földrengés és a szökőár volt pusztító hatású, hanem az atomerőművek ezt követő katasztrófája is félelmet és világméretű rettegést okozott. Ismét megmutatta a vén földgolyó, hogy milyen hatalmas erő rejtőzik a belsejében.
A Japán alatt húzódó tektonikai törésvonal mentén, több száz kilométer hosszan „csupán” 18 centiméterrel mozdultak a földköpeny óriási lemezei. A földrengés epicentruma a tenger alatt volt, és ezért aránylag kis kilengéssel, amplitúdóval megmozgatta a fölötte tornyosuló hatalmas víztömeget. A keletkezett hullám minden irányban terjedt, és ahogyan fokozatosan közeledett Japán partja felé, az óriási fölszabadult energia egyre növelte a hullám amplitúdóját. Kizúdulva a sűrűn lakott partokra, mindent, a házakat, hajókat, gépkocsikat, valamint az embereket könnyedén, illetve pusztítóan elsodort.
A Japán Nukleáris Ipari Fórum (JAIF) utólagos értékelése szerint, a legnagyobb mértékben elpusztított (károsult) Fukusima-Daiicsi atomerőmű mellett a földrengéskor a gyorsulás csúcsértéke 5,07 m/s2 volt, ami meghaladta a tervezés 4,99 m/s2 értékét. Hasonlóan, az utólagos becslés szerint a szökőár (cunami) hullám legnagyobb értéke 23 m volt, ami jóval meghaladta az atomerőmű tervezésekor figyelembe vett 10 méteres értéket. Ebből is látható, hogy az emberiség bármennyire is igyekszik maximális biztonságra törekedni, illetve úgy tervezni, hogy megelőzze a természet szélsőséges pusztítását, a Föld erői nem feltételezett, mindent fölülmúló rombolásra képesek. Jelenleg nagyon is elgondolkodtató és időszerű, nemzetközi szakértői szinten is élénk vitát váltott ki, hogy helyes döntés-e a tengerpartra telepíteni atomerőműveket, nem lenne-e biztonságosabb mélyebben a sziget belsejébe helyezni ezeket az objektumokat.
Atomerőművek Japánban és Európában
Japán gazdasági nagyhatalom, 127 millió lakosával és rendkívülien fejlett iparával hatalmas energiafogyasztó. Tekintettel arra, hogy az ország nem rendelkezik szinte semmilyen nyersanyaggal, a fosszilis energiahordozók (szén, kőolaj, földgáz) is behozatalra szorulnak. Több évtizeddel ezelőtt azért döntöttek az atomenergetika mellett. Nagy hatásfokú és teljesítményű reaktorokkal számos atomerőművet (AE) építettek és helyeztek üzembe. A földrengésig 59 atomreaktor üzemelt és három van építés alatt – az összteljesítményük 48 000 MW, ami az országos áramtermelésnek csak a 35 %-a. Összehasonlításként érdemes megjegyezni, hogy Szlovákiában a két működő atomerőműben (a jászapáti V2 és a mohi MO1) négy reaktor működik és összteljesítményük mindössze 1760 MW. A világon jelenleg több mint 450 nukleáris reaktor működik, Európában 195.
Japánok az effektívebben működő nagy teljesítményű reaktorok mellett döntöttek, mégpedig többségében a General Electric (GE) által tervezett ún. forralóvizes (vízforraló, vagy forrpontos) BWR (Boiling Water Reactor) típusú reaktorokat építették fel és helyezték fokozatosan üzembe. Ezek abban különböznek a nálunk ismert primer és szekunder körös, hőkicserélővel felszerelt ún. nyomottvizes reaktoroktól (Jászapáti, Mohi, Paks, Temelin, Dukovany stb.), hogy csak primer körrel, vagyis egykörös, hermetikusan zárt rendszerrel rendelkeznek és ez által nagyobb a hatásfokuk. A reaktor tartályban, az aktív zónában a hűtés (hőelvezetés) és a moderálás (neutronok lassítása) szerepét betöltő könnyű víz közvetlenül gőzzé válik, majd meghajtja a turbógenerátort, amely áramot termel. Az elhasznált gőzt kondenzátorral lehűtik, és így a vizet visszavezetik a reaktor aktív zónájába. A hűtőközeg a fűtőelemek üzemanyag-pálcái (több, cirkóniummal burkolt dúsított urán 235, vagy plutónium 239 pálca kötege alkotja a fűtőelemet) között áramlik és vezeti el a neutronok általi maghasadáskor keletkezett hőt. A fűtőelemek (kazetták) között vannak a ki-be mozgatható neutronelnyelő maghasadást irányító szabályzó rudak (általában bóracélból). A BWR reaktorokban kb. 100 fűtőelem van, ami kb. 140 tonna hasadóanyagot jelent (U235, vagy Pu239). Itt érdemes megjegyezni, hogy a fűtőelem-burkolat sérülésekor (pl. megolvadás is) a gőz radioaktivitása a megengedettnél magasabbra nőhet a gázhalmazállapotú és szilárd hasadási termékek (hasadványok-fragmantumok) miatt. A forralóvizes reaktorok sokkal kisebb nyomás mellett üzemelnek, mint a nyomottvizesek, és az eddigi gyakorlat szerint biztonságosak, alacsony a mag meghibásodása, de természetesen kockázattól sem mentesek.
