Fukushima-Daiichi na vlastné oči

Elektráreň má problémy #2 (Power Plant in Trouble #2)

Ako sme si povedali v predošlej kapitole, aj odstavený reaktor je nutné chladiť, pretože štiepna reakcia sa nedá len tak zastaviť. Pokiaľ je prerušená cirkulácia vody v reaktore, tá sa začína variť, vyparovať a samotnej nádobe reaktora narastá tlak a teplota. Okrem toho dochádza k rôznym chemickým reakciám, ktorých produkty tiež situácii práve neprospievajú - jednou z nich je napr. oxidácia zirkónia vodnou parou - zirkónium sa nachádza v obaloch palivových tyčí, pričom výsledkom reakcie je výbušný vodík.

Hneď ráno na druhý deň od katastrofy začali problémy - v reaktoroch 1 a 2 stúpol tlak do takej miery, že padlo rozhodnutie uvoľniť nahromadenú rádioaktívnu vodnú paru a vodík do ovduzšia, aby sa predišlo výbuchu. Nahromadený vodík sa však nakoniec vznietil v reaktore 1, následná explózia zničila strechu reaktora. Tá však bola úmyselne postavená zoslabená, práve preto, aby takýto výbuch nepoškodil budovu reaktora ale aby energia zničila strechu a unikla von. To malo samozrejme za následok únik rádioaktívneho materiálu do ovzdušia. Pravdepodobne už v tento deň došlo k roztaveniu paliva na prvom reaktore, ktoré ako rozžhavená láva kleslo na dno oceľovej nádoby reaktora. Z toho dôvodu TEPCO pristúpilo k zúfalému, ale zrejme nutnému kroku - pre zničenú inžiniersku sieť po zemetrasení začalo do reaktorov pumpovať morskú vodu namiesto čistej, čo ich síce ochladzovalo, no malo to za následok neskoršiu koróziu na pumpách a vedení. Bolo nutné tiež chladiť vyhorené palivo v nádržiach v horných častiach budov reaktorov - k tomuto účelu boli okrem hasičov povolané napr. aj betónpumpy prestavané na čerpanie vody, najväčšiu z nich o výške 62 metrov dokonca darovala jedna čínska firma. No situácia bola naďalej veľmi vážna - v noci bol okruh evakuácie rozšírený na 20km a medzi ľudmi sa začína šíriť strach.

(Výbuch vodíka na reaktore č. 3 / Hydrogen exploides in reactor 3)

O dva dni neskôr dochádza k výbuchu aj na druhom a treťom reaktore, presne z rovnakých príčim ako na prvom, až na to že u dvojky došlo k výbuchu v spodnej časti budovy - práve reaktor č. 2 je najviac zodpovedný za kontamináciu spodnej a morskej vody. Doterajší stav havárie bol Japonskou agentúrou pre jadrovú energiu klasifikovaný ako INES 4, t.j. nehoda s lokálnym dopadom.

(únik vysoko rádioaktívnej vody do mora z praskliny na servisnej nádrži reaktora 2/ highly radioactive water is leaking into the sea from a crack on a maintenance pit in reactor 2 zdroj/source cryptome.org)

Okrem reaktorov však začínajú mať problémy aj kontajnery s vyhoreným palivom, ktoré sú stále nedostatočne chladené - o pár dní hladina vody klesá a následne dochádza k požiaru v kontajneri s vyhoreným palivom v budove reaktora 4 s prvým veľmi vysokým únikom radiácie do ovzdušia - situácia bola natoľko vážna, že museli byť evakuovaní dokonca aj pracovníci, ktorí pracovali na likvidácii havárie. V okolí reaktora 4 bolo nameraných 1SV/h, čo je milión-krát vyššia úroveň radiácie ako prirodzená. Oficiálna správa od TEPCa však hovorila, že pracovníci boli evakuovaní, lebo "sa zo systému regulácie tlaku na rekatore 4 začali ozývať abnormálne zvuky".

