Írjon nekünk!

Szeged

Hírzóna

Politika

Sport

Egyetem

Egyetem

A japán atomerőmű-katasztrófa 2. rész + VIDEÓ, FOTÓK

A japán atomerőmű-katasztrófa 2. rész + VIDEÓ, FOTÓK

2011. március 17., csütörtök
A japán atomerőmű-katasztrófa 2. rész + VIDEÓ, FOTÓK

Egy atomkatasztrófa anatómiája

Egyre kritikusabb a helyzet Fukusimában, ahol magyar idő szerint szerda hajnalban ismét tűz ütött ki, ezúttal azonban a négyes blokkban, ami igen veszélyes, mert ugyan a földrengés idején ez a blokk nem üzemelt, de itt jelentős mennyiségű használt fűtőelemet tároltak egy úgynevezett pihentető medencében. De mi is játszódott le Fukusimában a korábbi, 9-es erősségű földrengést követően? Erre ad választ Aszódi Attila, a BME Nukleáris Technikai Intézet igazgatójának összefoglalója. A legfrissebb híradások szerint leállították az atomerőmű hármas blokkjainak hűtésére vizet szállító Chinook katonai helikoptert, miután 15-én, magyar idő szerint 21.45-kor újra tűz ütött ki a Fukusima-Daiicsi atomerőmű négyes számú blokkjánál, amely mintegy 30 perc után kialudt. A vizet azonban továbbra is hordják az erőmű ötös és hatos reaktorára. Ez azonban sziszifuszi munkának tűnik, mivel óránként ötven tonna víz kellene a biztonságos utóhűtési folyamathoz. Az üzemeltető TEPCO cég közlése szerint leállt a négyes blokk pihentető medencéjének hűtőrendszere is, ezért fennáll a lehetősége annak, hogy rosszabbodik a helyzet. Jelenleg fehér füst áramlik ki a 3-as vagy 4-es blokk környékéről. A helyszínt egyelőre nem tudják megközelíteni, így nem tudják ellenőrizni sem a kialakult helyzetet. A fűtőelemek nem a reaktortartályban, hanem a pihentető medencében vannak, és az azt körülvevő épületen a korábbi robbanások következtében két helyen is jelentős sérülés keletkezett, így közvetlenül a légkörbe juthat a radioaktív szennyeződés. A TEPCO közleménye szerint 70% az esélye annak, hogy károsodott a nukleáris fűtőanyag az egyes blokkban, és 30% a kettes számú blokkban. A korábban már közölt tervek szerint láncreakció megakadályozása érdekében helikopterről bórsavat – melynek neutronelnyelő hatásával próbálják megakadályozni az ellenőrizhetetlen láncreakció beindulását – juttatnának a pihentető medencébe, mellyel az ott lévő üzemanyagkazettákat szórják be. Március 16-án, magyar idő szerint 02.00 órakor a Fukusima-Daiicsi atomerőmű hármas blokkja felett fehér füstöt észleltek

