Fukushima-Daiichi na vlastné oči

Dôsledky nehody (The Aftermath)

Keďže sa budeme baviť o úrovni rádioaktivity v materiáloch, priblížime si najprv jednotku, v ktorej sa meria. Už poznáme jednotku sievert (Sv), ktorou sa meria dávka ionizujúceho žiarenia. Jedkotka becquerel (bq) udáva počet jadrových rozpadov za jednotku času, obvykle vzhľadom na nejaký objem/hmotnosť. Nehovorí však nič o tom, aké množstvo žiarenia sa pri rozpade uvoľní, takže je rozdiel, či máme materiál v ktorom je 10bq/kg plutónia-239 alebo cézia-137.

Dôsledky nehody na elektrárni sa postupne začínajú prejavovať stovky kilometrov od elektrárne. Napr. v Tokiu bola v inkliminovanom čase nameraná 2x vyššia hodnota radiácie v pitnej vode než určuje norma pre deti (rádioaktívny jód), čo je u detí nebezpečné z titulu zvýšenia rizika rakoviny štítnej žľazy v neskoršom veku. Krátko na to sa zastavuje distrubúcia zeleniny, ryže a rýb z celej oblasti, nakoľko obsahujú miestami 3x viac rádioaktívneho cézia ako udávajú limity. Celkovo začala prudko rásť nedôvera k hocičomu vyrobenom v celej prefektúre Fukushima a bohužiaľ tento stav pretrváva dodnes a to napriek tomu, že mnoho produktov pochádza z oblastí mimo zamorenia.

Japonská vláda mala snahu sa s problémom radiácie v potravinách vysporiadať veľmi svojrázne - po nehode jednoducho došlo k dočasnému 5-násobnému zvýšeniu noriem pre množstvo rádioaktívnych izotopov v potravinách, čo tiež neviedlo práve k upokojeniu nálad v spoločnosti. A to napriek tomu, že japonská norma voči prítomnosti rádioaktívneho cézia vo väčšine potravín konzumovaných dospelými bola aj po zvýšení stále prísnejšia než napr. európska (predtým 100bq/kg, po zvýšení 500bq/kg, EU okolo 600bq/kg). Tento limit bol v roku 2012 opätovne znížený na 100bq/kg. Celkovo, mnoho zdrojov uvádza len 1 limit radiácie na potraviny, no v skutočnosti sa jedná o limit pre každý jeden izotop, ktorý môže vzniknúť pri jadrovej nehode, celé navyše rozdelené do kategórií podľa typu potraviny a príjemcu (deti a dospelí), takže jedným údajom nie je možné limity reprezentovať. Napr. EU v roku 2008 sprísnila normu na koncentráciu rádioaktívneho cézia v mnohých bežných potravinách z 1250bq/kg (norma EURATOM 1987, t.j. tesne po Černobyle) na 600bq/kg u dospelých, no u niekoľkých webov som sa stretol s tým, že stále používajú starý údaj.

Kontaminácia vody

Čo sa týka znečistenia mora, po internete koluje graf, ktorý mnoho webov označuje za graf kontaminácie oceánov jadrovým nešťastím v elektrárni. Jedná sa však o graf amplitúdy vĺn tsunami, ktoré boli namerané v rôznych častiach planéty. Ako je to teda s kontamináciou oceánov? Nejakú ilustráciu sa mi nepodarilo nájsť, no dovolím si ponúknuť pohľad National Geographic. V Pacifickom oceáne sa nachádza asi 707577878937600000000 litrov vody (áno, je ťažké to vôbec prečítať, je to asi 7,1*10²⁰ litrov). Pokiaľ by sme počítali s únikom 300 ton denne (t.j. 300 tisíc litrov) po dobu 10 rokov, bola by to asi miliarda litrov kontaminovanej vody. Je to síce veľké množstvo vody, no stále len 10^-10 percenta z objemu pacifického oceánu. Tým nechcem obhajovať, že tieto úniky sú v poriadku, to určite nie. No vďaka oceánskym prúdom sa rádioaktívne izotopy rozptýlia po oceáne v koncentráciach, ktoré nepredstavujú vážnejšie riziko. Navyše, úroveň radiácie vody, ktorá uniká z reaktorov do mora, už nedosahuje také vysoké hodnoty ako v roku 2011, keď bola nehoda pomerne čerstvá. Nehovoriac o tom, že oceány sú už dávno zamorené plutóniom z testov atómových bômb v minulom storočí.

