Tíz éve, 2011. március 11-én történt Japánban az atomenergetika történetének egyik legsúlyosabb katasztrófája. A hétfokozatú Nemzetközi Nukleáris Eseményskálán (INES) a legsúlyosabb, 7-es besorolású „nagyon súlyos baleset" közvetlen előzménye egy – japán viszonylatban is rendkívül erős – tenger alatti földrengés és az azt követő pusztító szökőár volt.  

Az extrém földrengés és cunami senkit és semmit nem kímélt...Forrás: Los Angeles Times/© Los Angeles Times/Brian Van Der Brug

Bevezető gondolatok

A Fukusima Daiichi (Fukusimai Atomerőmű első kiépítés) Atomerőmű három forralóvizes atomreaktorában bekövetkezett teljes zónaolvadást okozó baleset oka azonban nem önmagában a természeti katasztrófa, hanem súlyos emberi felelőtlenség, az üzemeltető vállalat vezetőségének bűnös mulasztása volt. Az atomerőmű üzemeltetője, a Tokiói Elektromosenergia-szolgáltató Vállalat (TEPCO) a nemzetközi ajánlások ellenére sem tett meg mindent az erőmű biztonságnövelése érdekében.

Fukusima legfőbb tanulsága ezért az, hogy az atomerőművi biztonságból soha nem lehet elég, azt folyamatosan és rendszerszerűen kell növelni. A világ atomenergetikai ipara e szerint jár el, és a folyamatos biztonságnövelő intézkedéseknek köszönhetően a világ üzemelő és épülő atomerőművei ma biztonságosabbak, mint tíz éve. Pakson az Európai Nukleáris Biztonsági Hatóságok Csoportja (ENSREG) ajánlásai nyomán a fukusimai baleset után elvégezték a célzott biztonsági felülvizsgálatot (stressztesztet). A Paks II. Atomerőmű orosz tervezője a VVER-1200-as blokktípus megalkotása során pedig már eleve figyelembe vette a Fukusima utáni követelményeket, és ennek köszönhetően az új paksi egységek a világ legbiztonságosabb új blokkjai lesznek.  Hasonló ez ahhoz, ahogy minden egyes légi katasztrófa után az okok módszeres feltárásával és a műszaki és/vagy emberi hibák kiküszöbölésével növekszik a biztonság, emiatt a légi közlekedés ma a létező legbiztonságosabb közlekedési mód. Fukusima ezzel együtt törést okozott a világ atomenergetikai iparában. Ennek hatására egyes országok lemondtak az atomenergiáról, ám ugyanakkor mára világossá vált, hogy az atomerőművek nélkül nem képzelhető el a fenntartható fejlődés és a klímacélok teljesülése. Jól jelzi ezt az is, hogy Japán a katasztrófa ellenére is kitart az atomenergia mellett, és a biztonságnövelő intézkedések megtétele után sorra indítja újra az atomerőműveit, miközben szerte a világban növekvő számban épülnek új atomerőművek, szám szerint jelenleg 50 blokk.

Amikor az iszonyatos erejű földrengés és szökőár elérte a Fukusimai Atomerőművet

2011. március 11-ének a képsorai örökre bevésődtek az emlékezetünkbe. A japán Honsu szigetén, a Tóhoku régióban lévő Fukusimai Atomerőműtől mintegy 130 km-re, 24 km-es mélységben a Richter-skála szerint 9-es erősségű, tenger alatti földrengés történt, és az általa keltett hatalmas szökőár (cunami) összességében mintegy 19 000 ember halálához és eltűnéséhez vezetett, és hatalmas anyagi károkat okozott Japánban. A szökőár néhol a 30-38 méter feletti hullámmagasságot is elérve letarolt mindent, ami az útjába került – 130 ezer épület vált a földdel egyenlővé és kisebb-nagyobb mértékben további mintegy 900 000 épület is megsérült.