A japán BWR típusú reaktorokat 1971-ben helyezték üzembe és élettartamuk negyven évre szólt. Működésüket az elmúlt hónapokban hosszabbították meg további tíz évre. Az aktív zónát tartalmazó reaktortartályt háromszoros hermetikus védőburkolat (konténment) veszi körül: 1. acélból készült védőépület, 2. belső védőépület betonfala, 3. külső védőépület beton fala. Ezért ezeknek a reaktoroknak BWR/3 a jelölésük. Az acél védőépületben vizes akna van, amelybe üzemzavar esetén lefújható és lehűthető a reaktortartály túlnyomásos gőze. Ebből a térfogatból az üzemzavari szelepen keresztül kifújható – túlnyomás esetén – a fölösleges gőz a szabadba is. A külső beton védőépület ürege ún. száraztartály, amely fölött helyezkedik el a reaktorcsarnok. Ebben van a kiégett (elhasznált) fűtőelemek – hasadványok plusz a még megmaradt urán vagy plutónium – vízzel teli pihentető medencéje. Tudniillik: a fűtőelem-csere után még hosszú ideig hűtéssel kell elvezetni a maradékhőt, valamint meg kell várni míg „kihalnak” a rövid életű radioizotópok (bomlásukkal-sugárzásukkal szintén hő keletkezik).
Japán keleti partjain négy AE-telep van: északon az Onagawa (3 db. BWR), majd a Fukusima 1 – Daiicsi (6 db. BWR), Fukusima 2 – Daini(4 db. BWR) és délre helyezkedik el a Tokai-Daini AE.
A japán baleset
2011. március 11-én bekövetkezett 9-es magnitúdójú földrengés hatására az összes foszilis- és atomerőmű automatikusan leállt. A Fukusima1-Daiicsi AE-ben a hat reaktor közül csak három működött (1-3.), három blokkon pedig a rendszeres karbantartást végezték. A földrengés hatására a villamos hálózat összeomlott és az atomerőművek biztonsági hűtővíz-ellátása is megszűnt. Ekkor a vészhelyzeti vagy üzemzavari dízelgenerátorok áramtermelése és ezt követően az egyes blokkok hűtése rendben megkezdődött. Ötvenöt perc múlva a Fukusima-1 AE telephelyet elérte a pusztító szökőár, amelynek magassága és ereje meghaladta az atomerőművek tervezésénél figyelembe vett biztonsági értéket. A dízelgenerátorok leálltak és az aktív zónák hűtése megszűnt. Ekkor vetették be a különböző vészelhárító megoldásokat és intézkedéseket. Mobil dízelgenerátorokat szállítottak a helyszínre, tűzoltó fecskendőkkel, vízágyúkkal és légi úton helikopterek segítségével próbáltak minden úton, módon nagy mennyiségű vizet bejuttatni a reaktorba, illetve a reaktortartályba és a konténmentekbe. Tengervizet használtak, amibe neutronokat elnyelő bórsavat kevertek, hogy kizárják az ilyen kiszámíthatatlan helyzetben a láncreakció elindulásának még a valószínűségét is (elméletileg elképzelhetetlen, hogy az aktív zónában kialakuljon a kritikus tömeg). A feladat az volt, hogy hűteni, hűteni és hűteni, ami nem teljesen sikerült.
