Már jobban értik, mi történt - a japán atombaleset folyamata képekben

2011.03.26. 16:30

A hatalmas földrengés, a tizennégy méteres vízfal, a felforrósodás és a robbanások ellenére egyben maradt a Fukushima Daiichi atomerőmű Japánban. Az események pontos forgatókönyvét dr. Aszódi Attila, a BME Nukleáris Technikai Intézetének igazgatója mutatta be rengeteg kép és egy fizikai bemutató kíséretében. A szakember szerint a paksi üzemidő-hosszabbítás és az új blokkok építése nem szenvedhet késedelmet a japán események miatt.

Új információ:

Egyre valószínűbb, hogy szivárog az egyik reaktortartály
Még mindig nem sikerült helyreállítani négy reaktorblokk saját hűtőrendszerét a fukusimai atomerőműben, mert a 2-es blokk turbinacsarnokának padlóján nagyon erősen sugárzó víztócsák vannak. Az üzemeltető leszivattyúzza a radioaktív vizet, amely félő, hogy azért szivárog, mert megsérült a 2-es blokk reaktortartálya.

* * *

Két héttel a nagy japán földrengés után is meghökkentő végignézni az alábbi animációt, amelyen néhány előrengést és körülbelül félezer utórengést láthatunk. A Richter-skála szerint 9-es erősségű földmozgás március 11-én, helyi idő szerint 14.46-kor történt. Figyeljük az órát!

 

 

Az utórengések közül körülbelül ötven önmagában is igen nagy rengésnek számított volna Európában (6-6,5-es erősségűek voltak). Japánban ezek nem szokatlanok, de a legnagyobb esemény 9-es értéke még itt is rendkívüli: az ország történelmének legnagyobb földmozgása volt.

A Fukushima Daiichi atomerőművet (Fukushima I.) sem tervezték ekkora földrengésre: a vízszintes talajelmozdulás néhol meghaladta a tervezési értéket. Az erőmű 3. blokkjánál például 0,517 g-s maximális talajgyorsulást mértek a beépített érzékelők, míg a tervezési érték 0,45 g volt (Pakson ez 0,25 g, és az erőmű a legutóbbi közlés szerint is biztonságos a földrengések szempontjából).

Ennek ellenére a japán erőmű része kibírta a földrengést, nem sérült meg a hat reaktorblokk sem. Megszűnt viszont az erőmű áramellátása a nagyfeszültségű hálózatról, mivel a vezetékek leszakadtak, a villanyoszlopok részben kidőltek. Ekkor - annak rendje és módja szerint - a reaktorblokkok leálltak, és működésbe lépett a biztonsági hűtővízrendszer (hogy elvezesse a leállás után egy ideig még termelődő hőt). A biztonsági hűtővízrendszer áramellátását dízelgenerátorok biztosították, amelyek rendben be is indultak. Az erőmű egyik darukezelője meghalt a földrengésben.

Két közeli erőmű, Onagawa és Fukushima Daiini automatikusan leállt a földrengés után, és jelenleg is áll:

Forrás: JAIF
A japán atomerőművek helyzete (részletes leírás itt olvasható)

Ha "csak" ennyi történt volna, akkor lehetséges, hogy az erőmű egy-két napnál tovább nem is szerepel a sajtóban. A földrengés után azonban Japán északkeleti partjai felé rohant az a hatalmas víztömeg, amely szökőárt (cunamit) okozott, az alábbi módon:

 

 

A cunami egész településeket sodort el, a halottak száma több tízezer is lehet. A cunami okozta a Fukushima Daiichi atomerőmű vesztét is. Múltbéli nagy cunamik alapján az atomerőművet úgy tervezték, hogy a maximális vízszint 5,7 méterrel emelkedhessen az üzemi vízszint fölé. Az épületek földszintje még ennél is magasabban volt (10-13 méterrel az üzemi vízszint felett). Mindez nem volt elég: a legutóbbi adatok alapján 14 méteres vízfal érkezett az erőműhöz.

Nézzük meg az alábbi képet! A földrengés előtti felvételen láthatjuk a reaktorblokkok kocka alakú épületeit. Az 1-4-es blokkok közül az 1-es, 2-es és a 3-as működött. A 4-es, illetve a kissé távolabb álló 5-ös és 6-os blokkok leállított állapotban voltak. Ezeken karbantartás folyt, a 4-es blokknál nemrég fűtőelem-csere történt. Előttük, a tengerparton a vízkivételi művek vannak: ezek nyerik a reaktorblokkok hűtéséhez szükséges vizet. Felhívjuk a figyelmet a kép középpontjában lévő két kisebb fehér tartályra.

