Új kockázatot jelentenek a régi atomerőművek

2014.03.14. 12:59

Egy atomerőmű ugyanúgy kisebb-nagyobb meghibásodásokat produkál az elöregedés miatt, mint egy 1970-es években gyártott Hajdu mosógép. A reaktorok legfontosabb berendezéseit nem lehet cserélni, de egyre több erőmű üzemidejét hosszabbítják meg Európában, ami növeli a kockázatokat. Nukleáris szakértők új módszerrel vennék rá az üzemeltetőket a lehető legnagyobb biztonság garantálására.

Második aranykorukat élik az atomerőművek Európában. A legtöbbjük az 1970-es, 1980-as években épült, és a reaktorépítés második generációját képviselik. Az első generációval ellentétben ezeket már kifejezetten kereskedelmi célra építették. Üzemidejüket 30-40 évre tervezték. Második aranykorról pedig azért lehet beszélni, mert míg az első generációs erőművek többségét bezárták (például az első polgári célú erőművet, az amerikai Shippingportot Pittsburgh közelében), addig a második generációs erőművek üzemidejét sorra hosszabbítják meg.

51 működő európai reaktor közül 46 vagy már az eredeti üzemidején túl üzemel, vagy három éven belül eléri (Oroszországot leszámítva). A huszonöt legrégebbi európai reaktor 35 éves vagy még öregebb. A legrégebbi atomerőmű a svájci Beznauban működik, 1969. július 17-e óta. Kattintson a képre a teljes méretű térképért!Forrás: Öko-Institut

Miért érdekesek a fenti térkép adatai? Mert az üzemidő-hosszabbításokkal és a reaktorok elöregedésével a nukleáris kockázatok új korszakába léptünk – derül ki a darmstadti Öko-Institut, a Greenwichi, a Leuveni és a Maastrichti Egyetem közös, nemrég nyilvánosságra hozott elemzéséből. A mérnököket, fizikusokat, energiapolitika-szakértőket és jogászokat tömörítő csoportot a Greenpeace kérte fel a tanulmány elkészítésére. A tanulmány egyik fontos megállapítása, hogy az elöregedés kérdéskörével nem kellő mélységben foglalkoztak a szakértők annak az úgynevezett stressztesztnek a során, amelyet az EU területén működő atomerőművekben folytattak le a fukusimai katasztrófa után.

A nukleáris ellenőrző hatóságoknak nincs könnyű dolguk, amikor el kell bírálniuk az üzemeltetők a 15-20 éves üzemidő-meghosszabbításról szóló kérelmeit. A mai erőművekben a hatvanas-hetvenes években kifejlesztett technológia üzemel. A hatóságoknak el kell fogadniuk, hogy a legújabb technológiák, védelmi megoldások csak korlátozottan vagy egyáltalán nem építhetők be a negyven évvel ezelőtt tervezett egységekbe.

Erre Fukusima a legjobb példa. A cunami által elárasztott japán erőműben leállt a hűtés, és a vészhűtést árammal ellátó dízelgenerátorok is. Így megolvadtak a fűtőelemek, és két reaktorblokknál ki is lyukasztották a reaktortartályt. Az ilyen balesetek kezelésére terveznek  úgynevezett olvadékcsapdát a legújabb, harmadik generációs erőművekbe (Paks II. reaktorait is ilyennel tervezik). Mivel ezeket a berendezéseket közvetlenül a reaktortartály alá kell szerelni, működő erőművekbe gyakorlatilag nem lehet beépíteni őket.

Fárad, reped, rozsdásodik

Mennyire valószínű, hogy egy atomerőműben meghibásodások lépnek fel? Ezt az úgynevezett fürdőkád-görbével szokás ábrázolni. Az üzemidő kezdetén gyakrabban fordulhatnak elő problémák: ilyenkor bukkanhatnak fel a tervezési, gyártási és szerelési hibák. A meghibásodás valószínűsége ezután jelentősen lecsökken, majd ismét nő az elöregedés hatásai miatt, míg az erőmű eléri a technológiailag lehetséges üzemidőt. Az elavulást kezelő programok célja minél lejjebb szorítani a hibarátátForrás: Öko-Institut
A fizikai elöregedés mellett elavulttá válnak az eredeti tervezési elvek és technológiai megoldások is. Egy, az 1960-as, 1970-es években tervezett erőműbe rendszerint nem lehet beépíteni a 2010-es években fejlesztett legújabb biztonsági megoldásokatForrás: Öko-Institut

A hosszabbítási kérelem elbírálásakor az üzemeltetőnek be kell számolnia az erőmű összes rendszerének, strukturális elemének fizikai elöregedéséről. A fémek idővel ridegebbé (kevésbé rugalmasabbá) válhatnak, mikroméretű repedések jelenhetnek meg bennük, az épületszerkezet betonja repedezni kezdhet.

