Írjon nekünk

Egyetem

Fukusima nem Csernobil – 1. rész

Ez a tartalom archív! A cikkben szereplő információk a megjelenés óta megváltozhattak.
/var/www/szegedma.hu/web/stab/illestibor.jpg

Megjelent:

A japán atomkatasztrófa háttere

A Japánt érintő nagyerejű földrengés és a hatalmas cunami után a világot talán még jobban sokkolta az a nukleáris baleset, ami Fukushimában történt. Sokan „új-Csernobilt” kiáltottak és megkongatták az atomenergia-felhasználása feletti vészharangot. A japán balesetről, és hatásairól az SZTE Energia Szabadegyetemen Aszódi Attila, a BME Nukleáris Technikai Intézetének igazgatója tartott előadást.

2011. március 11-én helyi idő szerint 14.46-kor Honshutól keletre 9,0-es földrengés rázta meg Japánt, ami a valaha mért negyedik legerősebb volt az 1960-as chilei (9,5), az 1965-ös alaszkai (9,2) és a 2004-es szumátrai (9,1) mögött. A rengés következtében mintegy 120 km3-nyi víztömeg mozdult meg, nagyjából 5 méteres szintmozgással. A cunami a partokhoz érve a sekély vízben megemelkedett, és 40 km/h-s sebességgel, 13-15 méteres magassággal zúdult rá Japánra.
A földrengés előtt már napokkal kisebb előrengéseket tapasztaltak, azonban semmi nem vetítette előre egy ilyen nagymértékű katasztrófa árnyékát, hiszen a felkelő nap országában szinte napi természetességűek a földmozgások. De az elemi erejű vízfallal már nem tudtak mit kezdeni, holott a szigetországban több cunami-óvóhely is a lakosság rendelkezésére állt, és a riasztási szintet is a modern technikának köszönhetően 30-ról alig 2 perc alá sikerült levinniük. Volt olyan óvóhely, ahová a harmadik emeletig is becsaptak a hullámok, több tucat ember halálát okozva.

A földrengések igazi pusztító erejét a vízszintes irányú gyorsulások jelentik. Ha ezekre a hatásokra nincsenek méretezve az épületek, károsodhatnak, ledőlhetnek, megsemmisülhetnek. Hazánkban a földrengések nem gyakoriak, azonban Japán földrajzi adottságait tekintve is igen veszélyes zónában fekszik, ahol a Csendes-óceáni lemez benyomul az ázsiai alá.
A japánokat és a világot is meglepte, hogy a 9,0-es erősségű földmozgás ezúttal szokatlanul hosszú, közel három perces volt, melynek során a vízszintes gyorsulás elérte a 2,7g-t. A fő rengést több mint 1500 utórengés követte, több közülük meghaladta a 7-es erősséget is. Magyarországon ilyen erejű földmozgás esetén alig maradna állva épület, de Japánban ez nem okozott akkora problémát, hiszen ez úgynevezett számított környezeti problémaként él együtt az emberekkel.
Gyakoriak a közepes erősségű rengések, így a japánok igen felkészültek mind emberileg, mind pedig technikailag a katasztrófa hatásainak mérséklésére. Mégis hogyan fordulhatott elő a 2011-es fukushimai nukleáris baleset?

Minden a méretezésen múlik

„A mérnököktől mindenki konkrét számokat vár” – hangsúlyozta a BME Nukleáris Technikai Intézetének igazgatója. „Nekünk pontosan meg kell mondani mi mennyi, mekkora. Ebben a szakmában nincsen TALÁN, vagy HA, itt minden a méretezésen múlik. A tervezőknek a múltbeli eseményekből kell következtetniük a jövőbeni történésekre.”
A japán erőműveket a földrajzi adottságoknak és az elfogadható kockázatoknak megfelelően méretezik, és nem volt ez másként a fukusimai létesítmény esetében sem. Egyik legalapvetőbb biztonsági szabály, hogy az erőművek több pontján elhelyezett vízszintes gyorsulásmérők 0,1g felett azonnal kezdeményezzék a nukleáris folyamat leállítását. Ez az összes japán erőmű esetében a rengést követő másodpercekben meg is történt. Fukusimában a gyorsulásmérők a 3-as blokk esetében 0,517g-t, míg a 6-os esetében 0,44g-t mértek. Ezek némiképp meghaladták illetve megközelítették a méretezési határokat, azonban fizikai károsodás ekkor még nem következett be.

