Staš Zgonik

 |  Mladina 11  |  Družba

Japonska môra

Ko Murphyjev zakon premaga zakone verjetnosti

Najprej je Japonsko stresel strahovit potres, eden najmočnejših, kar so jih kdaj zaznali seizmografi po svetu. Magnitudo so sprva ocenili na 8,9 po Richterjevi lestvici, nato so jo popravili na okroglih 9. Stavbe so se stresle, veliko stvari je popadalo po tleh, a zaradi izjemne protipotresne gradnje, ki jo Japonci pač obvladajo najbolje na svetu, hujše škode ni bilo. Jedrske elektrarne so se samodejno ustavile in vklopile pomožne sisteme za odvajanje zaostale toplote v reaktorju. Vse je potekalo po nič-kolikokrat preigranih scenarijih. Le uro zatem pa je sledil drug udarec. Desetmetrski cunami je udaril ob vzhodno obalo otoka Honšu, potoval nekaj kilometrov v notranjost in s seboj odnesel skoraj vse, kar mu je stalo na poti, tudi nekaj tisoč življenj. Jedrske elektrarne na obali so še vedno stale, a so bile odrezane od sveta, to pomeni, da so ostale brez cestnih in komunikacijskih ter energetskih povezav. In v eni od njih, Fukušima Dai-ichi s šestimi reaktorji s skupno močjo 4,7 gigavata, se je zgodilo nekaj, česar ni pričakoval nihče. Opis dogodkov, ki sledi, ni zanesljiv, temveč gre za najverjetnejši scenarij glede na do zdaj znane podatke.
Od šestih reaktorjev so v trenutku potresa obratovali trije. Cunami je onesposobil tudi dizelske generatorje, ki naj bi elektrarni v takšnih razmerah zagotavljali zasilno električno energijo za hlajenje reaktorskih sredic. Inženirji so se morali znajti sami. Prvih osem ur so imeli na voljo še en pomožni vir - baterije. V teh osmih urah so sredice lahko hladili z majhnimi parnimi turbinami, vgrajenimi prav zato, da lahko izkoriščajo zaostalo toploto reaktorjev, ki jo morajo odvajati, za črpanje sveže vode v reaktor. Ko so se baterije izpraznile, so izgubili nadzor nad hlajenjem. Instrumenti in ventili za delovanje potrebujejo elektriko, te pa preprosto ni bilo. Jedrske sredice so bile še vedno pod vodo, a dotoka sveže vode in odvajanja toplote prek segrete vode ni bilo več mogoče zagotavljati. Naslednji korak, za katerega so se odločili, je bilo uparjanje vode, saj je s tem nekaj toplotne energije mogoče prenesti v tlak. A seveda, tlak se je kmalu začel nevarno dvigovati, zato ga je bilo treba od časa do časa zmanjšati. Vodno paro so tako začeli spuščati v sekundarno ohišje reaktorjev - zadrževalni hram. Ko se je začel pritisk nabirati v zadrževalnem hramu, so morali z izpuščanjem pare razbremeniti tudi tega. Paro je tako od zunanjosti ločilo le še zadnje, ne posebej močno ohišje reaktorjev.
Uparjanje reaktorske vode kot način odvajanja energije je zasilna kratkoročna rešitev. Prej ali slej začne raven vode upadati, reaktorska sredica, ki je v normalnih razmerah šest metrov pod gladino vode, pa se začne počasi razkrivati. Prenos toplote v vodno paro pa je tisočkrat slabši od prenosa toplote v vodo. Če je sredica razkrita, se začne v trenutku pregrevati. Najprej se pri približno 2200 stopinjah začne taliti gorivna srajčka, palice iz cirkonija, ki vsebujejo jedrsko gorivo. Pri 3000 stopinjah se začne taliti tudi gorivo samo.
Zaradi visokih temperatur v sredici in visokih temperatur vodne pare, ki so jo odvajali iz reaktorjev, so popustile vezi med vodikom in kisikom. Ob izpustu iz zadrževalnih hramov so nastale razmere, ki so spet dopuščale združitev vodika in kisika. Sledila je eksplozija. Zadrževalna hrama v reaktorjih 1 in 3 sta ostala nepoškodovana, na drugem reaktorju, kjer je vodik eksplodiral najkasneje, pa naj bi bila eksplozija poškodovala zadrževalni hram. Primarno reaktorsko ohišje - tlačna posoda - pa naj bi bilo ostalo nepoškodovano.
V tem času jim je do elektrarne nekako uspelo dostaviti agregate in zagotoviti zasilno napajanje, s katerim so v reaktorje začeli črpati morsko vodo, ki je znova prekrila sredice. A če so želeli v sredico vbrizgati vodo, so morali najprej dodatno razbremeniti tlak. Ko se tlak zniža, pa zavre še več vode in raven vode se samodejno zniža. Sredice reaktorjev so bile tako vsaj nekaj časa skoraj popolnoma razkrite, zato so verjetno vsaj delno staljene, a še vedno varno spravljene. Z vsako uro se sredice dodatno ohlajajo, nevarnost pa se zmanjšuje.
A težave se niso pojavile zgolj na treh reaktorjih, ki so v času potresa obratovali. Preostali trije (4, 5 in 6) so bili ravno sredi remonta, to pomeni, da je bilo gorivo odstranjeno iz reaktorja in začasno shranjeno v bazenu za izrabljeno gorivo. Tam naj bi bilo stalno šest metrov pod vodo, zaradi hlajenja in zaradi varovanja pred sevanjem. Težava pa je, da jedrskega goriva, ko je enkrat odstranjeno iz reaktorja, od okolice ne ločijo številne debele betonske in jeklene pregrade, temveč samo teh šest metrov vode. In če ni dotoka sveže vode, se začne voda pregrevati in izparevati, raven vode se niža, v okolje pa uhaja radioaktivna para. Največ težav je s četrtim reaktorjem. Če jim ne bo uspelo zagotoviti zadostnega dotoka hladne vode, bi se lahko gorivne palice začele pregrevati in taliti, to pa bi lahko zaradi izpostavljenosti okolici pomenilo veliko težavo. Za dovajanje vode naj bi po zadnjih podatkih uporabili kar vodne topove. O segrevanju vode poročajo tudi iz reaktorjev 5 in 6, vendar do srede še ni bilo nobenih posebnosti.

