Zemljotres od 9 stepeni koji se, u petak 11. marta 2011. godine, dogodio na nekoliko stotina kilometara od istočne obale Japana, bio je katastrofalan čak i za državu čiji su stanovnici navikli na stalne zemljotrese. Jačina ovog zemljotresa bila je veća od najačih očekivanih zemljotresa u tom područiju, ali to nije bilo najstrašnije. Ovaj snažan zemljotres doveo je do nastanka cunami talasa. Ubrzo nakon zemljotresa, bez ikakvog upozorenja, cunami talas visok skoro deset metara prekrio je ulice, kuće, naselja i gradove. Kao i zemljotres tako je i talas visinom i snagom prevazišao očekivane maksimume. Do sada je već potvrđeno da je poginulo nekoliko hiljada ljudi, a očekuje se da će broj poginulih preći deset hiljada.



Vesti i slike iz gradova razorenih zemljotresom i cunamijem brzo su obišle svet, ali za kratko vreme priče o talasu i zemljotresu u najvažnijim vestima zamenila je jedna druga vest. Zemljotres i cunami talas izazvali su oštećenja na nuklearnim elektranama, koje su se nalazile blizu obale.

Internet i televizije pogodio je “talas” vesti o najavi moguće nuklearne katastrofe, scenario sličan onom iz Čerbobilja. Pričalo se o ekspolzijama reaktora, širenju radijacije, evakuaciji stanovništva itd. Brzo je jasna i vidljiva tragedija izazvana zemljotresom i cunamijem potisnuta u drugi plan (imaginarnim) strahom od zračenja, “predstojeće” nuklearne katastrofe i pričama o zabrani nuklearnih elektrana.


Da bi razumeli šta se stvarno desilo u nuklearnim elektranama u Japanu, a pre svega u NE Fukušima, i videli da li su nuklearne elektrane opasne i koliko neophodno je poznavanje rada reaktora, procedura gašenja i bezbednosti.



Zemljotres koji se dogodio u petak bio je oko pet puta jači od maksimuma koji je bio očekivan tokom projektovana nuklearne elektrane Fukušima. Ovaj potres nije samo rušio zgrade već je bio dovoljno snažan da pomeri i čitavo ostrvo Japana. Bez obzira na ovako snažan potres reaktori izgrade u NE Fukušima ostali su neoštećeni. Zbog bezbednosti reaktori su projektovani da se u ovakvim situacijama automatski ugase. To se i desilo. Kontrolne šipke spustile su se u jezgro reaktora, pored nuklearnog goriva, i zaustavile odvijanje lančane nuklearne reakcije. Prva, i najvažnija, faza posla realizovana je bez ikakve greške.

Zbog osobina radiokativnih materijala trenutno i potpuno gašenje reaktora nije moguće. Spuštanjem kontrolnih šipki prekida se lančana fisiona reakcija ali proces radioaktivnog raspada se nastavlja. Tokom rada reaktora u njegovom jezgru nastaju različiti radioaktivni elementi (cezijum i jod) kratkog perioda poluraspada. Ti novonastali elementi nastavljaju da zrače i emituju toplotu i nakon spuštanja kontrolnih šipki. Zbog ovog radioaktivnog zračenja reaktor nastavlja da oslobađa nekoliko procenta ukupne toplote i nakon spuštanja kontrolnih šipki. Nekoliko procenata možda ne zvuči strašno, ali toplota koja nastaje na takav način može da dovede do pregrevanja i topljenja jezgra (~2600 C).

Da bi se proces gašenja reaktora uspešno okončao, da bi se “ugasili” i ovi kratkoživeći radioaktivni elementi i neutralisala toplota koja se oslobađa tokom njihovog radioaktivnog raspada reaktor je opremljen različitim sistemima za hlađenje. U normalnim uslovima primerani sistem za hlađenje bez ikakvih problema hladi jezgro, ali to hlađenje je dugotrajan proces koji traje nekoliko dana ili nedelja. Za rad ovog sistema za hlađenje potrebna je struja. Zemljotres, koji je doveo do gašenja reaktora, prekinuo je i eksterni dovod struje do centrale. Kako su i svi izvori struje (reaktori) u centrali Fukušima bili isključeni NE ostala je bez struje, a ovaj sistem hlađenja postao je neupotrebljiv. Ovakve situacije su planirane tokom konstrukcije NE pa je obezbeđen i sekundarni sistem hlađenja.