A földrengés után

Rendkívül nagy földrengés érte Japánt, melyet jelentős cunami (szökőár) követett. Azóta is – így többek között az atomerőművek üzemzavarainak kezelése közben – több mint húsz hatos magnitúdójúnál nagyobb utórengés következett be, melyek további műszaki problémákat okozhattak. A villamos- és gázhálózat, a vasúti rendszer, a közúti közlekedési utak súlyosan károsodtak. A természeti csapások következtében az atomerőművek terhelése – vélhetően – meghaladta azt a szintet, amit a tervezés során feltételeztek. A Fukusima-Daiicsi atomerőműben a hatból négy darab forralóvizes atomerőmű működött a földrengés idején, ezek automatikusan leálltak, azonban a reaktorokat – a leállítást követően – hosszú távon is hűteni kell. A hűtés következtében nőtt a nyomás a hermetikus védőépületben, ami miatt úgy döntöttek, hogy mind a négy blokkon a védőépületben lévő levegő és gőz keverékének egy részét kiengedik a környezetbe. A fukusimai erőműben összesen hat reaktorblokk van, ezek közül három karbantartáson állt a földrengés idején, melyeken nem tudunk problémáról. A három működő reaktor automatikusan leállt, és elindultak az üzemzavari rendszerek. A reaktorok hosszú távú hűtésében fontos szerepet játszanak az üzemzavari dízelgenerátorok, melyek mintegy egy órán keresztül ellátták feladatukat. A Nemzetközi Atomenergia Ügynökség jelentése szerint azonban kb. 1 órával az események kezdete után a dízelgenerátorok működésképtelenné váltak az erőművet elérő cunami miatt. Ezt követően a Fukusima-Daiicsi atomerőmű 1. és 2. reaktoránál komoly hűtési problémák léptek fel. Nagyjából kilenc órával a földrengés után négy darab mobil dízelgenerátor érkezett a telephelyre, és légi úton továbbiak odaszállítását tervezték. Mivel a helyzet további problémákkal fenyeget, először az erőmű 3 km-es, később a 10 km-es, majd a 20 km-es körzetéből kitelepítették a lakosságot. Az egyes blokkon további nyomásnövekedést érzékeltek a hermetikus védőépületben. Feltételezhető, hogy a hermetikus téren belül a reaktor hűtőrendszere megsérülhetett. További jelentések érkeztek arról, hogy a telephely környékén a környezetben a normál szintnél magasabb jód- és cézium aktivitást találtak. Ez arra utal, hogy a reaktorban üzemanyag pálca vagy pálcák megsérülhettek, és egyes hírekben kisebb-nagyobb mértékű üzemanyag olvadásáról is beszélnek.

Reaktorok hűtés nélkül

Ha a reaktor hűtését nem tudják hosszú távon biztosítani, és nagymértékű zónaolvadás következik be, akkor ez számottevő hidrogénfejlődéshez vezethet és a hermetikus védőépület sérülése sem kizárható. Ez komolyabb kibocsátást eredményezhet, de ennek európai kihatása nem lehet. A szombati robbanás során vélhetően a reaktorban lévő üzemanyag burkolat egy része túlhevült, melynek következtében a vízgőzzel lezajlott reakcióban hidrogén keletkezett. A hermetikus védőépület lefúvatása során ez a hidrogén berobbanhatott, és megrongálta a hermetikus tér fölötti reaktorcsarnokot, de – a japán hivatalos közlések szerint – az elsődleges hermetikus védőépület nem károsodott. A reaktorokban igen alacsony a vízszint, ezek pontos állapotát nem ismerik, a reaktor vízszintről csak egy ideiglenes áramellátással rendelkező rendszeren keresztül vannak információik. Ezért próbálják most helikopterekkel odahordott, valamint tengervíz beszivattyúzásával tovább hűteni a blokkok belsejét. Olyan nagyságú és hatású nukleáris baleset, mint ami 1986-ban Csernobilban történt, itt teljességgel kizárt. Az érintett japán atomerőművek forralóvizes reaktorok (BWR), melyekben nincs grafit, így nagy kiterjedésű tűz nem lehetséges. A reaktorok leállítása óta az elszállítandó maradékhő jelentősen lecsökkent, így ha van áram a telephelyen és be tudnak juttatni hűtővizet, a hűtés megoldható.

