Energetyka jądrowa w 2 lata po wydarzeniach w Fukushimie

fot. news.cn

Dwa lata temu, 11 marca 2011 roku, w Japonii w wyniku trzęsienia ziemi i fali Tsunami doszło do awarii elektrowni jądrowej Fukushima I (Dai-ichi). W ponad 50 letniej pracy 430 elektrowni jądrowych na całym świecie było to drugie w historii wydarzenie oznaczone najwyższą kategorią (7) skali INES. Jego konsekwencją było przeprowadzenie stress testów wszystkich europejskich elektrowni jądrowych. Reaktory III generacji, które planuje się wybudować w Polsce, spełniają jeszcze bardziej rygorystyczne kryteria.

Wybuch wodoru w Fukushimie

11 marca 2011 roku w Japonii działało 17 elektrowni jądrowych (54 reaktory), z czego nieliczne były czasowo wyłączone z powodu przeglądów okresowych lub przeładunków paliwa. Większość z nich stanowiły wodne reaktory wrzące BWR (Boiling Water Reactor), projektowane w latach sześćdziesiątych a reaktor nr 1 elektrowni Fukushima-Daiichi, który najbardziej ucierpiał wskutek trzęsienia ziemi, był jednym z najstarszych. Zgodnie z zaleceniami  hydrologów otoczone je wałem ochronnym przed falami Tsunami o wysokości 5,7 metra. Po największym od 140 lat trzęsieniu ziemi (9 stopni w skali Richtera) w Japonii powstałe fale były wyższe o 9,3 metra. Po wyłączeniu reaktory były przez godzinę skutecznie  schładzane, ale po uderzeniu tsunami silniki diesla, zapewniające energię, zostały zalane przez gigantyczną 15-metrową falę. Układ chłodzenia stracił napęd pomp. 12 marca 2011 roku, w wyniku braku chłodzenia, dochodzi do wybuchu wodoru (wskutek wysokich temperatur doszło do reakcji chemicznej cyrkonu z parą wodną, która spowodowała wydzielenie wodoru poza pierwotną obudowę bezpieczeństwa) w reaktorze 1, co było przyczyną ogłoszenia ewakuacji ludności z obszarów o promieniu 20 km od elektrowni. W wyniku zdarzeń w kolejnych dniach (zniszczenie kolejnych bloków) doszło do uwolnienia cezu, jodu, kryptonu i ksenonu. Uwolnienia te były znacznie mniejsze niż w Czarnobylu (pierwszej awarii w historii o najwyższej kategorii w skali INES), mimo to, wywołały na świecie falę protestów przeciwko energetyce jądrowej.

Ofiary radiofobii

Nikt nie zginął w wyniku działania promieniowania jonizującego, wskutek  tsunami zginęło 20 tys. ludzi. Eksperckie raporty Światowej Organizacji Zdrowia WHO i Komitetu Naukowego Organizacji Narodów Zjednoczonych ds. Skutków Promieniowania Jonizującego UNSCEAR udowadniają, że nie zaobserwowano znaczącego wzrostu zachorowalności na choroby nowotworowe w wyniku zdarzeń z 11 marca 2011 roku. Były natomiast przypadki śmiertelne będące wynikiem pospiesznie ogłoszonej ewakuacji.

 – Nie tylko nikt nie zginął w Japonii na skutek działania promieniowania jonizującego, ale nie spodziewamy się też wzrostu wypadków zachorowań na choroby nowotworowe. Należy sobie zdawać sprawę, że strach przed tym zjawiskiem fizycznym nie ma racjonalnego uzasadnienia. Mało kto zdaje sobie dzisiaj sprawę, że w wyniku normalnego działania elektrowni jądrowej okoliczna ludność otrzymuje trudno mierzalne dawki 0,01 mSv/rok, podczas gdy wskutek zmiany zamieszkania z Wrocławia do Krakowa otrzymujemy dawkę czterdzieści razy większą – podkreśla prof. dr hab. Ludwik Dobrzyński z Narodowego Centrum Badań Jądrowych będący od 2002 roku przedstawicielem Polski w komitecie UNSCEAR.

