Kas įvyko Fukušimos atominėje elektrinėje?

Su dėmesiu ir gilia užuojauta seku įvykius gamtinės katastrofos ištiktoje Japonijoje. Esu įsitikinęs, kad šios šalies, kurioje nemažą laiko tarpą esu gyvenęs, darbštūs ir profesionalūs žmonės išspręs visas iškilusias problemas. Tiek kovojant su skaudžiais stichijos padariniais, tiek sprendžiant atominėje elektrinėje (AE) iškilusius sunkumus. Labai suprantu ir šiuo metu pasaulyje vyraujančias emocijas. Sudėtinga vadovautis protu, o ne jausmais matant tokius vaizdus... Vis dėlto, atslūgus pirmosioms emocijoms, manyčiau, kad vertinant susidariusią situaciją, būtina remtis faktais.

Visi 55 Japonijoje veikiantys branduoliniai reaktoriai yra pastatyti ant jūros kranto. Todėl buvo veikiami ne tik kovo 11-ąją įvykusio 9 balų stiprumo žemės drebėjimo (tai yra penktas pagal dydį užregistruotas žemės drebėjimas pasaulyje), bet ir milžiniško cunamio bei kelias paras trunkančių pakartotinių labai stiprių žemės smūgių.

Nepaisant begalinės jėgos poveikio, saugos sistemos akimirksniu sustabdė visus 11 katastrofos zonoje esančius branduolinius reaktorius. Likusių 44 reaktorių nereikėjo stabdyti.

Branduoliniame reaktoriuje, net ir sustabdžius grandininę reakciją, kurį laiką dar išsiskiria energija, todėl jis turi būti tinkamai aušinamas.

Dėl žemės drebėjimo viena seniausių, beveik prieš 40 metų pastatyta ir dar anksčiau suprojektuota Fukushima Daiichi AE (susidedanti iš 6 reaktorių, 3 iš jų dar prieš žemės drebėjimą buvo sustabdyti planiniam remontui), prarado elektros energijos tiekimą iš perdavimo tinklo. Įsijungė rezerviniai dyzelinių variklių sukami elektros generatoriai, tiekiantys aušinimo siurbliams sukti reikalingą energiją (tokius rezervinius generatorius turi visos AE). Tačiau po žemės drebėjimo sekęs cunamis, kuris nušlavė nuo žemės paviršiaus Japonijos rytinėje pakrantėje faktiškai visus esančius pastatus, išskyrus atomines elektrines, pažeidė dyzelinius-generatorius ir jų darbą palaikančias sistemas.

Tuo tarpu, Onagawos ir Fukushima Daini atominės elektrinės, pastatytos vėliau nei Fukushima Daiichi, sėkmingai susidorojo su stichijos padariniais. Elektros energijos tiekimas jų saugos sistemoms nenutrūko.

Kas iš tiesų įvyko Fukushima Daiichi AE?

Pirmajame ir trečiajame Fukushima Daiichi reaktoriuose, dėl liekamojo energijos išsiskyrimo, vanduo virė toliau (šie reaktoriai yra verdančio vandens tipo, tad tai normali jų „darbo būsena“), o dėl susidarančių vandens garų juose kilo slėgis.

Paprastai, pasiekus tam tikrą ribą, atsidaro reaktoriaus apsauginiai vožtuvai ir perteklinis garas išleidžiamas į reaktoriaus apsauginį gaubtą. Neveikiant aušinimo vandens siurbliams, su išleidžiamu garu mažėja ir vandens kiekis reaktoriuje, kurio, neveikiant siurbliams, nėra galimybės ir papildyti. Pirmame ir po kurio laiko trečiame reaktoriuose vandens lygis sumažėjo tiek, kad jau nebegalėjo aušinti kuro strypų, todėl jie kaito vis smarkiau. Pasiekus tam tikrą temperatūrą, kuro strypų apvalkalų medžiaga (cirkonis) reagavo su vandeniu, šios cheminės reakcijos metu išsiskyrė daug vandenilio dujų. Jos, kartu su garu, per apsauginius vožtuvus pateko į reaktoriaus apsauginio gaubto ertmę. O išleidžiant garus iš apsauginio gaubto susikaupė po reaktoriaus pastato stogu.

Vandenilio-oro mišinys yra labai sprogus, tad užteko mažiausios kibirkšties ir jis sprogo, viršutinė reaktoriaus pastato dalis buvo sugriauta. Išleidžiant garą nedideli kiekiai radioaktyviųjų medžiagų pateko į aplinką, sprogimas apgadino reaktoriaus pastatą. Tačiau pagrindiniai barjerai, apsaugantys nuo radioaktyviųjų medžiagų sklidimo – reaktoriaus korpusas ir jo apsauginis gaubtas, buvo išsaugoti.