A leállt reaktorokat is hűteni kell

Az atomreaktorok leállítása után sem szűnik meg az üzemanyagban a hőtermelés a hasadóanyagban lévő hasadási termékek bomlása miatt. A reaktor leállítása pillanatában a hőteljesítmény a névleges érték 7-8%-a, ami körülbelül 4 óra elteltével 1% alá, 2 nap után pedig 0,5% alá csökken. Ennek a hőnek az elvonása csak úgy lehetséges, ha az üzemzavari hűtőrendszerek vizet juttatnak a reaktorba, vagy hőcserélőkön keresztül a hermetikus védőépületből elszállítják a hőt. Az egyik legfontosabb alapelv szerint egy atomerőművet akkor tekintünk biztonságosnak, ha belőle nem kerül ki a környezetet meg nem engedhető mértékben szennyező radioaktív anyag. Az erőmű felépítéséből következik, hogy a normális üzem során ilyen kibocsátás nem történhet. Nem zárhatók ki azonban üzemzavarok, amelyek során a reaktor hermetikussága megsérül, és emiatt radioaktív anyagok kerülhetnek ki belőle. A várhatóan fellépő nyomások és kiszabaduló anyagtömegek miatt egy közönséges épület nem lenne képes ezeket lokalizálni. Ezért írták elő, hogy minden atomerőművi reaktort egy konténmenttel (védőburkolattal) kell körülvenni, amely a várható nyomásoknak ellenállva a radioaktív anyagokat lokalizálja, és így a környezet megvédi. A legnehezebb helyzetben lévő Fukusima-Daiicsi 1. blokk 1971-ben lépett üzembe, a forralóvizes reaktorok BWR/3-as sorozatának egyik első darabja (mai definíciónk szerint egy második generációs reaktor). A reaktortartályt egy acél konténment tartály veszi körül (ez a hermetikus védőépület első védvonala), amelyet egy betonszerkezet vesz körül (ez a hermetikus védőépület második védvonala). Ezeket arra méreteztek, hogy a reaktor hűtőrendszerének sérülése esetén is bent tartsák a radioaktív gőzt. Ilyen esetekre nagy mennyiségű víz található a hermetikus védőépületben, ahova csöveken keresztül bejut a kiszabadult gőz, és ott kondenzálódik, ezzel csökkentve a hermetikus védőépületen belüli nyomást. Ha az üzemzavari hűtőrendszerek működnek, ebből a térrészből a hőt el tudják szállítani. Mivel az üzemzavari dízelgenerátorok a földrengést követő cunamiban megsérültek, ez a biztonsági funkció vélhetően nem állt rendelkezésre, emiatt nem tudták a hermetikus tér nyomását a szükséges korlátok között tartani ellenőrzött lefúvatás nélkül. A forralóvizes reaktor működéseA Fukusima-Daiicsi atomerőmű blokk sematikus rajza (1) reaktortartály; (2) üzemanyag-kazetták; (3) reaktor hűtővíz; (4) vízszint a reaktorban; (5) frissgőzvezeték; (6) főgőzszelep; (7) turbina; (8) generátor; (9) kondenzátor; (10) tápszivattyú; (11) tápvízvezeték; (12) hermetikus védőépület acél fala; (13) hermetikus védőépület első beton fala; (14) hermetikus védőépület külső beton fala; (15) reaktortartály üzemzavari lefúvató vezeték; (16) reaktortartály üzemzavari lefúvató szelep; (17) vizes akna; (18) konténment lefúvató vezeték; (19) konténment lefúvató szelep; (20) reaktorcsarnok; (21) pihentető medence A rendszer működését mutatja – erősen leegyszerűsítve – a sematikus ábra. A normál üzemben az (1) reaktorban megtermelt gőz az (5) jelű vezetéken jut el a turbinába, ahol munkát végez és meghajtja a (8) generátort. A turbinából kilépő gőz a (9) hőcserélőben (kondenzátorban) lecsapódik, majd ezt a (10) tápszivattyú juttatja vissza a reaktortartályba. Az érintett japán reaktorok forralóvizes (BWR) típusúak, így a paksi atomerőműben alkalmazott technológiától eltérően itt nincs primer és szekunder kör: a reaktorban gőz keletkezik, ami közvetlenül a turbinára áramlik. Amikor a földrengés bekövetkezett, az automatika a Fukushima-Daiichi 1. reaktort is leállította: a (6) főgőzszelep bezárt, a (7) turbina leállt. Mivel itt a szabályzórudakat elektromágnes tartja kiemelt állapotban, vészleállás esetén ezek automatikusan leereszkednek a fűtőrudak közé, megszakítva ezzel a láncreakciót. A keletkező hőt ilyenkor úgy lehet elszállítani a reaktorból, hogy a névleges üzeminél jóval kisebb mennyiségű gőzt a (22) üzemzavari hőcserélőkön keresztül kondenzálják, majd a (23) üzemzavari tápszivattyún keresztül juttatják vissza a reaktorba.