(mapa meraní úrovne rádioaktívneho cézia v oceáne inštitútom WHOI / map of WHOI radioactive cesium measurements zdroj/source ourradioactiveocean.org)

Určitý pohľad na vec môže priniesť iniciatíva Dr. Kena Buesselera, oceanológa ktorý sa zaoberá práve šírením radiácie v moriach a oceánoch už od čias havárie v Černobyle. Jeho iniciatívou vznikol crowdfundingový projekt OurRadioactiveOcean.org, kde ľudia prispievali na pravidelný monitoring obsahu rádioaktívneho cézia-134 a 137 od pobrežia Japonska po pobrežie USA. Prvotné merania z roku 2011 ukazujú na vysokú koncentráciu týchto rádioaktívnych izotopov okolo pobrežia Japonska. Dva roky po nehoda sa koncentrácia na pobreží Japonska rapídne znížila a postupne sa presúva smerom k pobrežiu USA, kde síce evidujú zvýšenú úroveň radiácie v oceáne, no stále pod úrovňou napr. prísnej japonskej normy pre úroveň cézia v pitnej vode.

Čo sa týka rybolovu, ryby odchytené v bezprostrednej blízkosti nehody budú predstavovať riziko do doby, kým sa neopravia budovy reaktorov, najmä dvojky. Do tela rýb sa rádioaktívne cézium dostáva v podobe solí a ukladá sa vo svaloch. Pokiaľ nejaká ryba "popapala" cézium-137 v blízkosti nehody ale vydala sa do oceánu, v momente ako je chytená je koncentrácia týchto solí v jej tele obvykle 10-20x nižšia. Podľa americkej FDA, ktorá už v roku 2011 testovala tuniaky vylovené v pacifiku, bola koncentrácia cézia-137 síce mierne zvýšená, no stále 300x nižšia než aby bola považovaná za zdravotné riziko.

V roku 2013 prišlo TEPCO s nápadom zabrániť kontamináci podzemných vôd, ktorej mala zabrániť umelo vytvorená vrstva permafrostu okolo elektrárne.

(schéma ľadovej steny, ktorá mala zadržiavať unikajúcu vodu / schematic of ice wall, which was supposed to hold off leaking watrer zdroj/source cleantechnica.com)

Projekt 1,5km dlhej ľadovej steny v pôde za 35 miliárd jenov však podľa meraní nefunguje tak, ako má - hoci je táto stena z 99% naozaj zamrznutá, cez jedno percento plochy sa rádioaktívna voda stále dostáva do okolia. A sú to paradoxne miesta, kde je najväčšia koncentrácia spodnej vody. Čiže je momentálne dobrá asi ako keď postavíte priehradu s dierou uprostred. Podľa prognóz by definitívny koniec kontamináciam spodných vôd a únikom do oceánu mala dať až oprava samotných budov reaktorov.

Kontaminácia krajiny

Znečistenie krajiny pochádza hlavne z explózií, únikov pary či požiarov na elektrárni, kedy do atmosféry unikli rádioaktívne izotopy, ktoré potom vietor rozniesol do širokého okolia. Hoci zóna je definovaná ako 20km okruh okolo elektrárne, mapa zamorenia tomu tak úplne neodpovedá:

(mapa zamorenia územia okolo elektrárne. Ukazuje zóny s odhadovanou ročnou dávkou radiácie rozdelenou do 3 kategórií odhadovanej pre prvý rok po havárii / Map showing contamination around the power plant. Also shows 2 categories of zones, based on the annual radiation dose for the first year after the disaster zdroj/source i-sis.org.uk)