 

Zakup člankov

Celoten članek je na voljo le naročnikom. Če želite zakupiti članek, je cena 4,5 EUR. S tem nakupom si zagotovite tudi enotedenski dostop do vseh ostalih zaklenjenih vsebin. Kako do tedenskega zakupa?

Članke lahko zakupite tudi s plačilnimi karticami ali prek storitve PayPal ali Google Pay

Tedenski zakup ogleda člankov
Za ta nakup se je potrebno .

4,5 €

Za daljše časovne zakupe se splača postati naročnik Mladine.

Mesečna naročnina, ki jo je mogoče kadarkoli prekiniti, znaša že od 16,20 EUR dalje:

Staš Zgonik

 |  Mladina 11  |  Družba

Najprej je Japonsko stresel strahovit potres, eden najmočnejših, kar so jih kdaj zaznali seizmografi po svetu. Magnitudo so sprva ocenili na 8,9 po Richterjevi lestvici, nato so jo popravili na okroglih 9. Stavbe so se stresle, veliko stvari je popadalo po tleh, a zaradi izjemne protipotresne gradnje, ki jo Japonci pač obvladajo najbolje na svetu, hujše škode ni bilo. Jedrske elektrarne so se samodejno ustavile in vklopile pomožne sisteme za odvajanje zaostale toplote v reaktorju. Vse je potekalo po nič-kolikokrat preigranih scenarijih. Le uro zatem pa je sledil drug udarec. Desetmetrski cunami je udaril ob vzhodno obalo otoka Honšu, potoval nekaj kilometrov v notranjost in s seboj odnesel skoraj vse, kar mu je stalo na poti, tudi nekaj tisoč življenj. Jedrske elektrarne na obali so še vedno stale, a so bile odrezane od sveta, to pomeni, da so ostale brez cestnih in komunikacijskih ter energetskih povezav. In v eni od njih, Fukušima Dai-ichi s šestimi reaktorji s skupno močjo 4,7 gigavata, se je zgodilo nekaj, česar ni pričakoval nihče. Opis dogodkov, ki sledi, ni zanesljiv, temveč gre za najverjetnejši scenarij glede na do zdaj znane podatke.
Od šestih reaktorjev so v trenutku potresa obratovali trije. Cunami je onesposobil tudi dizelske generatorje, ki naj bi elektrarni v takšnih razmerah zagotavljali zasilno električno energijo za hlajenje reaktorskih sredic. Inženirji so se morali znajti sami. Prvih osem ur so imeli na voljo še en pomožni vir - baterije. V teh osmih urah so sredice lahko hladili z majhnimi parnimi turbinami, vgrajenimi prav zato, da lahko izkoriščajo zaostalo toploto reaktorjev, ki jo morajo odvajati, za črpanje sveže vode v reaktor. Ko so se baterije izpraznile, so izgubili nadzor nad hlajenjem. Instrumenti in ventili za delovanje potrebujejo elektriko, te pa preprosto ni bilo. Jedrske sredice so bile še vedno pod vodo, a dotoka sveže vode in odvajanja toplote prek segrete vode ni bilo več mogoče zagotavljati. Naslednji korak, za katerega so se odločili, je bilo uparjanje vode, saj je s tem nekaj toplotne energije mogoče prenesti v tlak. A seveda, tlak se je kmalu začel nevarno dvigovati, zato ga je bilo treba od časa do časa zmanjšati. Vodno paro so tako začeli spuščati v sekundarno ohišje reaktorjev - zadrževalni hram. Ko se je začel pritisk nabirati v zadrževalnem hramu, so morali z izpuščanjem pare razbremeniti tudi tega. Paro je tako od zunanjosti ločilo le še zadnje, ne posebej močno ohišje reaktorjev.