A cunami elérte Fukusima Daiichi Atomerőmű telephelyétForrás: AP

A földrengés időpontjában az 1-3. forralóvizes blokk működött (Pakson és Európa országaiban túlnyomó részt nyomottvizes blokkok üzemelnek), a másik három, a 4-6. egység karbantartás miatt állt. Az erőmű egyébként ekkora földrengést, a 0,5 g (kb. 5 m/s2) maximális talajgyorsulást is rendben kibírta, a  működésben lévő blokkjait az automatika biztonságosan leállította, ám a telephelyet ellátó villamos távvezeték-hálózat súlyosan megsérült, ezért az atomerőmű külső áramellátása megszűnt. Ezt követően a veszélyhelyzeti áramellátást biztosító dízelgenerátorok is rendben elindultak és működtek is, ám 50 perccel a rengés után a telephelyet elérte az iszonyatos erejű, 14-15 méteres magasságú hullámmal érkező szökőár. Az erőmű tengeri gátjait legfeljebb 5,7 méteres hullámok elleni védelemre tervezték, az ezt több mint kétszeresen meghaladó magasságú ár súlyosan megrongálta a telep berendezéseit. Tönkretette a hűtéshez használt tengervízszivattyúkat, a dízelgenerátorok üzemanyag-ellátását és hűtőrendszerét. A dízelek kiesésével és az alsó szinteken meghibásodott elektromos rendszerek miatt – villanyáram híján – leálltak a reaktorok aktív üzemzavari hűtőrendszerei. Ennek következtében megszűnt a blokkok hűtése. Az automatika által leállított reaktorok hőtermelése számottevő volt, és mivel megszűnt a hűtésük, ezért a hűtővíz elforrt, a fűtőelemek szárazra kerültek és részben megolvadtak. A fűtőelemek túlhevülése miatt hidrogénrobbanások történtek. Súlyosan megsérültek a reaktorépületek, és ennek következtében jelentős mennyiségű radioaktív anyag került a környezetbe. A pihentető medencékben a hűtés hiánya miatt szintén károsodtak az üzemanyag-kazetták.

Súlyos mulasztások sora okozta a katasztrófát

A fukusimai atomerőművi baleset következményei alapvetően három okra voltak visszavezethetők: a tervezési hiányosságok mellett emberi tényező, valamint a döntéshozatali mechanizmus hiányosságai vezettek a katasztrófához. Az üzemzavar esetén a hűtőszivattyúk működéséhez szükséges áramot biztosító dízelgenerátorok a pinceszinten(!) voltak, emiatt a szökőár azonnal elárasztotta azokat. 

IllusztrációForrás: TEPCO

Egy évvel a baleset előtt a Nemzetközi Atomenergia Ügynökség (NAÜ) vizsgálatot folytatott a telephelyen, és a szakértők a jelentésükben felhívták az üzemeltetők figyelmét, hogy sürgősen állítsanak üzembe legalább egy olyan dízelgenerátort, ami a követelményeknek megfelelő magasságban van. Ennek megvalósítása kevesebb, mint egymillió dollárba került volna, de a japánok az ajánlást figyelmen kívül hagyták. Összehasonlításképpen: az oroszországi atomerőművekben a dízelgenerátorok 20 méter magasan vannak elhelyezve és hermetikusan el vannak zárva a külvilágtól.
De a japán „hierarchikus szabálykövetés" is akadályozta a katasztrófa megelőzését. Kilenc (!) órába telt, amíg a helyszínre érkeztek a mobil szivattyúk és aggregátorok. Öt kilométer kábelt kellett lefektetni a pótlólagos villamosenergia-ellátás biztosítására a szivattyúkhoz. Ez a kétórás munka ott hat napig tartott, ugyanis ahelyett, hogy csak letekerték volna a vezetéket, a szabálykövető japánok előbb oszlopokat kezdtek állítgatni neki...

A korabeli híradások egy részében az jelent meg, mintha a súlyos  atomerőművi balesetnek is köze lett volna a földrengés és cunami által okozott mintegy 19 000 halálos áldozathoz. Valójában nem ez történt, a fukusimai atomerőművi balesethez nem volt köthető sugárbetegség miatti haláleset.