Az előbbire a svájci mühlebergi erőmű az egyik példa a tanulmányban. A reaktortartályban egy acélhenger veszi körül a kötegekbe rendezett fűtőelemeket azért, hogy segítse a víz áramlását. A henger összehegesztett gyűrűkből áll, és a varratokban repedések jelentek meg. Azért fontos, hogy a reaktortartályban levő szerkezetek épek legyenek, mert a repedések, a tartály fenekére hulló alkatrészdarabok befolyásolhatják azoknak a szabályozórudaknak a mozgását, amelyekkel szükség esetén le lehet állítani a reaktort.

A svájci nukleáris hatóság arra kötelezte az üzemeltető céget (BKW-t), hogy javítsa meg a hengert. 2012 márciusában a berni Szövetségi Közigazgatási Bíróság csak 2013 júniusáig engedélyezte az erőmű üzemelését a henger állapota és más, elöregedés okozta meghibásodások miatt. A BKW és a svájci környezetvédelmi és energiaügyi minisztérium fellebbezett. Az üzemeltető azt vállalta, hogy bilincsekkel erősíti meg a hengert – a korábban használt bilincsek egyes darabjai a reaktormagba hullottak, további biztonsági problémákat okozva. 2013 márciusában a svájci legfelső bíróság felülírta az alsóbb szintű bírósági határozatot, így az erőmű 2019 üzemelhet.

A betonnal kapcsolatos problémákra a belgiumi Tihange 2 erőmű a legjobb példa. 2009-ben fedezték fel, hogy a reaktorépület betonfalán kisebb-nagyobb repedések jelentek meg, egyes helyeken 30 cm mélyre hatolva. A külső falfelületnek körülbelül az 50 százalékán van baj, mert az erősen lúgos cement reakcióba lépett a betonba kevert adalékanyag nemkristályos szilícium-dioxidjával. A betonépület feladata megvédeni az erőművet minden külső behatástól. Az üzemeltető Electrabel GDF Suez 2010-ben kezdte javítani a hibát, de arra csak 2012-ben jöttek rá, hogy a cement-adalékanyag reakció a fő ok. A belga nukleáris hatóság engedélyezte az időközben leállított erőmű újraindítását, azzal, hogy az üzemeltető monitorozza a betonfal épségét.

Az elöregedésnek leginkább az erőmű kábelezése van kitéve, beleérve a műszerek, érzékelők, az irányítóterem és az áramfejlesztő egység vezetékeit a szigetelés elavulása és a korrózió miatt. A svéd Forsmark 1 erőműben rövidzárlat keletkezett az áramtovábbító hálózatban, emiatt a blokkhoz tartozó transzformátorban leesett a feszültség, és lekapcsolódott a hálózatról. A hiba tovább terjedt, és alig sikerült elkerülni, hogy az egész erőmű lekapcsolódjon a hálózatról. Egy reaktorblokk áramtermelő turbinájához általában két transzformátor kapcsolódik, így egyidősek az egész létesítménnyel. Cseréjükre – noha gyakorlatilag nincs sugárzásveszély – mégis ritkán kerül sor, mert a szerelés idejére le kell állítani az egész erőműblokkot.

A fenti példákból is látható, hogy az üzemidő-hosszabbításon átesett erőművek az elöregedés miatt egyre kevésbé felelnek meg a csernobili és a fukusimai katasztrófák után elvárt biztonsági követelményeknek. Az egyes országok nukleáris hatóságain múlik, hogy milyen biztonságnövelő intézkedéseket követelnek meg a területükön működő atomerőművektől. A tanulmány szerint Franciaország a pozitív példa. A francia nukleáris hatóság, az ASN a fukusimai tanulságokra hivatkozva arra szólította fel az 58 reaktort üzemeltető EDF-et, hogy bunkerrel erősítse meg az erőművek irányítótermét és vészhelyzetben áramot termelő dízelgenerátorait (ez körülbelül 50 milliárd eurós befektetést igényel harminc év alatt).

Teljesítményfokozás

Megnehezíti az ellenőrző hatóságok feladatát, ha az üzemeltető a hosszabbítási kérelem mellett a reaktorok teljesítményének növelését is tervezi. Ha növeljük a reaktor hőteljesítményét, akkor több gőzt engedhetünk a turbinákra, ugyanakkor több hűtővízre is lesz szükségünk. Mindez pluszban terheli a reaktorblokk vezetékrendszereit és a hőcserélőit (ahol a maghasadás hője által felforralt víz átadja a melegét a hűtővíznek). A teljesítménynövelés miatt lehetséges, hogy új berendezéseket kell beépíteni, viszont a régi és az új egységek együttes használata további kockázatforrás lehet – áll a tanulmányban.