Uparjanje reaktorske vode kot način odvajanja energije je zasilna kratkoročna rešitev. Prej ali slej začne raven vode upadati, reaktorska sredica, ki je v normalnih razmerah šest metrov pod gladino vode, pa se začne počasi razkrivati. Prenos toplote v vodno paro pa je tisočkrat slabši od prenosa toplote v vodo. Če je sredica razkrita, se začne v trenutku pregrevati. Najprej se pri približno 2200 stopinjah začne taliti gorivna srajčka, palice iz cirkonija, ki vsebujejo jedrsko gorivo. Pri 3000 stopinjah se začne taliti tudi gorivo samo.
Zaradi visokih temperatur v sredici in visokih temperatur vodne pare, ki so jo odvajali iz reaktorjev, so popustile vezi med vodikom in kisikom. Ob izpustu iz zadrževalnih hramov so nastale razmere, ki so spet dopuščale združitev vodika in kisika. Sledila je eksplozija. Zadrževalna hrama v reaktorjih 1 in 3 sta ostala nepoškodovana, na drugem reaktorju, kjer je vodik eksplodiral najkasneje, pa naj bi bila eksplozija poškodovala zadrževalni hram. Primarno reaktorsko ohišje - tlačna posoda - pa naj bi bilo ostalo nepoškodovano.
V tem času jim je do elektrarne nekako uspelo dostaviti agregate in zagotoviti zasilno napajanje, s katerim so v reaktorje začeli črpati morsko vodo, ki je znova prekrila sredice. A če so želeli v sredico vbrizgati vodo, so morali najprej dodatno razbremeniti tlak. Ko se tlak zniža, pa zavre še več vode in raven vode se samodejno zniža. Sredice reaktorjev so bile tako vsaj nekaj časa skoraj popolnoma razkrite, zato so verjetno vsaj delno staljene, a še vedno varno spravljene. Z vsako uro se sredice dodatno ohlajajo, nevarnost pa se zmanjšuje.
A težave se niso pojavile zgolj na treh reaktorjih, ki so v času potresa obratovali. Preostali trije (4, 5 in 6) so bili ravno sredi remonta, to pomeni, da je bilo gorivo odstranjeno iz reaktorja in začasno shranjeno v bazenu za izrabljeno gorivo. Tam naj bi bilo stalno šest metrov pod vodo, zaradi hlajenja in zaradi varovanja pred sevanjem. Težava pa je, da jedrskega goriva, ko je enkrat odstranjeno iz reaktorja, od okolice ne ločijo številne debele betonske in jeklene pregrade, temveč samo teh šest metrov vode. In če ni dotoka sveže vode, se začne voda pregrevati in izparevati, raven vode se niža, v okolje pa uhaja radioaktivna para. Največ težav je s četrtim reaktorjem. Če jim ne bo uspelo zagotoviti zadostnega dotoka hladne vode, bi se lahko gorivne palice začele pregrevati in taliti, to pa bi lahko zaradi izpostavljenosti okolici pomenilo veliko težavo. Za dovajanje vode naj bi po zadnjih podatkih uporabili kar vodne topove. O segrevanju vode poročajo tudi iz reaktorjev 5 in 6, vendar do srede še ni bilo nobenih posebnosti.