Forrás: TEPCO

A cunami utáni képen azt láthatjuk, hogy a vízkivételi művek helyén csak törmelék van. A szivattyútelepek elpusztultak, tönkrementek a dízelgenerátorok. Mindezek miatt teljesen megszűnt a hűtés. Az előbb említett két tartálynak már csak hűlt helyét látjuk - ezekben volt a dízelgenerátorok működtetéséhez szükséges gázolaj. Két ember eltűnt a cunami alatt az erőműben. Láthatjuk azt is, hogy három épület romokban áll (az 5-ös és 6-os blokkok ezen a képen nem láthatók, és épek maradtak). Az épületek később robbantak fel. Miért?

Forrás: AFP

Aszódi Attila egy helyben elvégzett kísérletsorozattal mutatta be, mi történik, ha egy fűtőelem, azaz egy üzemanyagpálca hűtés nélkül marad (természetesen már nem sugárzó fűtőelemet mutatott be, és egy elektromos árammal fűtött fémrúddal demonstrált). Vízhűtés hiányában a fém 1300 Celsius-fokig melegedhet (akárcsak a bemutatón bekapcsolt hősugárzó fémszálai). Hogyan vezetett ez robbanásokhoz az erőműben?

Fotó: Hajdú D. András [origo]

Az üzemanyagpálcák felülete cirkóniumból készült. Ez 1200 Celsius-fok felett cirkónium-dioxiddá alakul, miközben hidrogén keletkezik. A hűtés nélkül maradt reaktortartályokban beindult ez a folyamat, és a felgyűlő hidrogén túlnyomást okozott. A blokkokat 4 bar túlnyomásra tervezték, de csak ennek duplájánál, 8 baros nyomásnál döntöttek úgy a japán szakemberek, hogy lefúvatják a gázt, azaz kiengedik a reaktortartályon kívülre. Ám ha a hidrogén megfelelő mennyiségű oxigénnel elegyedik, fel tud robbanni. Ez történt Fukushima Daiichi atomerőmű két blokkjában is.

Március 12-én az 1-es, egy nappal később a 3-as blokkban történt robbanás. A 2-es blokk azért maradt ép, mert időben megbontották a falát, ahol a hidrogén el tudott távozni. A 4-es blokknál a kiégett fűtőelemeket tároló pihentető medence okozta a problémát. Mivel ezekben frissen kiégett üzemanyagpálcák voltak, a hűtés hiányában gyorsan elpárologtatták magukról a tízméteres vízoszlopot, és megindult a hidrogén keletkezése, ami itt is robbanáshoz vezetett.

Forrás: Reuters/Tokyo Electric Power Co.

A blokkok felépítése és pár nappal korábban valószínűsített állapota az alábbi ábrán látható. A nukleáris üzemanyagot tartalmazó reaktortartályt egy hermetikus védőépület, más néven szárazakna vagy konténment veszi körül. Ennek belső falát acél, külső falát beton alkotja. Ez alatt egy tórusz alakú nedves akna helyezkedik el, ahová le lehet buborékoltatni a vízgőzt túlnyomás esetén. A Fukushima Daiichi ugyanis egy forralóvizes reaktor, ahol a melegítendő víz közvetlenül érintkezik a fűtőelemekkel (a paksi erőmű esetében, amely úgynevezett nyomottvizes reaktor, egy szekunder körben adódik tovább az energia a turbinákhoz). Az egész rendszert kocka alakú épületek veszik körül, ezek robbantak fel három blokknál is. A robbanások során tizenöt ember sérült meg, ketten pedig infarktust kaptak az erőműben.

Forrás: Nukleráj blog/NEI

A robbanásokkal radioaktív gázok jutottak a környezetbe, és megkezdődött a lakosok kitelepítése egy 20 kilométeres körzetben. Négy óra alatt 160 ezer embert telepítettek ki. A japán szakemberek megkezdték a reaktorok tengervízzel való hűtését.