(rádioaktívna para stúpa z reaktora 4 / radioactive steam leaking from reactor 4 zdroj/source cryptome.org)

Reaktory začali byť ochladzované helikoptérami, pričom pri meraniach sa zistila alarmujúca úroveň radiácie aj nad reaktorom tri - 3,75SV/h. Ochladzovanie zo vzduchu však prinieslo ovocie - radiácia v okolí elektrárne po pár dňoch poklesla a do areálu sa mohla vrátiť technika - na mieste sa striedalo asi 140 hasičských plošín, ktorým sa z diaľky podarilo ochladiť palivo v skladovacích nádržiach pod kritických 100°C. Neskôr sa dostavil ďalší úspech - stabilizácia reaktorov 5 a 6 vďaka oprave dieselagregátov, pričom stav týchto dvoch reaktorov bol označený ako tzv. studená odstávka - teplota paliva v nádržiach začala byť stabilne udržovaná pod bodom varu. Okrem toho pokračovali práce na znovupripojení chladiacich systémov zvyšných reaktorov do elektrickej siete a opravách vodných čerpadiel, prestala sa tiež používať morská voda na chladenie reaktorov.

(detail nehody na reaktoroch / detailed info about reactor accidents)

Začiatkom apríla 2011 sa začína riešiť, čo s rádioaktívnou vodou, ktorá sa hromadí v spodných častiach budov reaktorov. Objavujú sa nánosy soli v priestoroch reaktorov a úniky do podzemných vôd a do mora. Tri týždne po tsunami bola v mori okolo elekrtárne nameraná 7,5-milión-krát vyššia koncentrácia rádioaktívneho jódu než prirodzene. TEPCO tiež prvýkrát priznalo, že došlo k roztaveniu paliva na reaktoroch 1-3 a vzniknutá tavenina (tzv. corium) sa prepálila cez oceľovú tlakovú nádobu a klesla na dno primárnych plášťov reaktora. Existujú dohady, či sa corium nepretavilo aj cez ne, ale to bude možné potvrdiť až v momente, kedy budú reaktory rozobraté, čo potrvá niekoľko desaťročí; počítačové simulácie však predpovedajú, že k pretaveniu dôjsť mohlo. Vzhľadom na množstvo kontaminácie v ovzduší, vode a potvrdenom roztavení paliva u reaktorov 1 až 3 bola 12.4. 2011 nehoda na elektrárni označená ako veľmi závažná (INES Level 7), teda rovnaký stupeň ohrozenia ako Černobyľ.

(stav reaktorov 1-4 ku 31.3.2011 / reactors 1-4 on 31st March 2011 zdroj/source cryptome.org)

V lete sa situácia začala postupne stabilizovať - boli inštalované systémy recyklácie rádioaktívnej vody použitej ku chladeniu reaktorov, takže už sa viac nepoužívala čerstvá voda. Tým sa čiastočne eliminoval problém so skladovaním rádioaktívnej vody, kedy dochádzalo k jej vypúšťaniu do mora v momente, keď muselo byť uvoľnené miesto pre obvykle rádioaktívnejšiu vodu než bola aktuálne v nádržiach - často nálezy pod reaktormi, resp. hlavne unikajúca voda z reaktora č. 2, u ktorého došlo k výbuchu v spodnej časti. Únik rádioaktívnej vody je pomerne značný - odhadom 300 ton denne, pričom množstvo uniknutej vody sa pomaly ráta v stovkách tisíc ton. Podľa TEPCa bude tento stav trvať až do roku 2020, kým nedôjde k opravám budov reaktorov. Podobný problém je aj so spodnými vodami.

16.12. 2011, vyše 9 mesiacov od tsunami, vyuhlásilo TEPCO, že všetkých 6 reaktorov vo Fukushima-Daiichi sú v stave studenej odstávky (cold shutdown), teda teploty reaktorov sú stabilne pod 100 stupňami. Tento dátum je možné považovať za oficiálnu stabilizáciu reaktorov elektrárne, hoci problémov na elektrárni je stále viac ako dosť.

EN

As was mentioned in the previous chapter, even a reactor in shutdown condition has to be cooled because the fissure reaction does not stop completely. If the water circulation ceases, the water inside the reactor starts to boil and evaporate, which causes pressure and temperature inside the reactor vessel to rise. Under these conditions, several unwanted chamical reactions may occur - the most dangerous being reaction of zirconium, which is used as nuclear fuel cladding, with steam, resulting in highly explosive hydrogen.

