Mity i rzeczywistość. Co naprawdę wydarzyło się w elektrowni Fukushima I? [cz. 3.]

11 marca minęła pierwsza rocznica trzęsienia ziemi, które nie tylko przesunęło wyspę Honsiu o około 2,4 metra i skróciło dzień o 1,6 mikrosekundy, ale doprowadziło do katastrofalnego w skutkach tsunami. Ocenia się, że była to najdroższa katastrofa naturalna w dziejach. Jednym z jej skutków była awaria elektrowni jądrowej Fukushima I. Co się tam wydarzyło?

11 marca minęła pierwsza rocznica trzęsienia ziemi, które nie tylko przesunęło wyspę Honsiu o około 2,4 metra i skróciło dzień o 1,6 mikrosekundy, ale doprowadziło do katastrofalnego w skutkach tsunami. Ocenia się, że była to najdroższa katastrofa naturalna w dziejach. Jednym z jej skutków była awaria elektrowni jądrowej Fukushima I. Co się tam wydarzyło?

Dlaczego doszło do awarii?

Gdy o 14:46 czasu lokalnego zatrzęsła się ziemia, w elektrowni pracowały trzy z sześciu reaktorów. Paliwo z czwartego zostało wcześniej wyładowane do leżącego na terenie elektrowni basenu, a dwa były wygaszone. Trzęsienie ziemi nie spowodowało żadnego zagrożenia – elektrownia była przygotowana na taką ewentualność i zniosła je bez uszczerbku.

Efektem wstrząsów były jednak zerwane linie energetyczne, w tym również te zasilające systemy bezpieczeństwa elektrowni. Zgodnie z przewidzianym w takich przypadkach scenariuszem zadziałały awaryjne układy bezpieczeństwa – reaktory zostały wyłączone: znalazły się w nich pręty pochłaniające neutrony. Wszystko przebiegało zgodnie z procedurami i planem.

Po wyłączeniu reaktory wciąż generowały ciepło. Nie było to problemem – chłodzenie zostało zapewnione przez pompy dostarczające niezbędną wodę. Pompy były zasilane przez silniki spalinowe.

Godzinę po wstrząsach w wybrzeże uderzyło tsunami. Fala sięgała w okolicach elektrowni 10 - 14 metrów wysokości (miejscowo spiętrzenie wody w innych rejonach wybrzeża sięgało nawet ponad 20 metrów). Elektrownia została zabezpieczona przed takimi wypadkami falochronem, jednak jego projektanci nie przewidzieli fal przekraczających 6,5 metra wysokości. Woda wdarła się na teren obiektu.

Sam fakt przelania się wody przez falochron nie oznaczał automatycznie problemów, jednak w tej konkretnej sytuacji dała o sobie znać beztroska projektantów – silniki spalinowe zasilające układ chłodzenia zainstalowano w piwnicach.

Projektując elektrownię, przewidziano również i taki scenariusz, że silniki odmawiają posłuszeństwa. Ich rolę na pewien czas miały przejąć akumulatory zdolne do czasowego zasilania układu chłodzenia elektrowni. Niestety, akumulatory również rozlokowano zbyt nisko. Woda zniszczyła prawie wszystkie zabezpieczenia powstrzymujące wyłączone reaktory przed przegrzaniem się.

Istniało jeszcze jedno awaryjne rozwiązanie – mobilne generatory umieszczone na ciężarówkach, które mogły uratować całą sytuację. Niestety, nie było możliwości dostarczenia ich do elektrowni – trzęsienie ziemi zniszczyło drogi dojazdowe.

Wspomniałem wyżej o zniszczeniu prawie wszystkich zabezpieczeń. Dlaczego prawie? Nawet w tak beznadziejnej z pozoru sytuacji pozostawał jeszcze jeden mechanizm, który zadziałał sprawnie – awaryjny, niewymagający prądu układ chłodzenia, napędzany parą wodną generowaną przez rozgrzany reaktor. Układ ten zainstalowano tylko w dwóch reaktorach. Pozostał jeden, pozbawiony jakiegokolwiek chłodzenia, a w pozostałych dwóch poziom wody szybko się obniżył, odsłaniając rdzenie.

Paliwo zaczęło się topić i ściekać na dno zbiorników reaktorów. W przypadku dwóch reaktorów, chłodzonych przez pewien czas przez dodatkowy, autonomiczny układ, paliwo zatrzymało się w tym miejscu. W reaktorze numer 1 roztopione paliwo przepaliło zbiornik, ale nie wydostało się poza ostateczną barierę – chwytacz rdzenia.