A katasztrófa anatómiája

A reaktorok a földrengést követően azonnal, automatikusan leálltak, és megindult a vészforgatókönyv szerinti utóhűtés. Mivel a telephely leszakadt a külső villamos hálózatról, a biztonsági rendszerek működtetéséhez rendben elindultak a dízelgenerátorok, a fenti hűtési funkció megindult. A telephelyet elérő extrém cunami azonban egy óra elteltével tönkretette az üzemzavari dízelgenerátorokat. A dízelek kiesése, az áramellátás megszűnése az üzemzavari hűtés meghiúsulásához vezetett. Ez nagyon súlyos esemény egy atomerőműben, hiszen az üzemzavari hűtőrendszereket redundánsan (megtöbbszörözve) építik be, ezeknek egyszerre történő tönkremenetelével nem számolnak a biztonsági elemzésekben. Itt vélhetően az óriási erejű földrengés, majd a nagy cunami mint két erős, közös okú hiba vezetett a redundáns biztonsági rendszerek működésképtelenségéhez. Nem lehet jelenleg tudni, mi okozta az összes dízelgenerátor egyidejű tönkremenetelét; ezeket a rendszereket ezen a telephelyen kötelező volt cunamira méretezni, így feltételezhető, hogy a méretezési alapban szereplőnél nagyobb vagy más jellegű terhelések léptek fel. A külső áramellátás hiányában a hűtés nem lehetetlen, de sokkal bonyolultabb. Az ábrán (15) jellel szereplő vezetéken keresztül a reaktorban keletkező gőz a (17) medence vizében kondenzálható. Ez hosszú távra biztosítja a hűtést, azonban ezen a módon a reaktorban termelt hő ugyan kikerül a reaktortartályból, de a hermetikus védőépületen ((12) és (13) jelű szerkezet) belül marad. Ez vezethetett oda, hogy a hermetikus térben egy idő után a gőznyomás túl magas értékre nőtt, ami már veszélyeztette a (12) acél fal épségét. Ezért dönthetett úgy az üzemeltető, hogy csökkenti a hermetikus téri nyomást. Erre a (18) vezetéken keresztül a (19) lefúvató szelep nyitásával nyílik lehetőség. Mivel a reaktor hűtővizében mindenképpen van radioaktivitás, ez a lefúvatás feltétlenül radioaktív kibocsátással járt. Feltételezhető, hogy a március 13., szombati robbanás akkor következhetett be, amikor a (18)-(19) lefúvatórendszeren keresztül a gőz a környezetbe távozott a hermetikus térből, és a gőzben lévő hidrogén keveredett a levegőben lévő oxigénnel. A néhány interneten elérhető videó és fényképfelvétel, valamint a japán kormány hivatalos közleménye alapján vélelmezzük, hogy a robbanás nem a (12) hermetikus védőépületi falon, és nem a (14) külső betonfalon belül, hanem az ábrán (20) jellel szereplő reaktorcsarnokon belül következhetett be A robbanás során tehát a (20) reaktorcsarnok fala dobódhatott le. Mivel ebből a csarnokból kezelik a kiégett kazetták (21) pihentető medencéjét, a robbanás a pihentető medencében tárolt üzemanyag sérülését is okozhatta.

Összeállította: Illés Tibor

Az előző részben: A japán atomerőmű-katasztrófaA következő részben: Óvintézkedések és hatásokForrás:BME Nukleáris Technikai IntézetOrszágos Atomenergia HivatalA fukushimai probléma:
cunami Japán Fukusima-Daiicsi atomerőmű Aszódi Attila atomreaktor BME Nukleáris Technikai Intézet japán atomerőmű-katasztrófa atomerőmű-katasztrófa Nemzetközi Atomenergia Ügynökség

Ez is érdekes lehet

Vágólapra másolva!

Portfóliónk minőségi tartalmat jelent minden olvasó számára. Egyedülálló elérést, országos lefedettséget és változatos megjelenési lehetőséget biztosít. Folyamatosan keressük az új irányokat és fejlődési lehetőségeket. Ez jövőnk záloga.

© 2024logo