Japánban a biztonsági felülvizsgálat után újraindítják a blokkokat

A tíz évvel ezelőtti baleset előtt 54 energiatermelő blokk üzemelt Japánban. Ezek a villamosenergia-termelés mintegy negyedét  biztosították. Akkor azt tervezték, hogy 2030-ra 50 százalékra növelik az atomenergia részarányát. A balesetet követően az egyes blokkokat fokozatosan leállították felülvizsgálat céljából.

Tavalyig 9 blokkot indítottak újra. 2019-ben az újraindított blokkok 66 TWh villamos energiát termeltek, ami az összes termelés 7,5 százalékát jelentette. A tervek szerint 2030-ig az atomenergia részarányát 20-22 százalékra kívánják növelni, de ehhez az kell, hogy a 33 üzemképes blokkból összességében 30 üzemeljen legalább 80 százalékos teljesítmény-kihasználtsággal. A 33 üzemképes blokk közül 15-nek már sikeresen lezárult a felülvizsgálata.

A Fukusima Daiichi atomerőmű jelenlegi helyzete (2021. március)

A telephelyen a baleset következményeinek felszámolása és a helyreállítási feladatok végrehajtása folyamatban van. Február végén például sikeresen befejeződött a 3. blokk pihentető medencéjéből az 566 db üzemanyag-kazetta kiemelése.

Az atomerőművi biztonságot semmi sem írhatja felül!

Az eddigi súlyos balesetek után – Three Mile Island, Csernobil és Fukusima – globális elvárásként fogalmazódott meg, hogy a lehető legnagyobb biztonságú atomerőművekre van szükség, hiteles és a társadalommal együttműködő atomerőmű-üzemeltetőkkel és szervezetekkel. A Nemzetközi Atomenergia Ügynökség a csernobili katasztrófa után vezette be a Nemzetközi Nukleáris és Radiológiai Esemény Skálát (INES skála), ami a nukleáris biztonságot bármilyen módon is érintő eseményekről történő azonnali és következetes tájékoztatására szolgál. A skála az eseményeket hét szinten minősíti: az INES 1-3 szintű eseményeket üzemzavaroknak, míg az INES 4-7-es szintű eseményeket baleseteknek nevezi. Az olyan események, amelyeknek nincs biztonsági jelentősége, skálán kívüli vagy skála alatti (INES 0) szintű minősítést kapnak.

Az atomenergetikai iparban a nukleáris biztonság abszolút prioritást élvez, így megelőz bármilyen más, szakmai vagy politikai természetű szempontot is. Ez a társadalmi elfogadottság érdekében is nélkülözhetetlen. Nem feledkezhetünk el arról sem, hogy az atomerőműben dolgozó és annak környékén élő embereknek is alapvető fontosságú kérdés az erőmű jövőbeli hosszú távú és biztonságos üzemeltetése. A világon – a repülőgépiparhoz vagy az autógyártáshoz hasonlóan – az atomenergetika is egy olyan iparág, amely tanul a „leckékből", és azok tanulságait folyamatosan beépíti az egyre szigorúbb követelményrendszerbe. Ma már ott tartunk, hogy egy atomerőművi telephelyen egy oszlopon elhelyezendő, biztonsági célokat ellátó kamera telepítéséhez is biztonsági elemzéseket kell elvégezni és engedélyeztetésre van szükség.

A Paksi Atomerőműnek például minden eseményről, még a nullás eseményről is tájékoztatnia kell az Országos Atomenergia Hivatalt. Csernobil után az atomerőművek üzemeltetőiben megfogalmazódott az a gondolat, mely szerint szoros együttműködést kell kialakítaniuk annak érdekében, hogy egymást segítve, egymás hibáiból tanulva a világ atomerőműveit maximális biztonsággal és megbízhatóan üzemeltessék. Ebből a célból 1989-ben az egész világra kiterjedő intézmény, az Atomerőmű Üzemeltetők Világszövetsége (WANO) jött létre. A Paksi Atomerőmű azonnal csatlakozott szövetséghez. A szigorúan szakmai kérdésekkel foglalkozó szervezet célkitűzése egyetlen mondatban:

„...az atomerőművek üzemeltetésének biztonságát és megbízhatóságát a maximális szintre emelni, felhasználva a tagok közötti információcserét, elősegítve a kapcsolattartást, az eredmények és tapasztalatok összehasonlítását, valamint egymás példájának követését."