O sevanju

Radioaktivno sevanje v okolici elektrarne je povečano in lahko škodljivo za zdravje, zato so večino zaposlenih evakuirali. Prav tako so evakuirali prebivalce v polmeru 20 kilometrov okoli elektrarne. Tudi na širšem območju je bilo zaznati povečano sevanje, a je še vse pod mejo, pri kateri bi bilo ogroženo zdravje ljudi. Veter sicer radioaktivni oblak odnaša proti vzhodu, nad Evropo naj bi ga prignal v nekaj tednih. A raven tega sevanja bo tako nizka, da je vprašanje, ali ga bodo instrumenti sploh zaznali. »Upam si zagotoviti, da ne bo popolnoma nobenega vpliva na zdravje ljudi pri nas, tudi če gredo stvari na Japonskem še na slabše,« pravi Bogdan Pucelj iz Službe za varnost pred ionizirajočimi sevanji pri Institutu Jožef Stefan. Vsekakor bo raven izpustov bistveno manjša kot pri nesreči v Černobilu, ki je seveda bistveno bliže. »V tistem primeru je nekaj časa tudi veter pihal naravnost proti nam, precej je bilo padavin, ki spirajo radioaktivne delce iz ozračja na tla,« razlaga Pucelj, ki se je aktivno ukvarjal z varnostnimi ukrepi po černobilski katastrofi. »Zaradi Černobila smo uvedli zaščitne ukrepe, kot na primer prepoved paše živine na prostem in omejitve vsebnosti joda v mleku, ki so bile ostrejše od tistih, ki jih je predlagala Evropa. Nobenih resnih zdravstvenih posledic ni bilo, vse dodatno sevanje, ki smo mu bili izpostavljeni prvo leto po nesreči, pa je bilo ocenjeno na tretjino naravnega ozadja v enem letu.«
Obstajajo sicer tri zvrsti radioaktivnih izpustov. Eno so radioaktivni žlahtni plini, ki uidejo najprej in niso posebej nevarni, saj se ne morejo vezati v telo, drugo jodov izotop, ki je lahko prisoten v mleku, pitni vodi, vendar je kratkoživ, z razpolovno dobo osem dni. Tretji pa je izotop cezij 137. »Ta je dolgoživ, s 30-letno razpolovno dobo in je dolgoročno lahko problematičen. Pri nas ga še vedno najdete v zemlji, vendar nima nobenega vpliva na ljudi,« razlaga Pucelj.
Tudi dr. Damijan Škrk, direktor Uprave za varstvo pred sevanji, ne pričakuje, da bi bili zaradi dogajanja na Japonskem na območju Slovenije potrebni kakršnikoli ukrepi. Edini nujni ukrep, ki ga mora izvajati, je prepričevanje ljudi, da ne potrebujejo tablet kalijevega jodida. Te so sicer obramba pred radioaktivnim jodom, ki se sprosti pri jedrski nesreči. Naša ščitnica, ena največjih hormonskih žlez v telesu, za delovanje potrebuje jod. Če se vanjo veže radioaktivni jod, to lahko povzroči nastanek raka. Če pa pravočasno vzamemo tableto z jodom, ščitnico »zasitimo«, tako da ne more sprejemati radioaktivnega joda. »Tablete niso za zdravje hudo prijazne, zato jemanje kar tako, preventivno, nikakor ni primerno. Pri jemanju tablet je zelo pomembno pravočasno in usklajeno jemanje. Če jih vzamete prezgodaj, se lahko učinek izgubi,« pravi Škrk. Kot rečeno, takšen ukrep nikakor ne bo potreben, Škrk pa pri tem javnost pomirja, da ima Slovenija v blagovnih rezervah 2 milijona tablet, ki jih bodo v kratkem razdelili med različne bolnišnice, da bi bila delitev, če bi se pokazala potreba, lažja in da bi bile zaloge vsaj delno distribuirane. Čas za takšno razdeljevanje je precej neprimeren, saj bi lahko kdo pomislil, da navzven ljudi mirijo, v ozadju pa se pripravljajo na paniko. Tega se zaveda tudi Škrk. »Ta informacija je lahko zavajajoča. Poteza nima nobene povezave s to nesrečo, vendar smo ravno zdaj v postopku izvajanja distribucije.«
Dejansko nevarnost povečanega sevanja najbolje opiše njegov naslednji stavek. »Če bi bil nekdo na območju, na katerem bi bila raven sevanja tisočkrat večja od naravnega sevanja, in če bi bil takemu sevanju izpostavljen en dan, bi to pomenilo povečano incidenco raka za ena na deset tisoč tako izpostavljenih ljudi.« Dokler govorimo o nekajdesetkrat povečanem sevanju, je kakršenkoli strah odveč. S slikanjem s CT-jem dobimo odmerek sevanja, ki je nekajkrat večji od letnega naravnega ozadja. Rentgensko slikanje pljuč nas izpostavi enakemu sevanju kot polet v ZDA (kozmično sevanje). Letalske posadke pa na leto dobijo odmerke sevanja, primerljive s tistimi, ki jih dobijo zaposleni v jedrski elektrarni.