A Fukusima-1 AE 1. 2. és 3. reaktorában a hűtőközeg szintje csökkeni kezdett, mivel az üzem-, illetve hasadóanyag maradékhő-teljesítménye folyamatosan elpárologtatta a reaktortartály hűtővizét. Mindhárom reaktor aktív zónájának fűtőelemei részlegesen szárazra kerültek (a kb. hatméteres kazetták 1-2 méteres része hűtés nélkül maradt egy időre). A TEPCO üzemeltető cég közlése szerint az 1. reaktor zónájának 2/3 része, a 3. blokk 1/3-a és a 2. reaktor aktív zónájának jelentős része (mivel több órán keresztül szárazon maradt) megolvadt. Működés közben az aktív zóna közepén több mint 2000 Celsius fok van. Leállítás után, a maradékhő (remanenshő, maradványhő) miatt még sokáig kell hűteni a blokkot, hogy stabil, szubkritikus állapotba kerüljön. A három reaktor szárazra került fűtőelemei cirkónium burkolatának felületén több mint 1300 fok van. Az ilyen hőmérsékleten a cirkónium heves vegyi kölcsönhatásba lép a vízgőzzel és gyorsított rozsdásodás (oxidáció) megy végbe. Tulajdonképpen a cirkónium fölbontja a vizet és cirkónium-dioxid, valamint hidrogén keletkezik. Ez volt a veszély forrása! Mivel a reaktortartályban oxigén nincsen, ezért a hidrogén jelenléte nem jelentett veszélyt. A probléma ott kezdődött, hogy a reaktor tartályokban rohamosan növekedett a nyomás. Ezért ki kellett fújni a hidrogénnel vegyített vízgőzt először a védő acélköpeny vizes aknájába, majd amikor itt is tarthatatlanná vált a nyomás, a szabályzó szelepen keresztül a gőz a reaktorcsarnokba került. És ekkor következett be a tragédia, mivel a hidrogén a szabad levegőn gyorsan talált magának oxigént. A két elem bizonyos meghatározott arányban robbanásszerűen vegyül és víz keletkezik. 2011. március 12-étől egymás után vegyi (hidrogén) robbanás vetette szét az 1-es, 3-as, majd a 2-es blokk reaktorcsarnokát. Később bebizonyosodott, hogy a 3. és a 2. reaktor külső, azaz harmadik konténmentje is megsérült. Lényegbevágóan fontos tény, hogy eddig egyik reaktortartály sem sérült meg és körülöttük legalább két védőépület, konténment (acél és beton fal) épségben maradt.
Tekintettel arra, hogy a hűtés-kimaradás tartóssá vált, a japán szakembereknek és a vészhelyzetet kezelő TEPCO mentőosztagának újabb komoly problémával kellett szembenéznie. A fölrobbant reaktorcsarnokok kiégett fűtőelemeket pihentető medencéi feltételezhetően meg is sérültek, a hűtőközeg fokozatosan fölmelegedett és részben fedetlenné váltak (elsősorban a 3. blokkban) az üzemanyag elemek, miközben hidrogén keletkezhetett. Ezzel magyarázható a nyugalmi állapotban levő 4. blokkban (a pihentető medence hűtőrendszere megrongálódott) bekövetkezett hidrogénrobbanás is. A pihentető medencékben, ahol jelenleg több ezer kazettát hűtenek, normál esetben a fűtőelemek 7-8 méter mélyen vannak. Így keletkeztek, a környezet sugárszennyezésének újabb forrásai – a radioaktív izotópokból álló hasadási termékek a légkörbe kerültek.
Külön föl kell hívni a figyelmet arra, hogy a legjobban megrongálódott 3. reaktor blokk nemcsak dúsított uránt (U-235, 90%), hanem plutónium (Pu-239) üzemanyagot is tartalmaz. Ehhez annyit kell tudni, hogy a plutóniumnak nemcsak nagyobb az aktivitás, mint az uránnak (rövidebb a felezési ideje), hanem nagyon mérgező anyag is – egy mikrogramm is halálos lehet.
Mivel a reaktorokban az üzemanyag egy része megolvadt, a vészhelyzetben kifújt vízgőzzel, valamint a megrongálódott pihentető medencék fedetlenül maradt kiégett fűtőelemeiből nagy mennyiségű különböző hasadási termék került a környezetbe és főleg a közvetlen környéken magasan a megengedett érték fölé emelkedett a sugárterhelés, illetve a dózisteljesítmény, amit milli- vagy mikroszívertben mérnek (mSv vagy mikroSv, esetleg egy időegység alatt – óra vagy év). Ezért kellett a Fukusima-1 AE 20 km-es körzetében élőket sürgősen kitelepíteni, a 30 km-esben élőket pedig elzárkózásra fölszólítani.