Situation on 12th March morning was very serious - pressure in reactors 1 and 2 was so high that the operators decided to release the steam into to atmosphere in order to prevent hydrogen explosion. Despite that, hydrogen in reactor 1 exploded and blew away roof of the reactor building. The roof was intentionally made fragile, so when the hydrogen exploded, the energy from the blast destroyed the roof instead of reactor housing. This incident was the first major source of radiation release into the atmosphere. It is highly probable that the core in reactor 1 melted this day. TEPCO, being in desperate situation, decided to pump seawater into the reactors in order to cool them down. However, this strategy had a bad side-effect - sea salt is corrosive and reactive, over the time it caused a lot of damage on piping and pumps. Keeping fuel storage pools cool was also necessary, this task was on the shoulders of fire trucks and even concrete pumps converted to pump water. The largest 62m high concrete pump was donated by one Chinese company. Situation however remained critical - evacuation radius was increased to 20km and fear starts to spread among people.

Two days later, hydrogen in reactors 2 and 3 explode, damaging torus in reactor 2 and blowing off roof on reactor 3. The moment of reactor number 3 explosion can be seen in the video above. It is reactor 2 that is mostly responsible for contaminating underground and sea water. So far, the accident was classified as INES Level 4 - accident with local consequences.

Spent fuel rods start to overheat as well and in a couple days fire breaks up in reactor 4, causing a massive radiation leak - situation was so serious that even the plant workers had to be evacuated. Alarming 1Sv/h was measured outside reactor 4, which is million-times more than natural levels. But official TEPCO report said that workers were evacuated because "there were abnormal sounds coming from reactor 4's pressure regulator".

In the following days, reactors were sprayed by helicopters, radiation levels were still very high, even over reactor 3 (3.75Sv/h). But several days of air-drops caused the reactors to cool down and the radiation around the plant became stable enough for the workers to return. But not only them - 140 fire trucks were helping with cooling the spent fuel below the critical 100°C. Soon after, dieselgenerators on reactors 5 and 6 were repaired and these two reactors were officially put into so-called cold shutdown, which means that fuel temperature is kept constantly under boiling point. Plant workers were also working on restoring power to the water circulation systems of the remaining reactors and also restoring fresh water supply to the plant. Sea water was soon replaced with clean water.

A new problem aroused around the beginning of april 2011 - high levels of water were discovered in the lower parts of reactor buildings, most serious being reactor 2 which was leaking a lot of radioactive water into the sea. Measurements around the plant showed that the sea water contains 7.5 million higher concentration of radioactive iodine than naturally. For the first time since the accident, TEPCO admitted that core in reactors 1-3 melted and the corium made it's way through the reactor vessel to the bottom of the primary containment. It is unclear, wether it melted through it as well, the only way to find out will be during reactor dismantling, which will take decades. However, computer simulations indicate that corium may have melted through the primary containment. Due to core meltdowns in reactor 1-3 and excessive contamination of land and water, the disaster was classified as major accident (INES Level 7), the same level as Chernobyl 30 year ago.

As repairs progressed, situation became more stable during summer. TEPCO installed water decontamination and recyclation units for reactor cooling system. This partially resolved problems with radioactive water storage - when a highly radioactive water was discovered in a reactor building, space was needed to store it. When all tanks were full, the least radioactive water had to go - to the ocean. As mentioned before, reactor 2 is still the largest source of water pollution, because an explosion occured in it's torus. The amount of water leaking into the sea is estimated to 300 tonns a day, the total amount that has already leaked is huge - hundreds of thousands tonns. According to TEPCO, the leaks won't stop until approximately 2020, when reactor buildings are expected to be repaired.

16th December 2011, 9 months since the tsunami, TEPCO announced that all six reactors of Fukushima-Daiichi are now in cold shutdown, their temperatures stable bellow 100 degrees. This date can be considered as official reactor stabilisation, but the plant still has a lot of problems to deal with.