Az Európai Unió a fukusimai atomerőművi balesetet követően elrendelte az összes atomerőművi blokk biztonságának újraértékelését. Ezt hívták Célzott Biztonsági Felülvizsgálatnak, röviden stressztesztnek. Ennek keretében a megadott szempontrendszer szerint értékelték az egyes blokkokat biztonsági szempontból. A vizsgálat megállapította, hogy az üzemelő paksi blokkok tervezési alapja megfelelő és hogy az egységek esetében már számos olyan biztonságnövelő intézkedést megvalósítottak vagy elterveztek, amelyek Fukusima tanulságaként fogalmazódtak meg. A felülvizsgálat során azonosított javító intézkedések döntő része már megvalósult.

A biztonsági fejlesztések folyamatosak

Az újabb blokktípusok fejlesztése során a tervezőket különösen nagy felelősség terheli, hiszen hosszú távon gondolkozva, folyamatosan és az összes lehetséges veszélyforrásra kiterjedően kell a lehető legnagyobb biztonságot garantáló terveket elkészíteni és a fejlesztéseket megvalósítani. Jó példa erre az Oroszország által már célegyenesben lévő balesetálló üzemanyag fejlesztése is. Úgy is fogalmazhatjuk, hogy az atomiparban a biztonságnövelés a folyamatos fejlesztések miatt egy soha véget nem érő folyamat.

Jelen pillanatban a globális atomenergetikai piacon csak néhány olyan – építés alatt álló – atomerőművi blokktípus van, amely 3. vagy a legfejlettebb 3+ generációsnak számít. Az atomerőművek lehető legmagasabb fejlettségi szintje azért különösen fontos szempont, mert az új blokkoknak meg kell felelniük a fukusimai atomerőművi balesetet követő legszigorúbb követelményeknek, sőt, a biztonságot garantáló fejlesztéseknek lehetőség szerint e követelményeken is túl kell mutatniuk.

A Leningrádi Atomerőmű II. kiépítésének két, VVER-1200 típusú blokkja. Ezek az egységek számítanak a Paks II. Atomerőmű referenciájánakForrás: Roszatom

A világ első, 3+ generációs, VVER-1200 típusú atomerőművi blokkja – a Novovoronyezs II-1 blokk (azaz a 6-os blokk) – 2017. február óta már kereskedelmi üzemben termel. Ezt a típust a Nemzetközi Atomenergia Ügynökség a világ első olyan blokkjaként ismerte el, amely megfelel a 3+ generációs atomerőművekkel szemben támasztott követelményeknek. Emellett pedig az Európai Bizottság – a Paks II. projekt részletes vizsgálata során – is megállapította, hogy a Pakson építendő két új, VVER-1200 típusú blokk teljesíti a legszigorúbb nukleáris biztonsági és sugárvédelmi előírásokat. Immár  három ilyen blokk termel kereskedelmi üzemben. A Novovoronyezsi Atomerőmű II. kiépítés I-II. blokkja és a Leningrádi Atomerőmű II. kiépítés első egysége. Mindezek mellett további két ilyen típusú blokk próbaüzeme zajlik jelenleg.