Pomimo, że awarie elektrowni jądrowych wydarzyły się w Rosji (Czarnobyl) i Japonii (Fukushima), jedynym krajem, który zrezygnował z energetyki jądrowej są Niemcy. Eksperci alarmują, że decyzja Niemiec rujnuje gospodarkę (koszty rezygnacji z atomu minister środowiska Niemiec Peter Altmaier oszacował na 300 miliardów euro już straconych i dalsze 600 miliardów do 2039 roku a także destabilizuje europejski system energetyczny. Prawdopodobnie niedobory energii będą uzupełniane przez elektrownie gazowe, dla których paliwo będzie dostarczał budowany gazociąg Nordstream.

Japonia stawia na energetykę jądrową

Pomimo tragicznych wydarzeń sprzed dwóch lat Japonia zdecydowała o dalszym wykorzystywaniu energetyki jądrowej. Obecnie powołana Nowa Komisja Bezpieczeństwa Jądrowego opublikowała planowane wymagania i kryteria bezpieczeństwa. Mają za zadanie uchronić obiekty nie tylko przed katastrofami naturalnymi, takimi jak sprzed dwóch lat, ale również przed działaniami terrorystycznymi z uderzeniem samolotu włącznie. Wały chroniące przed tsunami będą wyższe, a budynki elektrowni będą uszczelnione na wypadek powodzi. Przy rozpatrywaniu trzęsienia ziemi wymagania będą wyższe – dla stwierdzenia, czy uskok sejsmiczny  jest aktywny, trzeba będzie sięgać wstecz o 120 000 lat, zamiast jak dotąd na 10 000 lat. Komisja wymaga pasywnych układów rekombinacji wodoru, a  na wypadek gdyby jednak doszło do stopienia rdzenia elektrownia musi być wyposażona w układ chwytacza rdzenia, analogiczny jak w reaktorze EPR. Obudowa bezpieczeństwa musi być odporna na maksymalne parametry awaryjne i wyposażona w układ wentylacji filtracyjnej. Operatorzy elektrowni jądrowych powinni mieć armatki wodne dla pokrycia pianą lub wodą materiału radioaktywnego w punkcie gdzie następują przecieki, tak by zapobiec rozprzestrzenianiu substancji radioaktywnych i pomóc w oczyszczaniu terenu.

Reaktory III generacji są bezpieczne

Bezpośrednią konsekwencją wydarzeń w Japonii z 11 marca 2011 roku było przeprowadzenie, pierwszej w historii na tą skalę, oceny istniejących elektrowni jądrowych i ich wytrzymałości w warunkach skrajnych zagrożeń (stress testy). Od czerwca 2011 roku, przez ponad 10 miesięcy, międzynarodowe zespoły ekspertów przebadały 147 reaktorów w całej Unii Europejskiej, Szwajcarii i na Ukrainie. Podobne analizy przeprowadzono również w USA, Chinach i Korei Pd. Ich celem było sprawdzenie czy zastosowane marginesy bezpieczeństwa są wystarczające przy ekstremalnych, nieoczekiwanych katastrofach naturalnych oraz weryfikacja gotowości ludzi i środków do opanowania możliwych skutków takich zagrożeń. W wyniku stress testów okazało się, że wszystkie reaktory przeszły pomyślnie próby maksymalnych obciążeń. Poprawy wymagały natomiast elementy zewnętrzne, takie jak wprowadzenie dodatkowych, przewoźnych generatorów prądu czy dopracowanie procedur postępowania w sytuacjach awaryjnych.

 – Elektrownie jądrowe są bezpieczne. Przeprowadzane testy i coraz bardziej zaostrzane rygory bezpieczeństwa powodują, że nie musimy mieć obaw przy budowie reaktorów III generacji, takich jakie mają powstać w Polsce. Reaktory III generacji spełniają wszystkie najostrzejsze kryteria bezpieczeństwa, włącznie z wymaganiami japońskimi. W przypadku najcięższej awarii stopiony rdzeń reaktora będzie zatrzymywany w obudowie bezpieczeństwa. Tak więc wszystkie uwolnienia radioaktywne zatrzymane będą w obudowie bezpieczeństwa. Wszystko to powoduje, że strefa ograniczonego użytkowania, w której potrzeba podjąć działania ochronne po ewentualnej awarii, wynosi niecały kilometr od obiektu – przekonuje prof. dr inż. Andrzej Strupczewski z Narodowego Centrum Badań Jądrowych, Przewodniczący Komisji Bezpieczeństwa NCBJ.