Hlavným zdrojom radiácie je aj v tomto prípade cézium-137, v blízkosti elektrárne sa v pôde našlo aj plutónium, ktorá sa tam dostalo zrejme priesakmi vody z reaktorov. Ďalším zdvihnutým limitom bola maximálna ročná dávka radiácie u obyvateľa, a to až na 20mSv/rok, pričom je to napr. 2x viac ako maximálna ročná dávka baníka v úránovej bani v Austrálii. Bežná hodnota prirodzenej ročnej dávky je pritom do 3mSv/rok, vo väčšine krajín ešte menej. Keď sa pozriete na mapu, pochopíte prečo - evakuačná vlna, minimálne v prvý rok, by musela byť ďaleko väčšia. Hoci radiácia behom 2 rokov klesla o 62% a ročná dávka, u ktorej sa hovorí o štatisticky vyššom riziku vzniku rakoviny, je až 100mSv/rok, "povýšiť" civilistov na radiačných pracovníkov bolo si myslím nešťastné riešenie.

(demonštrácia proti jadrovej energii pred centrálou TEPCO / demonstration agains nuclear energy in front of TEPCO headquarters, zdroj/source japantimes.co.jp)

Bezprostredne po nehode sa nielen v Japonsku rozvírila téma jadrovej bezpečnosti.Okamžite sa začalo s odstávkou všetkých jadrových reaktorov v Japonsku - v momente ako mal reaktor naplánovanú servisnú prehliadku či výmenu paliva nedostal zelenú pre ďalšie pokračovanie, boli nariadené všeobecné bezpečnostné previerky jadrových zariadení. Ku 5.5.2012 došlo k odstaveniu všetkých reaktorov v Japonsku, a tak bola krajina prvýkrát od roku 1970 bez jadrovej energie. To malo za následok početné výpadky v sieti - keď krajine stopnete produkciu elektrickej energie o tretinu, nejak sa to samozrejme prejavit musi. Napriek silnému tlaku verejnosti (v prieskumoch z roku 2011 by až 80% obyvateľov chcelo ustúpiť od využívania jadrovej energie v krajine) dochádza postupne k spúšťaniu odstavených reaktorov. Od roku 2015 boli spustené 2 elektrárne (Sendai, Ikata) pričom nedávno (marec 2017) Japonský úrad pre jadrovú energiu oznámil, že sa v súčasnosti zaoberá 26 žiadosťami o znovuspustenie reaktorov, pričom elektrárne dostanú zelenú pokiaľ prejdú novými prísnymi bezpečnostnými normami. Je trochu paradoxné, že až teraz sa ide posudzovať napr. vulkanická činnosť v oblasti elektrárne či rôzne geografické ukazatele, ktoré mali byť brané do úvahe už v dobe výstavby elektrární. Na druhej strane, radšej odstaviť teraz než sa priženie ďalšia katastrofa.

EN

When discussing radiation in materials, first we need to become familiar with it's measurement unit. We already know Sievert, which measures ionizing radiation dose. Becquerel (bq) measures the number of nucleus decays per second, usually with respect to volume or mass. But it says nothing about the energy that is emitted during one dacay, so there is a difference between a material having 10bq/kg of cesium-137 and 10bq/kg of plutonium-239.

Consequences of the radiation leaks slowly show up hundreds of kilometres from the plant. For example, shortly after the accident the tap water in Tokyo showed 2x higher levels of radioactive iodine than levels safe for children. When consumed by the infants in greater volumes, it may increase thyroid cancer probability in later age. Shortly after that, vegetable, fish and rice distribution form Fukushima stops due to 3-times higher levels of radioactive cesium. Basically, people have turned their backs to anything made in Fukushima since the accident, even for products made on the other side of the prefecture.

Japanese goverment had a rather extraordinary idea when dealing with increased radiation levels in food - they just temporarily increased cesium levels limits in basic food by 400%, which did not meet with praise among people, despite the fact that Japanese limits were actually stricter than EU limits, even after they were increased (before increase 100bq/kg, after 500bq/kg, EU 600bq/kg). Japan decreased the limit back to 100bq/kg of cesium in most of the food in 2012. Generally, every radioactive isotope has it's own sets of limits, based on food type and consumer's age. For example, in 2008 EU replaced 1987 EURATOM limits (1250bq/kg) to the current 600bq/kg for cesium in general food for adults.