Drugi stepen zaštite od pregrevanja čine pumpe sa vodom koje pokreću dizel generatori. Nakon otkazivanja primarnog sistema hlađenja generatori su se aktivirali i počeli da hlade jezgra. Nažalost, par sati nakon zemljotresa do obale je stigao cunami. Talas, nekoliko metara viši od maksimuma za koji je NE projektovana, potpio je i nukelarnu centralu. Neki dizel generatori su otkazali, a jezgra reaktora su ponovo ostala bez hlađenja.

Nakon otkazivanja dizel generatora automatski se aktivirao i treći stepen zaštite od pregrevanja – pumpe koje pokreću baterije. Zadatak ovog sistema je da hladi jezgro dok se ne obezbedi neki drugi vid napajanja. Prema planovima trajanje baterija je dovoljno dugo da operateri centrale mogu da dopreme i priključe prenosne generatore struje, ali ogromna razaranja izazvana zemljotresom i cunamijem sprečila su dopremanje odgovarajućih mobilnih generatora do svih reaktora.



Do ove faze sve je funkcionisalo savršeno, ali ovde počinju da se javljaju problemi. Zbog nestanka električne energije koja pokreće pumpe voda u reaktoru više nije mogla da protiče (kruži) i hladi jezgro. Temperatura je počela naglo da raste a voda, u kojoj je “potopljeno” nukelarno gorivo, počela je da isprava. U ovom zatvorenom sistemu porast temperature dovodio je do rasta pritiska unutar reaktora. Ako bi se jezgro ostavilo u ovoj fazi temperatura bi porasla i došlo bi do topljenja radioaktivnih šipki. Ovo topljenje dovelo bi do nagomilavanja velike količine radioaktivnih elemenata sa sa dugačkim periodom poluraspada. Do eksplozije najverovatnije nebi došlo ali bi reaktor postao neupotrebljiv, opasan i morao bi da bude dodatno obezbeđen i zatvoren.

Da bi izbegli ovaj scenario kontrolori nuklearne elektrane odlučili su da smanje pritisak vodene pare u jezgru. Jedini način da se to uradi bilo je ispuštanje pare iz jezgra u atmosferu. Ovo je sigurno bila teška, ali najverovatnije ispravna, odluka pošto para izlazi iz samog jezgra reaktora pa u njoj ima radioaktivnih elemenata. Pomisao o ispuštanju radioaktivnog materijala u vazduh deluje zastrašujuće, ali to i nije mnogo opasno. Readioaktivni elementi koji su prisutni u ovoj pari imaju izuzetno kratak period poluraspada, reda veličine nekoliko sekundi. U trenutku oslobađanja para je radioaktivna ali posle samo nekoliko sekundi radioaktivna jezgra se raspadaju i postaju nestabila, a zračenja više nema.



Ova operacija može da ima štetne posledice za ljude koji se nalaze u blizini centrale u trenutku ispuštanja pare. Da bi sprečili posledice po lokalno stanovništvo oblast oko centrale je evakuisana pri samoj najavi problema. Do danas je evakuisana oblast u krugu do 30km, mada je maksimalno rastojanje na kome može doći do prekomernog izlaganja zračenju još manje. Zbog problema na NE proglašen je akcident četvrtog stepena na INES skali.

INES skala je skala koja meri opasnost od izlaganja nuklearnom zračenju zbog havarije na reaktoru. Ima 7 stepeni, i podeljena je tako da je svaki sledeći stepen deset puta opasniji od prethodnog. Najmanji problemi označavaju se stepenom 1, najveći 7. Događaji označeni stepenima od 1 do 3 nazivaju se incidenti i kod njih je efekat zračenja lokalizovan unutar “ograde” nuklearne elektrane, događaji od 4 do 7 stepena označavaju se kao akcidenti i karakteriše ih moguć uticaj na stanovništvo vam NE. Akcidenti četvrtog stepena označavaju lokalnu opasnost od izlaganja prekomernom zračenju.

Povremeno ispuštanje pare omogućilo je održavanje temperature dovoljno dugo da se priključe mobilni generatori. Kada su generatori priključeni većina reaktora je normalno nastavila da rada u standardnoj proceduri hlađenja.

Nažalost, na dva reaktora došlo je do problema sa priključivanjem mobilnih generatora. Bez električne energije za napajanje hlađenja na ova dva reaktora problem je postajao sve ozbiljniji. Vremenom je voda u reaktoru isparila toliko da su šipke radioaktivnog goriva izašle iz vode. Ovo je otežalo hlađenje, a radioaktivno zračenje počelo je da napušta nukelarnu elektranu.