Reaktory III generacji obecnie powstają m.in. W Finlandii, Francji, Chinach i USA. Planuje się ich budowę w Wielkiej Brytanii i wielu innych krajach.

Przede wszystkim bezpieczeństwo

Pomimo, że rygory bezpieczeństwa w energetyce jądrowej są znacznie wyższe niż w innych dziedzinach (porównywalne jedynie z lotnictwem) ciągle doskonali się metody oceny ryzyka i zapobiegania nawet najbardziej nieprawdopodobnym zagrożeniom. Zarówno organy dozoru jądrowego, jak producenci czy operatorzy reaktorów stosują dwa uzupełniające się podejścia do oceny bezpieczeństwa jądrowego. Podejście probablistyczne oparte jest o prawdopodobieństwo wystąpienia zdarzenia a podejście deterministyczne polega na założeniu, że wystąpi jakieś zdarzenie i badaniu w jaki sposób zadziałają zabezpieczenia elektrowni. Analiza przebiegu wydarzeń w elektrowni Fukushima Dai-ichi pokazuje jak ważne jest właściwe wyważenie obu podejść i równoległe ich stosowanie przy ocenie bezpieczeństwa jądrowego elektrowni jądrowych.

 – Wydarzenia w Fukushimie pokazały, jak ważne jest posiadanie odpowiedniego zaplecza eksperckiego oraz sprawnych mechanizmów jego współpracy z dozorem jądrowym i operatorem elektrowni. Dotyczy to etapu projektowania zabezpieczeń, które muszą być dostosowane do uwarunkowań konkretnej lokalizacji. Dotyczy również normalnej eksploatacji, kiedy trzeba dbać o zachowanie sprawności wszystkich urządzeń w warunkach przyspieszonego promieniowaniem starzenia. Dotyczy wreszcie zdarzeń awaryjnych, kiedy eksperci muszą sprawnie wykonywać wcześniej ustalone zadania związane z oceną sytuacji, prognozowaniem jej rozwoju i planowaniem działań zaradczych. Polska, musi przede wszystkim zbudować kompetentne i sprawne zaplecze eksperckie. W Świerku, gdzie jest jedyny reaktor jądrowy w Polsce, już od początku 2009 roku tworzymy taki zespół. Nawiązana współpraca zagraniczna i wejście w międzynarodowe struktury badawcze i decyzyjne gwarantują, że nasi eksperci zdobywają wiedzę i umiejętności na najwyższym światowym poziomie. Należy tylko zadbać o odpowiednie uregulowania formalno-prawne związane z ustanowieniem organizacji wsparcia technicznego tzw. TSO (Technical Suport Organisation) aby ich kompetencje mogły być w pełni wykorzystane dla polskiego programu energetyki jądrowej – podkreśla prof. dr hab. Grzegorz Wrochna, dyrektor Narodowego Centrum Badań Jądrowych.

Narodowe Centrum Badań Jądrowych (NCBJ) to jeden z największych instytutów badawczych w Polsce, zatrudniający ponad tysiąc pracowników. Zajmuje się m.in. wspieraniem budowy polskiej energetyki jądrowej, badaniami podstawowymi z dziedziny fizyki subatomowej (fizyka cząstek elementarnych i jądrowa, fizyka plazmy gorącej itp.) oraz stosowaniem metod fizyki jądrowej i produkcją urządzeń dla rozmaitych gałęzi nauki i gospodarki, w tym medycyny. NCBJ posiada jedyny w Polsce reaktor badawczy Maria wykorzystywany do wytwarzania izotopów promieniotwórczych, radiacyjnej modyfikacji materiałów oraz badań na wiązkach neutronów. Ośrodek uczestniczy w międzynarodowych przedsięwzięciach badawczych oraz w pracach nad nowymi technologiami jądrowymi. Urządzenia opracowane w NCBJ będą wdrażane w Parku Naukowo-Technologicznym w Świerku.