Mi a helyzet nálunk, Szlovákiában?
Szlovákiában és Magyarországon az egy évi természetes eredetű sugárterhelés 3 mSv. Egy röntgenfelvétel dózisa 10 mSv. Az évi dóziskorlát a sugárveszélyes helyen dolgozókra 20 mSv. A baleseti mentésben résztvevők számára megengedett legnagyobb dózis 250 mSv. A legkisebb dózis, amely már halálos lehet 2000 mSv. Az a dózisteljesítmény, amely már gondos kezelés mellet is biztos halált jelent 8000 mSv, vagyis 8Sv.
Pozsonyban, az elmúlt héten az általam megmért átlag dózisteljesítmény 0,07-0,1 mikroSv/óra volt. Egyértelmű, hogy vidékeinken nem kell tartani a túlméretezett sugárszennyeződéstől. Több ezer kilométer távolságra vagyunk a baleset színhelyétől és a jelentések szerint is a légáramlat elsősorban Japántól keletre tart.
A mért hasadási termékek közül az egészségre legártalmasabbak: a radioaktív jód (J-131, beta-sugárzó), amelynek felezési ideje 8 nap, ami azt jelenti, hogy egészségügyi szempontból a lecsengési ideje csaknem három hónap (tízszer felezési idő). A jód a pajzsmirigyben koncentrálódik és ezért a radioaktív izotópja könnyen rákos megbetegedést okozhat. Ezért szokás ilyen helyzetben jódtablettákat szétosztani, mivel ennek bevételével telítődik a pajzsmirigy és megakadályozza a radioaktív jód megkötését. Elsősorban a gyerekeknél hatásos a jód adagolása, egy ENSZ szakcsoport tudományos megállapítása szerint, a felnőtteknél már kevésbé. A túlméretezett jódhasználat egyébként komoly allergiát is kiválthat, ami halálos kimenetelű is lehet. A másik, hasadásból származó veszélyes radioizotóp a cézium (Cs-137, beta), amelynek felezési ideje csaknem 30 év és az emberi szervezetben az izmokban rakódik le, a természetben pedig erőteljesen a gombákban halmozódik fel. A harmadik nagyon káros hasadvány a sztroncium (Sr-90, beta) 29 év felezési idővel – elsősorban a csontokban kötődik és fokozatosan tönkreteszi a vörös vérsejtek termeléséhez szükséges csontvelőt. További, a hasadásból származó káros radioizotópok a tellúr, rubídium, technécium és a gáz halmazállapotú xenon, valamint a kripton.
A földrengés és a szökőár okozta japán atomkatasztrófa elhárítása nagy, a japánokra jellemző szakszerű, szívós és következetes erőfeszítésekkel folytatódik. Természetesen, állandóan résen kell lenni, mert a Fukusima1-Daiicsi atomerőműben végbemenő folyamatok még számos váratlan és az lakosság számára súlyos meglepetéseket okozhatnak. Atomrobbanástól viszont nem kell tartani, a legsúlyosabb baleset az lenne, ha megrongálódnának a reaktortartályok és az ezeket védő konténmentek. Határozottan ki lehet jelenteni, hogy téves, ha valaki ezt a balesetet az 1986-os csernobili katasztrófával hasonlítja össze. Csernobilban, az RBMK reaktorban a mostanihoz hasonló vegyi (hidrogén) robbanás történt, de bent az aktív zóna közepében és levegőbe röpítette a tetejét. Ennek következtében a nagyon gyúlékony grafitba ágyazott csaknem 200 tonna hasadóanyagból (U,Pu) és hasadványokból hat tonna került a légkörbe, amit a légáramlatok szertevittek a világba. A csernobili atomerőműben már nagyon elavult típusú reaktorok működtek.
A japán atomkatasztrófa megrendítette a világot, a tudósok és szakemberek közösségét is. Annak ellenére, hogy nálunk, Európában kicsi az ilyen erősségű földrengésnek a valószínűsége, mégis helyénvaló, hogy az unióban elhatározás születet valamennyi atomerőmű, illetve reaktor működésének felülvizsgálatára, szigorú szakmai ellenőrzésére és biztonságuk további növelésére.
{japopup type=”youtube” content=”http://www.youtube.com//v/_b-2iByqHVI?hl=en&fs=1″ width=”320″ height=”240″ title=”Tsunami”}Videó{/japopup} {iarelatednews articleid=”27598″}