Da bi smanjili temperaturu operateri su morali da dodaju još vode u jezgro reaktora. Za normalan rad reaktora potrebna je čista (destilovana) voda. Zbog uslova koji su nastali posle cunamija takve vode nije bilo pa su operateri bili primorani da u reaktore ubacuju morsku vodu. Ova voda oštećuje instalacije i može da dovede do problema u radu reaktora i kvarova. Osim toga, prisustvo soli povećava broj nastalih radioaktivnih elemenata i zračenje pare.

Proces hlađenja reaktora nastavljen je kao i u prethodnom slučaju. Operateri su regulisali temperaturu i pritisak vodene pare ispuštanjem pare iz jezgra. Da bi izbegli direktno izbacivanje radioaktivne pare u atmosferu kontrolori su odlučili da paru prvo zadrže u zgradi koja okružuje reaktor, dok ne prestane da zrači, pa da je tek onda oslobode u atmosferu. Naravno, tokom ove procedure i kontrole reaktora ljudi koji su se nalazili u NE morali su da budu u zaštićenim prostorijama ili da nose odgovarajuća zaštitna odela.

U ovoj proceduri postojala je i jedna potencijalna opasnost. Od ranije je bilo poznato da u ovoj pari koja izlazi iz reaktora može da dođe do razdvajanja vode na vodonik i kiseonik. Ova dva gasa, kad su slobodna, izuzetno su reaktivna i mogu da eksplodiraju. Bez obzira na rizik operateri odlučili da paru iz reaktora oslobađaju na ovaj način a ne direktno u atmosferu. Pokazalo se da je odluka bila pogrešna – došlo je do eksplozije. Ovakva eksplozija vodonika raznela je zgrade u kojima su se nalazili reaktori 1 i 3. Oštećenja na reaktorima nije bilo, ali bilo je povređenih radnika. Ove dve eksplozije dogodile su se u nedelju, 13. marta.



Nakon eksplozije nastavljeno je hlađenje ova dva reaktora upumpavanjem morske vode i ispuštanjem pare. Za sada sve teče po planu ali će, ovim tempom, biti potrebno još nekoliko nedelja za zaustavljanje nuklearnih reakcija do bezbednog nivoa.

U utorak, 14. marta, došlo je do komplikacija na reaktorima 2 i 4. Na reaktoru 2 je došlo do eksplozije vodonika u delu reaktora koji služi za kontrolu pritiska. Za razliku od reaktora 1 i 3 ovde je do eksplozije došlo udelu reaktora pa postoje oštećenja na samom reaktoru. Uzrok ove eksplozije nije poznat, ali zračenje koje izlazi iz reaktora nije veliko i slično je onom kod reaktora 1 i 3. Nastavljeno je hlađenje reaktora 2 ubrizgavanjem morkse vode.

Na rektoru 4 došlo je do požara u bazenu sa potrošenim gorivom. Uzrok počara je najverovatnije ulje iz generatora koje se pomešalo sa vodom. Ovi bazeni su mesta gde se odlaže gorivo izvučeno iz reaktora. Kao i u slučaju gašenja reaktora u potrošenom gorivu ima još radioaktivnih elemanata koji slobađaju toplotu. Da bi se zaustavilo pregrevanje gorivo se određeno vreme čuva u bazenima za hlađanje. Bazen se trenutno hladi ubacivanjem morske vode.

Reaktori 5 i 6 nisu radili u trenutku zemljotesa, na njima nema problema i ugašeni su.


Zračenje i doze

Verovatno najvažnija informacija vezana za havariju na NE je količina zračenja emitovanog u okolinu. Tokom brojnih problema sa reaktorima oslobođeno zračenje nije veliko i lokalno ne predstavlja veliku opasnost. Povremeno su merene intenzivna zračenja (od 300-400 mSv/h) ali ova intenzivna zračenja bila su kratkotrajna (u trenutku izbacivanja pare) i lokalizovana na malo područije unutar nuklearne elektrane. Najveći intenzitet izmeren u okolini NE iznosila su 8-10 mSv/h.

U poređenju sa normalnim prosečnim zračenjem stanovništva (2-3 mSv/godišnje) ove vrednosti izgledaju zastrašujuće, ali za sada nema nikakvih dugotrajnih posledica u okolini centrale i na stanovništvo (za pojavu radijacijske bolesti potrebno je “nakupiti” 1000 mSv).





svetnauke.org