Tuo tarpu, antrajame Fukushima Daiichi rektoriuje padėtis susiklostė kiek kitokia. Remiantis oficialiais pranešimais, šio reaktoriaus aktyvioji zona buvo aušinama naudojant vieną iš pagalbinių reaktoriaus sistemų. Tačiau ši priemonė buvo nepakankama ir slėgis reaktoriaus korpuse smarkiai pakilo. Siekiant sumažinti slėgį buvo nuspręsta dalį garo išleisti iš reaktoriaus korpuso į apsauginį gaubtą, o po to į atmosferą. Vykdant tokio pobūdžio aušinimo procedūras, slėgis apsauginiame apgaube būna keletą kartų didesnis nei atmosferinis, tačiau antradienį šis slėgis šuoliškai nukrito iki atmosferinio. Specialistai spėja, kad tai galėjo įvykti dėl apsauginio apgaubo pažeidimo, kas, greičiausiai, tapo ir viena iš priežasčių, sąlygojusių radiacinės situacijos atominės elektrinės aplinkoje pablogėjimą.

Siekiant suvaldyti tokius įvykius svarbiausia pasiekti, kad radioaktyviųjų medžiagų į aplinką patektų kuo mažiau. Tam būtina išsaugoti vienus iš pagrindinių apsauginių barjerų, skiriančių branduolinį kurą nuo aplinkos – reaktoriaus korpusą ir jo apsauginį gaubtą. Elektrinę eksploatuojantys inžinieriai dėjo ir deda visas pastangas kad reaktoriai būtų ataušinti – buvo atvežti ir prijungti mobilūs elektros generatoriai, jūros vanduo priešgaisrinių sistemų pagalba pumpuojamas į reaktoriaus apsauginius gaubtus ir į pačius reaktorius.

Apibendrinant, labai svarbu pažymėti, kad branduolinis sprogimas (dėl nevaldomos grandininės branduolių dalijimosi reakcijos) Fukushima Daiichi rektoriuose yra negalimas. Tiesiog fiziškai nėra tokios galimybės – vanduo šio tipo reaktoriuose atlieka neutronų lėtiklio funkciją. Net jei kuras ir išsilydys, stabdymo ir valdymo strypų medžiaga irgi pateks į tą lydalą, vanduo akimirksniu išgaruos ir branduolinė reakcija nebegalės vykti.

Įvykiai panaudoto branduolinio kuro baseinuose

Panaudotos branduolinio kuro rinklės yra iškraunamos iš reaktorius jas pakeičiant naujomis. Nepaisant to, kad panaudotame branduoliniame kure jau nebevyksta grandininė branduolinė reakcija jis dar keletą metų išskiria nemažą kiekį šilumos. Todėl panaudotas branduolinis kuras taip pat privalo būti aušinamas. Tam AE yra įrengiami panaudoto branduolinio kuro baseinai.

Tuo metu kai įvyko žemės drebėjimas ir siautėjo cunamis, ketvirtasis Fukushima Daiichi bloko reaktorius buvo sustabdytas planiniam remontui, taigi buvo ataušintas ir problemų nesukėlė. Tačiau sutriko panaudoto branduolinio kuro baseino aušinimas. Vanduo jame užvirė ir dalinai nugaravo. Kuro apvalkalo temperatūra pasiekė kritinę ribą, vėl prasidėjo cirkonio-vandens reakcija išsiskiriant vandeniliui, o vandenilio ir oro mišinys sukėlė sprogimą. Šis sprogimas pramušė vieną iš bloko pastato sienų bei sukėlė gaisrą pastato viduje. Gaisras buvo dar viena iš priežasčių prisidėjusių prie radiacinės situacijos AE aplinkoje pablogėjimo. Užgesinus gaisrą buvo pranešta apie radiacinio fono sumažėjimą.

Investicijos į saugumą

Projektuojant šiuolaikines atomines elektrines yra atsižvelgiama į galimai visus įmanomus išorinius ir vidinius įvykius, kurie nebuvo taip akcentuojami statant senesnes elektrines, pvz., lėktuvo kritimas, ypač stiprūs gamtiniai reiškiniai, žmogaus sukeliami pavojai. Jos yra projektuojamos ir statomos pagal nepalyginamai griežtesnius standartus ir reikalavimus nei įprastiniai pastatai ar bet kokie kiti pavojingi objektai.

Be to, naujausios kartos AE projektuose vis plačiau diegiamos pasyviosios saugos sistemos. Jų veikimas nepriklauso nuo operatoriaus veiksmų ir energijos tiekimo, o yra pagrįstos gamtos dėsniais, tokiais kaip gravitacija, konvekcija, ir pan. Jei Fukushima AE būtų buvusi įrengta pasyvi reaktoriaus aušinimo sistema, tai elektros energijos tiekimo sutrikimas nebūtų turėjęs tokių rimtų padarinių.

Be abejonės, planuojant statyti atominę elektrinę, visoms valstybėms be išimties , parengiamieji darbai ir vertinimai turi būti atlikti vadovaujantis pačiais griežčiausiais Tarptautinės atominės energijos agentūros (TATENA) nustatytais saugos reikalavimais. Branduolinės saugos reikalavimai yra nuolatos peržiūrimi ir atnaujinami. Jie turi tapti privalomi visiems AE projektų vystytojams. Tikiu, kad Fukushima AE įvykiai bus išsamiai išanalizuoti ir padarytos išvados, kurios dar labiau sustiprins branduolinę saugą.