Water contamination

Considering pollution of the sea, there has been a map circulating all over the web, most of the sites claiming it's a map of ocean radiation pollution. This is however incorrect, the map shows tsunami waves amplitudes in different parts of the planet. So what how badly were oceans contaminated by Fukushima accident? I will illustrate analysis by National Geographic. Estimated amount of water in Paciffic ocean is 707577878937600000000 litres (yes, it's hard to read, it's about 7,1*10²⁰ litres). Considering 300 tons of water leaking to the ocean every day, in 10 years it will total in around a billion litres of contaminated water. It's a massive amount of water, but still 10^-10% of the ocean volume. I don't want to justify the leaks, they did damage the environment. But sea currents help spreading radioactive isotopes around the ocean, so the concentration is far from dangerous levels. Moreover, current leaks are not as radioactive as in 2011. By the way, oceans are already contaminated by plutonium from A-bomb tests from the 20th century

Oceanologist Dr. Ken Bussler, known for research on radiation levels in the oceans since Chernobyl disaster, started a crowd-funding iniciative OurRadioactiveOcean.org, where people donated money for sea water tests for radioactive cesium-137 and 134. First measurements from 2011 show high concentrations of cesium around Japanese east coast, but two years later the concentration went down rapidly. Over the time, radioactive particles move away from Japan toward US coast, where an increased level of radiation was measured, but still bellow rather strict Japanse norm for tap water.

Speaking of fishing, fish caught around the plant will pose risk until the reactor buildings will be repaired. Radioactive cesium enters fish body in form of salts and concentrates in muscles. If a fish "eats" such particles around the plant and moves to the ocean, about the time it's caught the concentration of radioactive cesium in it's muscles drops by a factor of 10-20. According to FDA, which tested tuna fish in 2011 caught in Paciffic ocean, radiation levels were increased, but still 300x smaller than limits.

In order to stop leaks into the sea and groundwater, TEPCO came up with a project of an ice wall around the plant, which was supposed to create a layer of permafrost around the power plant, see picure above.

However, the 1.5km long icewall, costing 35 billion yen, does not work as intended - alhtough it's 99% frozen, the remaining unfrozen percent is actually the area with largest concentration of ground water. Basically, it's like a dam with a hole in the middle. That's why the only solution that will probably put an end to the leaks will be reactor buildings reconstruction.

Land contamination

Most of the land pollution comes from explosions, steam leaks and fires on the power plant, when radioactive particles got into the air and were spread around by the wind. Alhtough the evacuation zone was defined as a 20km radius around the plant, radiation map looks very differently (see above).

Main source of radiation is cesium-137, but plutonium was also found in the soil around the power plant, probably by water leaking from the reactors. Another limit that was increased in Japan was annual radiation dose for civilians, to 20mSv/year. That is actually twice as much as annual dose of an Australian uranium mine worker! Natural annual dose is up to 3mSv/year, in most countries it's even less. But if You look at the map, You will see why the government increased the limits - evacuation wave, at least for the first year, would have to be bigger. Although radiation levevel dropped by around 62% in 2 years and annual limit considered as posing higher risk of getting cancer is 100mSv/year, I really don't consider "promoting" civilians to radiation workers as a good idea.

Discussion about nuclear safety heated up in Japan during the crisis. The government ordered all reactors to stop operation in the moment they reach a service shutdown or a fuel replacement, general safety inspections were ordered. The last reactor shut down on 5th December 2012 and it was for the first time sice 1970 that Japan was without nuclear power. This of course resulted in several blackouts - when someone turns off one third of country's electricity production, it has it's consequences. Although the pressure from general public was high (in polls, 80% people wanted to put end to nuclear power in Japan), 2 power plants are back in operation (Sendai, Ikata) and as of March 2017, NRA (Nuclear Regulation Authority) has accepted applications for 26 reactor restarts at 16 plants and is processing them. If the reactors pass new strict regulations, they will be allowed to restart. But ironically, things like volcanic activity or other geographical features are being considered now, they should have been taken more seriously before construction. On the other hand, better to shut some reactors now rather than wait for another such disaster.