A VVER-1200 típusú blokk a biztonság maximalizálása érdekében optimálisan alkalmazza a már korábban is bevált aktív és az alapvető fizikai törvényszerűségeken alapuló passzív biztonságvédelmi rendszereket. A passzív rendszerek villamosenergia-betáplálás és emberi beavatkozás nélkül is képesek kezelni egy üzemzavari helyzetet és 72 órán keresztül ellátni a blokk hűtését. Az új blokktípus a külső veszélyek (például hurrikán, hó- és jégterhelés, külső robbanás, földrengés, repülőgép-rázuhanás) ellen is védett, a reaktort ugyanis kettős falú konténment védi meg a külső hatásoktól. Az aktív, egyenként 100 százalékos kapacitással rendelkező biztonsági rendszereket egymástól független csatornában helyezik el, így megvalósul e rendszerek teljes fizikai szeparációja is. Vagyis a biztonsági rendszerekből négy teljesen független rendszert telepítenek, így ha az egyik valamilyen okból kifolyólag nem működne, akkor a másik három közül bármelyik át tudja venni a biztonsági funkciókat.

Forrás: Roszatom

A fukusimai atomerőmű-balesetet követő legszigorúbb nemzetközi biztonsági követelményeknek is megfelelő új atomerőművi blokk képes kezelni a nagyon kis valószínűségű, zónaolvadással fenyegető hipotetikus baleseti helyzeteket is. A típusnál alkalmazott zónaolvadék-csapda a reaktortartály alatt helyezkedik el, és alapvető feladata, hogy egy súlyos, tervezési alapon túli baleset esetén is képes legyen a láncreakció leállítására a zónaolvadékban. Emellett gondoskodik arról is, hogy az olvadék a konténmenten belül maradjon.

A szerkezet képes a megolvadt zóna biztonságos hűtésére, és ezzel megakadályozza a gőzrobbanás kialakulásának veszélyét. Ez a berendezés teljesen egyedivé teszi az orosz technológiát. A világon először Kínában, a szintén orosz tervezésű Tianwan I-II. blokkba építettek be ilyen zónaolvadék-csapdát. Az oroszországi és a külföldi, újonnan épülő atomerőművi blokkokba már eleve beépítik ezt a szerkezetet. A fukusimai atomerőművi baleset tanulságait figyelembe véve különösen fontos, hogy a kiégett üzemanyagokat tartalmazó pihentető medence is megfelelő védelmet és hőelvonási lehetőséget kapjon. Ez csak ennél a típusnál teljesül, hiszen az a konténmenten belül helyezkedik el és biztosított a megfelelő hűtés lehetősége is. Emellett a típust hidrogén-rekombinátorokkal és más, innovatív biztonságvédelmi rendszerekkel is ellátták. A tervezés során figyelembe vették a VVER típusú reaktorok vonatkozásában felhalmozott mintegy fél évszázados gyártási és üzemeltetési tapasztalatot is.

Felelősség a jövőért

A nukleáris iparban dolgozók számára a biztonságos üzemeltetés felelőssége csak az egyik – bár a legfontosabb – felelősség, ami az üzemeltetőkre, a fejlesztőkre és az építőkre hárul. A nukleáris biztonság mellett az atomerőművek üzemeltetői szavatolják azt is, hogy egy adott ország lakossága folyamatosan hozzájusson a villamos energiához, ne legyenek kényszerű vagy váratlan áramszünetek, ne kerüljön az áram csillagászati összegekbe, és ami még fontosabb: ennek árát ne környezetrombolással, légszennyezéssel fizessük meg.

Ma már egyre több ország ismeri fel, hogy a globális klímavédelmi, ellátásbiztonsági és versenyképességi célok elérése érdekében az atomerőművekre mindenképpen szükség van. Jelenleg 19 országban 50 új atomerőművi blokk épül. Az előrejelzések szerint további 450-470 új blokk építése várható a jövőben olyan országok belépésével, amelyek ma még nem üzemeltetnek atomerőművet.

Megkerülhetetlen tény, hogy a klímavédelmi célok elérésének egyik nélkülözhetetlen eleme az atomenergia növekvő alkalmazása, hiszen e nélkül az éghajlatváltozás elleni harc kudarcra lenne ítélve.

Hárfás Zsolt
atomenergetikai szakértő
az atombiztos.blogstar.hu oldal szerzője