O potresni varnosti

Kaj pa pri nas? To je vprašanje, ki se porodi v večini glav takoj po prvotnem šoku zaradi razsežnosti katastrofe kjerkoli na svetu. Ker imamo svojo jedrsko elektrarno, je to vprašanje še toliko bolj zanimivo. »Pri nas tako močni potresi enostavno niso mogoči. Gre pa za približno sočasne koncepte elektrarn. NEK je bila projektirana zelo podobno kot elektrarna v Fukušimi in bi verjetno tudi zelo podobno prestala tako močan potres. Cunamija pa po vsej verjetnosti v Krškem ne bo,« pravi dr. Leon Cizelj z Instituta Jožef Stefan.
Po besedah Andreja Gosarja, direktorja Urada za seizmologijo pri Agenciji za okolje, sta legi Krškega in Japonske v smislu potresne nevarnosti popolnoma neprimerljivi. Japonska pač leži na pacifiškem ognjenem obroču, potresno najaktivnejšem območju na svetu, kjer so doživeli vseh deset do zdaj najmočnejših izmerjenih potresov. »Prihodnji teden bomo 'praznovali' 500-letnico najmočnejšega potresa, ki smo ga kadarkoli doživeli na slovenskih tleh. To je bilo sicer v zahodni Sloveniji, ocenjeno pa je, da je imel tisti potres magnitudo 6,8. Japonski potres je bil približno 1500-krat močnejši,« pravi Gosar. Ena stopnja v magnitudi namreč pomeni 30-krat močnejši potres. »Možnost nastanka tako močnega potresa v Sloveniji je popolnoma izključena.« V okolici Krškega, še dodaja, je bil najmočnejši izmerjeni potres brežiški potres leta 1917, ki je imel magnitudo približno 5,6.

Pisma bralcev pošljite na naslov pisma@mladina.si. Minimalni pogoj za objavo je podpis z imenom in priimkom ter naslov. Slednji ne bo javno objavljen.