Poznaj atom

Dwa lata po tsunami - lekcja Fukushimy

Poniedziałek 11 marca 2013

Po awarii w elektrowni jądrowej w Fukushimie wrócił temat bezpiecznego przetwarzania energii w reaktorach nuklearnych. Wielu zadaje sobie pytanie czy konstruktorzy wyciągnęli wnioski z tamtej tragedii i czy obecnie budowane elektrownie jądrowe oparłyby się trzęsieniu ziemi i olbrzymiej fali tsunami, jakie nawiedziły wówczas Japonię. Mówi się o tym również w Polsce, chociaż wiadomo, że nasz rejon jest bezpieczny sejsmicznie, a na polskim wybrzeżu nie występuje zjawisko tsunami.

Wydarzenia w Fukushimie wykazała, że rząd japoński, komisja bezpieczeństwa jądrowego oraz przedsiębiorstwa energetyczne nie były dostatecznie przygotowane na wypadek ciężkiej awarii. W odpowiedzi na nią utworzono nową komisję bezpieczeństwa, która obecnie opublikowała planowane wymagania wobec elektrowni jądrowych w Japonii. Obejmują one zaostrzone wymogi w zakresie odporności na katastrofy naturalne, takie jak w marcu 2011 roku, a także na działania terrorystyczne z uderzeniem samolotu włącznie.

Wały chroniące przed tsunami będą wyższe, a budynki elektrowni zostaną uszczelnione na wypadek powodzi. Przy rozpatrywaniu ryzyka trzęsienia ziemi, wymagania też będą wyższe – dla stwierdzenia, czy uskok sejsmiczny jest aktywny, trzeba będzie sięgać wstecz na przeciąg 120 000 lat, zamiast jak dotąd na 10 000 lat. Dodatkowe środki bezpieczeństwa mające zapewnić awaryjne chłodzenie reaktora, to mobilne generatory elektryczności, pewne źródła wody chłodzącej i niezawodne metody wtryskiwania wody do reaktora. Zdaniem komisji, będzie to wystarczające dla uchronienia elektrowni jądrowych przed ciężkimi awariami*.

Zakładając jednak, że wszystkie powyższe systemy zawiodą i rdzeń uległby stopieniu, operatorzy powinni dysponować wystarczającymi środkami by ochłodzić obudowę bezpieczeństwa i obniżyć w niej ciśnienie. Inaczej mówiąc należy zapewnić szczelność budowy i zapobiec uwolnieniu produktów rozszczepienia na zewnątrz. Jednym z możliwych rozwiązań jest np. filtracyjne wentylowanie obudowy. Jeśli jednak mimo to stopiony rdzeń wypłynie ze zbiornika reaktora, to operatorzy winni mieć system wtrysku wody by chłodzić wysoce radioaktywny i wytwarzający ciepło materiał rdzenia w rejonie pod zbiornikiem reaktora. W najnowszych konstrukcjach reaktorów służy do tego celu tzw. „chwytacz rdzenia”, który należy zainstalować dodatkowo w starszych blokach japońskich.

Jednym z najbardziej niebezpiecznych procesów w Fukushimie były wybuchy wodoru, które zniszczyły budynki i spowodowały ucieczkę radionuklidów. Można ich było uniknąć przez zastosowanie układów rekombinacji wodoru, czyli kontrolowanego łączenia wodoru z tlenem. W elektrowni w Fukushimie były takie układy, ale wymagały one energii elektrycznej i stały się bezużyteczne w sytuacji całkowitej utraty zasilania. W przyszłości wszystkie bloki jądrowe w Japonii będą miały pasywne układy rekombinacji, które nie potrzebują zasilania elektrycznego. Zostaną one rozmieszczone wewnątrz obudowy bezpieczeństwa i w budynkach reaktorów. Wiele elektrowni jądrowych w Japonii już teraz instaluje takie zabezpieczenia.

Powyższe rekomendacje są wynikiem uwzględnienia międzynarodowych wymagań i doświadczeń operatorów elektrowni jądrowych w różnych krajach. W kolejnym etapie mają zostać poddane pod publiczną dyskusję, a w lipcu wydane w ostatecznej wersji, jako prawnie obowiązujące w Japonii.


Warto zauważyć, że reaktory III generacji, które planuje się zainstalować w polskich elektrowniach jądrowych spełniają nowe standardy ustalane przez Komisję Bezpieczeństwa w Japonii. I niezależnie, od kogo w przyszłości kupimy reaktory będą w ich konstrukcji uwzględnione wszystkie wnioski wciągnięte z „lekcji Fukushimy”.

Można jeszcze raz powtórzyć, że będą odporne na trzęsienie ziemi większe niż w Fukushimie, a budynki ważne dla bezpieczeństwa zostaną uszczelnione tak, żeby fala powodziowa nie spowodowałaby zalania układów elektrycznych i utraty zasilania. Gdyby główne linie zasilania zewnętrznego zostały zniszczone wskutek trzęsienia ziemi, to awaryjne generatory z napędem Diesla umieszczone w potężnych bunkrach odpornych na powódź i na trzęsienie ziemi dostarczałyby nadal prąd. Gdyby jeden z tych budynków został zniszczony – np. przez atak z użyciem rakiet – to drugi byłby wystarczający do utrzymania bezpieczeństwa elektrowni.

Co więcej - gdyby zniszczono oba budynki z generatorami awaryjnymi, co jest równoznaczne z działaniami wojennymi przeciw elektrowni, to najnowsze reaktory dysponują jeszcze super-awaryjnym zasilaniem, które opiera się wszystkim zagrożeniom zewnętrznym. Można też wykorzystać przewoźne generatory z napędem Diesla. Potężna obudowa bezpieczeństwa złożona z dwóch warstw odpornych na wybuchy wewnętrzne i na uderzenie samolotu z zewnątrz zapewnia trwałe zatrzymywanie produktów rozszczepienia. Jest ona tak szczelna i skuteczna, że nawet w razie stopienia rdzenia zagrożenie poza elektrownią sięga zaledwie na kilometr. A sam rdzeń jest w każdym przypadku zatrzymywany w obudowie.


Groźba wybuchu wodoru jest zażegnana dzięki skutecznym pasywnym układom rekombinacji, zalecanym już przed 15 laty przez europejskich ekspertów a dzisiaj wymaganym przez japońską Komisję Bezpieczeństwa. Zabezpieczenia, które dopiero teraz instalowane są przez japońskich operatorów, we współczesnych reaktorach jądrowych są standardem.

Wszystkie elementy ważne dla bezpieczeństwa są obecnie sprawdzane – już teraz wiadomo, żę wytrzymują maksymalne możliwe obciążenia awaryjne, wysoką temperaturę, ciśnienie, promieniowanie i wilgotność. Proces licencjonowania i realizacji kolejnych bloków przynosi kolejne doświadczenia, które dodatkowo zwiększają niezawodność zabezpieczeń i obniżają koszty ich instalacji.


Dr inż. Wojciech Głuszewski – Instytut Chemii i Techniki Jądrowej

* http://www.world-nuclear-news.org/RS_New_regulations_approach_in_Japan_2102131.html

Podwyższanie wałów zabezpieczających przed tsunami w elektrowni Hamaoka (Fot. Chubu Electric Power Co., CC BY-NC-ND 2.0)
Facebook