Forrás: AFP

"A tengervizes hűtésből vált világossá számunkra, hogy nagy a baj" - mondta Aszódi. "Ez már egy elkeseredett lépés volt." A tengervízben lévő só kirakódik a hűtendő felületeken, és rontja a hőátadást. Március 25-i hírek szerint az 1. és a 3. blokkot már újra édesvízzel hűtik.

Az első napokban nem sok értékelhető információ érkezett a mentési munkákról, de utólag világossá vált, hogy milyen elképesztő nehézségekkel kellett megküzdenie a japán szakembereknek. Bekövetkezett ugyanis az atomerőművek "nagy mumusa", a teljes feszültségvesztés. Megdöbbentőek azok a felvételek, amelyeken zseblámpák fényében próbálják kiolvasni az erőmű vezérlőtermében, hogy mit mért néhány, akkumulátorról még működő műszer.

Forrás: REUTERS/Nuclear and Industrial Safety Agency/Kyodo

Egy-egy ember ráadásul nem is tartózkodhat sokáig az erőműben. Ehhez tudni kell, hogy a blokkok környékén a sugárterhelés jelenleg a magyarországinak húszezerszerese. Vagyis egy-egy munkás körülbelül egy óra alatt kap akkora sugárterhelést, mint mi egy év alatt. A rendkívüli helyzet miatt felemelték a munkások dóziskorlátját, akik így körülbelül egy hetet tudnak dolgozni (az ezalatt kapott kb. 250 milliSievert korábbi tapasztalatok szerint még nem okoz komolyabb egészségügyi problémákat).

Az áramellátás most már minden blokkban kezd helyreállni, ami alapvető a hűtés visszaállításához. Aszódi elmondta: ha víz alatt tudják tartani a reaktorblokkokat és pihentető medencéket, akkor nagyobb katasztrófa már nem várható. Eddig viszonylag korlátozott volt a radioaktív anyagok kikerülése, azonban nem jelenthetjük ki, hogy az események végén vagyunk.

Forrás: REUTERS/Tokyo Electric Power Co./Kyodo

Március 25-én hivatalos bejelentés hangzott el arról, hogy a 3. blokk reaktortartálya esetleg megsérülhetett, és ez lehetett az oka annak, hogy a turbinacsarnokban radioaktív szennyeződést tartalmazó víz jelent meg. Később ezt a lehetőséget cáfolták, mert a tartály továbbra is tartja túlnyomását.

Fotó: Hajdú D. András [origo]

Aszódi elmondta: a japán esemény úgynevezett tervezési alapon túli, igen ritka és súlyos baleset volt, de az atomerőmű jól vizsgázott. A reaktortartályokat övező szárazaknák acélfalai kibírták a hatalmas földrengést és cunamit, a felmelegedést, a hideg tengervíz befecskendezését és a külső robbanásokat.

Aszódi szerint a japán atombaleset után tovább kell majd erősíteni a védelmi rendszereket, de alapvetően nem fog megváltozni az atomerőművek biztonsági filozófiája. Ami Magyarországot illeti: Aszódi véleménye szerint a nukleáris energiát a jövőben sem nélkülözhetjük. A paksi üzemidő-hosszabbítás és az új blokkok építése nem szenvedhet késedelmet a japán események miatt - mondta.

Magyarországi sugárterhelés

Az Országos Atomenergia Hivatal honlapján olvasható március 25-ei bejegyzés szerint: "A magyarországi sugárzásmérő rendszereket a szakemberek fokozott figyelemmel kísérik. A paksi atomerőmű környezetellenőrző mérőrendszerén sűrített levegőminta-vételt folytatnak. Ennek keretében március 22.-e és 24. között vett mintákban a kimutatási határt alig meghaladó, annak értékével összemérhető mérési hibával rendelkező I-131 aktivitásértékeket mértek (91 mikroBq/m3 mért érték 21 mikroBq/m3 hibával, a kimutatási határ 48 mikroBq/m3). Ilyen nagyságrendű mért jódtartalmat más alkalmakkal is mértek, tehát nem jelenthető ki egyértelműen, hogy a mérések Japánból érkezett részecskéket mutattak volna ki. Feltétlenül ki kell emelni, hogy a mért értékekből következtethető dózisteljesítmények a természetes háttérsugárzás egy százmilliomod részét teszik ki, tehát semmiféle élettani jelentőségük nincsen." Extra jód fogyasztása nem indokolt, sőt veszéses lehet.