A teljesítmény fokozását igen gondosan kell megtervezni, engedélyezni és kivitelezni, mert a plusz terhelés ráerősíthet a berendezések elöregedésére. Kattintson a képre a teljes méretű térképért!Forrás: Öko-Institut

A paksi atomerőmű azért érdekes az elemzés szempontjából, mert az 1982-ben üzembe helyezett első blokkja már megkapta a húszéves hosszabbítási engedélyt 2012 végén az Országos Atomenergia Hivataltól (OAH). Erre alapvetően azért volt lehetőség, mert a nem cserélhető-felújítható elemeket, a reaktortartályt, a gőzfejlesztőt és a reaktort védő épületet eleve túlbiztosítva, 40, illetve 50 évre tervezték.

Emellett a berendezéseket az eredetileg tervezettnél kisebb igénybevétel érte, például a fűtőelem-kötegeket úgy rendezték el a reaktortartályban, hogy a tartály falát 40 százalékkal kevesebb sugárterhelés érje. Az OAH ellenőrei nem találtak olyan hiányosságot, ami kizárta volna a hosszabbítást, és végül hét pontban összegezték az üzemeltető feladatait – például próbatesteket kell hosszabb ideig besugárzás alatt tartani a reaktorban, hogy meghatározhassák az anyagok ridegedését a hő hatására. Az erőmű négy blokkjának hő- és villamos teljesítményét ezen túl 8 százalékkal növelték 2006 és 2009 között, így a hőteljesítmény minden blokkon 1375 MW-ről 1485 MW-re, a villamos teljesítmény 500 MW-ra nőtt.

Magyarországon tehát hosszabbított üzemű és teljesítménynövelt atomerőművünk van. A Paksi Atomerőmű Zrt. a dokumentumai szerint ellenőrzése alatt tartja az elöregedési folyamatokat, és ezzel az első blokk esetében az ellenőrző hatóság is egyetértett. A második blokkra már szintén benyújtotta a hosszabbítási kérelmet az üzemeltető. Erről az OAH főigazgatója, Fichtinger Gyula január végén azt mondta: az engedélyezés egyáltalán nem automatikus, a blokknak ugyanolyan részletes felülvizsgálaton kell átesnie, mint az elsőnek.

Kiterjesztett felelősség

Az üzemidő-hosszabbítás megtervezése és engedélyezése tehát roppant bonyolult folyamat. Hogyan lehetne hatékonyan csökkenteni a kockázatokat? Erre válaszol a Greenpeace által megjelentetett tanulmányban Tom Vanden Borre, a Leuveni Egyetem és Michael Faure, a Maastrichti Egyetem tanára.

Európában két nemzetközi – az aláírás helyszínéről elnevezett – megállapodás, az 1960-as párizsi és az 1963-as bécsi egyezmény szabályozza, hogy ki viseli a nukleáris energia kockázatait (az előbbit az Gazdasági Együttműködési és Fejlesztési Szervezet, az OECD, a másikat a Nemzetközi Atomenergia Ügynökség, az IAEA keretében kötötték; Magyarország az utóbbit ratifikálta).

Mindkét egyezmény leszögezi, hogy az atomenergia okozta károkért akkor is fizetni kell, ha a kárt szenvedett gondatlanul járt el, és kötelezővé teszi, hogy az atomerőmű üzemeltetője biztosítást kössön az üzemére, az üzemeltető felelősségét viszont időben és pénzben is korlátozzák. Európában az a gyakorlat terjedt el, hogy végső soron az állami költségvetések felelnek az atomerőmű okozta károkért. Ez Borre és Faure szerint azért nem korrekt, mert más iparágak is okozhatnak környezeti katasztrófákat (gondoljunk csak a Mexikói-öböl olajkatasztrófájára vagy itthon a kolontári vörösiszap-áradásra), az állam mégsem vállal jó előre garanciát a kárrendezésre.

Európában végső soron az egyes államok felelnek a területükön működő reaktorok okozta balesetekért. A kárrendezést szolgáló pénzalapok viszont legalább százszor kisebbek, mint egy komolyabb baleset okozta kárösszegForrás: Öko-Institut

A szerzők szerint érdemes lenne korlátlanná tenni az üzemeltetők felelősségét. Így megnőnének az általuk fizetendő biztosítási díjak, ezért a cégeknek még inkább érdekükben állna a lehető legnagyobb biztonsági színvonalat fenntartani az elöregedő erőművükben is. Másrészt azt javasolják, hogy az Európai Unió területén működő üzemeltetők hozzanak létre egy közös nukleáris biztosítási pénzalapot. Ez a korlátlan felelősséggel kiegészítve arra sarkallná a cégeket, hogy szorosan figyeljék egymás tevékenységét is, hiszen gyakorlatilag a vétlen üzemeltető cégnek is fizetnie kellene a másik hibájáért, mindez pedig jól kiegészítené az állami nukleáris hatóságok felügyelő-ellenőrző munkáját.