Obsługa elektrowni, próbując za wszelką cenę uniknąć większej katastrofy, podjęła próbę zalania reaktorów wodą morską, jednak w wysokiej temperaturze spowodowało to intensywniejsze wydzielanie wodoru. Elektrownia była przygotowana na taką ewentualność – zainstalowano w niej urządzenia (rekombinatory wodoru) pozwalające na neutralizowanie niebezpiecznego gazu, jednak aby działać, musiały być zasilane prądem.

Pozostawała możliwość kontrolowanego wypuszczenia nagromadzonych gazów, jednak nie zdecydowano się na to ze względu na ryzyko wyemitowania do atmosfery dużej ilości radioaktywnych zanieczyszczeń. Wypuszczenie gazów byłoby możliwe, gdyby w systemie wentylacji reaktorów zainstalowano filtry usuwające zanieczyszczenia radioaktywne. Niestety, takich filtrów nie było, a ciśnienie gazów wewnątrz reaktorów ciągle rosło.

Po kilkunastu godzinach sytuacja wydawała się stopniowo normalizować – udało się dostarczyć agregaty prądotwórcze i rozpoczęto aktywne schładzanie reaktorów i kontrolowane wypuszczanie niebezpiecznych gazów.

Niestety, nastąpiło wówczas to, co było główną przyczyną problemów w opisywanych w poprzedniej części artykułu awariach – eksplodował wodór, co doprowadziło do zawalenia się reaktora numer 1, a kolejne eksplozje rozszczelniły osłony pozostałych.

Do atmosfery i oceanu wydostały się radioaktywne zanieczyszczenia. Skażony został również teren elektrowni, co spowodowało radykalne utrudnienia w dalszej akcji ratunkowej. Rozpoczęło się mozolne, trwające do dzisiaj usuwanie skutków awarii (w tym miejscu znajdziecie informacje o blogu Japończyka biorącego udział w akcji ratowniczej).

Stan zimnego wyłączenia reaktorów udało się osiągnąć dopiero 29 września 2011 roku. Zabezpieczono je dodatkowymi konstrukcjami – na razie trzeba czekać. Usunięcie stopionego paliwa będzie możliwe dopiero po 2021 roku, a 30 lat zabierze rozbiórka całego obiektu.

Mimo tego awaria stała się przyczyną kolejnych wystąpień przeciwników energii jądrowej. To dość dziwne, zważywszy na fakt, że jakoś nikt poza ekologami nie protestuje przeciwko wydobywaniu ropy (awaria na platformie BP w Zatoce Meksykańskiej: 11 ofiar śmiertelnych i obszar skażeń o powierzchni 75 tys. kilometrów) czy produkcji środków ochrony roślin (awaria w indyjskim Bhopalu – 3 do 20 tys. ofiar).

Kwestia budowy elektrowni jądrowej w Polsce stała się domeną nie specjalistów rozumiejących zalety i zagrożenia związane z takim rozwiązaniem, ale polityków i działaczy różnych organizacji.

Warto przy tym pamiętać, że Polska jest otoczona krajami mającymi elektrownie jądrowe. Ponosimy więc ryzyko na równi z nimi, nie czerpiąc jednak z tego żadnych korzyści.

Przeciwnicy budowy elektrowni jądrowych często powołują się na badania opinii publicznej wskazujące, że społeczeństwa na całym świecie są przeciwne budowie takich obiektów. Zapominają, że te same społeczności ochoczo poparły zakaz używania wody – wystarczyło nazwać ją tlenkiem diwodoru, który, gdy dostanie się do płuc, może być przyczyną śmierci. Ludzie są z zasady przeciwni czemuś, czego nie rozumieją.

Nie stawiam bynajmniej tezy, że wszyscy przeciwnicy energetyki jądrowej są niedoinformowani. Chodzi jednak o to, by dyskusję na temat przyszłości energetyki i ewentualnej budowy pierwszej elektrowni jądrowej w Polsce prowadzić za pomocą argumentów bazujących na faktach i nauce, a nie na mitach, emocjach i spektaklu ignorancji polityków.

Źródło: Narodowe Centrum Badań Jądrowych • Zakład Geografii Fizycznej, Uniwersytet Wrocławski • Energetyka Jądrowa • Gazeta Wyborcza • Post Carbon • Nuclear • Archiwum Instytutu Energii Atomowej