A Fukusima I-es erőmű építésekor az épületek földszintjét – mivel a tengerparton állt – a normál 4,4 m-es tengerszint fölé 5,7 m-rel, nagyjából 13 m-re helyezték. Ezt a történelmi tények, a korábbi cunamik adatai alapján tervezték meg azok a mérnökök, akiktől – Aszódi Attila szavaival élve – mindenki várt egy számot. Az már viszont kérdéses, hogy egy 2008-as tanulmány szerint ezen a területen ezt jóval meghaladó cunamira is lehet számítani. Ezt a jelentést néhány nappal a végzetes rengés előtt tudatták az erőmű vezetésével és a japán kormánnyal. Ekkor azonban már nyilván semmit sem lehetett volna tenni.
A Fukusima II-es telep estében – mivel ez más partszakaszra és később is épült – az előírt magasságok 12 méter fölöttiek voltak, így a rengést követő cunami itt már nem okozott akkora pusztítást.

Üzemszerű vészleállás

A rendben leállt reaktorok utóhűtéséről mindenképpen gondoskodni kell, mivel a nukleáris fűtőanyag önmagát fűtve előbb lassan elforralja maga körül a hűtőközegként használt vizet, majd olvadáspontig hevülve végzetes károsodást, úgynevezett zónaleolvadást szenvedhet.
A rengés hatására Japán országos villamosenergia-rendszere összeomlott, a távvezetékek ledőltek, a fukusimai erőműbe kívülről villamos energia nem jutott el. A vészleállítást követően azonban a biztonsági hűtővízrendszereket energiával ellátó dízelgenerátorok rendben elindultak, mondhatni üzemszerű volt a vészleállás kezelése. Ekkor még a cunami közel egy órányira volt a parttól.

Történelmi csúcson túli cunami

Egy partot érő hatalmas vízfal már a szumátrai rengéskor is megmutatta félelmetes erejét. Nem volt ez másként a szigetországban sem. A 15 méteres cunami több helyen kilométerekre behatolt a szárazföld belsejébe, hajókat, épületeket, autóbuszokat, vasúti szerelvényeket magával sodorva.
A Fukusima I-es erőmű hűtését szolgáló szivattyútelepeket érte legelőször a végzet, ami teljesen lerombolta azokat. Ezt követően a víz nemcsak az olajtartályokat – melyek a nagyteljesítményű dízelgenerátorokat látták el üzemanyaggal – hanem magukat a generátorokat is használhatatlanná tette. A tizenhárom generátorból egy maradt csak olyan állapotban, hogy azt a kárelhárítás során használatba tudták venni. A víz behatolt az erőmű épületeinek földszintjére és az ott található berendezéseket, eszközöket, mérőműszereket hasznavehetetlen romhalmazzá zúzta.
A Fukusima II-es erőmű – más szemléletű tervezésének köszönhetően – már jóval kisebb károkat szenvedett. Egy távvezetékről kapott némi villamos energiát és a más magasságban elhelyezett tizenkét generátorából három épen maradt, melyek tovább szolgáltatták a reaktorok utóhűtését végző rendszerek felé a villamos energiát.

Redundáns rendszerek megsemmisülése

A nukleáris létesítmények tervezésekor minden olyan, előre kiszámítható tényezőt figyelembe vesznek, melyek az adott helyen ésszerűen bekövetkezhetnek. Ezekre úgynevezett redundáns rendszereket alakítanak ki, melyek a közös okú hiba esetén is képesek biztonságban leállítani a reaktorokat, majd ezt követően a fűtőanyag maradék hőjét el tudják vezetni, fenn tudják tartani annak hűtését. A fukusimai erőművekben a külső energiabetáplálás megszűnésére a már említett dízelgenerátorok – blokkonként 2-3 egység –, ezek kiesése esetére pedig akkumulátortelepek álltak készenlétben. Azonban ezeket is egy kivétellel megsemmisítette a cunami.

A 2011. március 11-én 14:46-kor bekövetkező földrengéskor az üzemelő reaktorok rendben leálltak, az úgynevezett konténment – a reaktor magában foglaló hermetikus tartály – izolációja megtörtént, a nem biztonságos átvezetéseket a rendszer lezárta, majd a dízelgenerátorok elindultak, az üzemzavari hűtés tökéletesen működött. Ezt követően 55 perc múlva érte el a cunami az erőművet, ami 5,7 m-es szintre volt méretezve. A 15 m-es víz elárasztotta a redundáns rendszereket, a teljes feszültségvesztés miatt a zónahűtések nem működtek.
A reaktorok hűtésére szolgáló víz hőmérséklete vészesen emelkedni kezdett, a gőzt a konténment tartály alatti torusba – gyűrű alakú másodlagos hűtőtérbe – vezették el, ezáltal a nukleáris fűtőanyagon folyamatosan csökkent a vízszint és emelkedett a hőmérséklet. Mintegy 1800°C elérése után a fűtőanyag burkolata a maradék vízzel kémiai reakcióba lépett és nagymennyiségű hidrogéngáz keletkezett.

A Fukusima I-es telep 6 reaktora közül az 5-6-os a földrengés idején leállított állapotban volt, csak az 1-2-3-as blokkok üzemeltek. A 4-es blokkot viszont teljesen kiürítve érte a katasztrófa. Ennek üzemanyagkészlete a konténment tartályon kívüli pihentetőmedencében volt. A hűtés megszűnése ezt a pihentetőmedencét is érintette, ahol a vízszint csökkenésével a hőmérséklet vészesen emelkedni kezdett.

A havária-terv kielégítően működött

A Fukusima I-es telep esetében úgynevezett „teljes feszültségkiesés ” következett be. Ennek számított és elvárható tervszerű kezelése nem volt lehetséges, mert a külső betáplálás napokig nem állt helyre, a dízelgenerátorok üzemképtelenek és végzetesen sérültek voltak, a cunami teljesen tönkretette a tengervizes hűtőrendszert, és késleltette a beavatkozást, mivel nem lehetett hozzáférni a rendszerekhez. Ráadásul a reaktor vezérlőterméből semmit nem tudtak irányítani, és csak néhány paramétert voltak képesek monitorozni.

A nukleáris létesítmények esetében havária esetére is léteznek tervek, melyekkel a végzetes katasztrófa megakadályozható. Elsődleges célként ilyenkor mindig a lakosság megóvása és a sugárzó anyagok ellenőrzött körülmények között tartása, a kibocsátás megakadályozása szerepel.
Fukusimában a teljes külső villamosenergia-betáplálás és ezzel együtt a vészenergiarendszerek megsemmisülése miatt a reaktorok hűtése gyakorlatilag megszűnt. A termelődő igen robbanásveszélyes hidrogéngázt – a szakemberek egyetlen és helyes döntésként – a lefúvatószelepekkel megpróbálták a rendszerből eltávolítani. Vélhetően a nem kielégítően működő szelepek miatt a reaktortér fölé jutott a gáz, ahol a levegővel érintkezve szinte azonnal berobbant. Ez azonban korántsem tekinthető nukleáris robbanásnak, kizárólag kémiainak.

A lakosság kitelepítése szinte azonnal megkezdődött, amit előbb 5, majd fokozatosan 30 km-es körre bővítettek, a sugárzásmérések elkezdődtek, az erőmű megmentésén dolgozókat folyamatosan ellenőrizték, minden egészségügyi határértéket betartva. Néhány esetben ezt a körülmények miatt át kellett lépniük, azonban még ezzel sem okoztak végzetes, visszafordíthatatlan egészségkárosodást senkinek.

Közvetlen tengervizes hűtés

A havária-terv szerint közvetlenül tengervizet juttattak – bár gyakorlatilag kémiai tulajdonságai miatt egyáltalán nem alkalmas reaktorhűtésre – a blokkokba és a 4-es blokk pihentető medencéjébe előbb helikopterekkel, majd vízágyúkkal. A lefúvatott, alacsony radioaktivitást mutató hidrogénfelhő, és a tengerbe visszafolyó víz lakott területeket csak igen csekély mértékben veszélyeztetett. Március 19-re már sikerült nagyobb mennyiségű vizet a hűtésre bejuttatni, így az állandó hőmérséklet-emelkedés megállt, a helyzet stabilizálódott.
A telepen folyamatosan sikerült helyreállítani a villamosenergia-ellátást, a pihentető medencében lassan csökkent a hőmérséklet. A hidrogén robbanássorozat következtében megrongálódott épületek kárfelmérése megkezdődött, a mérőrendszerek egy részét sikerült helyreállítani. Ekkor bizonyosodtak meg arról, hogy ugyan néhány blokkok esetében zónaolvadás történt, azonban a reaktor védőtartálya, a konténment nem sérült meg.

A következő részben: Az atomenergia jelene és jövője Fukusima tükrében.

Kommentek

Egyetem

Szegeden is megtartják a kínai lampionünnepet

Ez a tartalom archív! A cikkben szereplő információk a megjelenés óta megváltozhattak.
/var/www/szegedma.hu/web/stab/illestibor.jpg

Megjelent:

Szerző:

A Konfuciusz Intézet szervezésében.

Tovább olvasom

Egyetem

Világhírű kutatókkal találkozhatnak a Szegedi Tudós Akadémia diákjai

Ez a tartalom archív! A cikkben szereplő információk a megjelenés óta megváltozhattak.
/var/www/szegedma.hu/web/stab/illestibor.jpg

Megjelent:

Szerző:

A Nobel-díjasok és tehetséges hallgatók találkozójára tizenharmadik alkalommal kerül sor.

Tovább olvasom

Egyetem

A szegedi egyetemen is készülnek a Ritka Betegségek Világnapjára

Ez a tartalom archív! A cikkben szereplő információk a megjelenés óta megváltozhattak.
/var/www/szegedma.hu/web/stab/illestibor.jpg

Megjelent:

Szerző:

Február 24-én, a József Attila Tanulmányi és Információs Központban.

Tovább olvasom

Aktuál