Symbolický start cesty olympijské pochodně je i připomenutím desátého výročí velkého zemětřesení v oblasti Tóhoku a havárie v jaderné elektrárně Fukušima I. Z technického hlediska je co slavit: v elektrárně a jejím okolí se toho pro obnovu udělalo opravdu hodně.
Vladimír WagnerJaderný fyzik, pracuje na oddělení jaderné spektroskopie v Ústavu jaderné fyziky AVČR v Řeži u Prahy. Zabývá se výzkumem horké a husté jaderné hmoty pomocí srážek relativistických těžkých iontů a možností transmutace jaderného odpadu intenzivními toky neutronů. Byl členem Nezávislé energetické komise II, která pod vedením Václava Pačese a Dany Drábové připravovala pro ministerstvo průmyslu a obchodu analýzu stavu a perspektiv vývoje české energetiky. Havárii ve Fukušimě sleduje Vladimír Wagner od počátku v cyklu článků na serveru Osel, kterých už bylo téměř 60. První vyšel krátce po havárii a je zajímavé se podívat, jak se tehdejší popis shoduje s pozdějšími znalostmi. Zajímavá je i diskuse. Zatím poslední text vyšel před pár dny a jeho zkrácenou verzí je tento článek. |
Největšího úspěchu se v nedávné době podařilo dosáhnout při vyvážení bazénů s vyhořelým palivem. Dne 26. února se vyvezlo posledních šest palivových souborů z bazénu třetího bloku. Byly umístěny do centrálního mokrého úložiště.
Celkově bylo vyvezeno 566 palivových souborů, které v bazénu v době havárie byly. Jednalo se i o ty s poškozenými úchyty. Práce začala 15. dubna 2019 a kvůli vysoké radiaci v okolí bazénu se musela provádět co nejvíce automaticky dálkově.
Třetí blok tak následoval ten čtvrtý, kde bylo vyklízení dokončeno v prosinci 2014. Získané zkušenosti jsou velmi důležité pro práce na vyvezení bazénů s vyhořelým palivem prvního a druhého bloku.
U druhého bloku, který nebyl poničen výbuchem vodíku, se s konečnou platností rozhodlo o tom, že se nebude horní část budovy bourat. Z boku se postavil speciální kontejner, který umožňuje realizovat práce uvnitř budovy v patře s bazénem. Jeho vyklízení by mělo být zahájeno v letech 2024 až 2026.
U prvního bloku pokračují práce na odstraňování nebo statické stabilizaci zborcených konstrukcí. V říjnu 2020 se podařilo podepřít nosníkem zborcený zavážecí stroj o hmotnosti 161 tun. Pak by se měl postavit nový kryt bloku a instalovat jeřáby pro manipulaci s palivovými soubory a kontejnery pro ně. Vyklízení prvního bloku by mělo být zahájeno v letech 2027 až 2028.
V minulých letech se podařilo prozkoumat polohu paliva pomocí kosmických mionů u všech tří zničených reaktorů. Potvrdilo se, že „jádro“ reaktoru, kde je palivo (tzv. aktivní zóna), se roztavilo a tavenina stekla na dno tzv. reaktorové nádoby a do suterénu kontejnmentu, tedy jakési „ochranné obálky“ reaktorů.
Do kontejnmentů všech tří bloků se dostaly roboty, které upřesnily rozsah poškození i polohu taveniny z aktivní zóny. Nejvíce znalostí je o situaci uvnitř kontejnmentu druhého bloku. Tam se už ověřila možnost manipulace se ztuhlými kousky taveniny. Zahájení vytahování zbytků roztavené aktivní zóny z kontejnmentu druhého bloku se však zdrží.
Ze srovnání získaného obrazu rozborem detekce mionů s modelem vytvořeným z konstrukčních plánů je vidět, že v oblasti, kde by měl být stín vytvořený palivem v aktivní zóně, se žádný stín nenachází.
Měla by je provádět robotická ruka o celkové délce 22 metrů, kterou připravuje britská firma. Práce, a hlavně společné testy britských a japonských inženýrů, však silně narušila pandemie a omezené možnosti cestování. Robotická ruka tak bude do areálu Fukušima dopravena později. Práce v kontejnmentu druhém bloku se tak významně zpozdí, pravděpodobně až o rok.
Nejdříve se budou odebírat pouze gramové vzorky, které umožní prozkoumat složení a vlastnosti ztuhlého koria. Teprve později se přikročí k vytahování větších kusů. Reálná likvidace roztavené aktivní zóny však bude pochopitelně potřebovat sofistikovanější vybavení. Jeho vývoj by měla umožnit právě popsaná prvotní analýza.
Jen tak nalehko
Celý areál elektrárny se postupně stále více čistí, a tím se zlepšuje i dozimetrická situace. Již na 96 % území elektrárny se lze pohybovat v normálním pracovním oděvu. Jsou zde kantýny, obchody a odpočinkové zóny. Postupně se také opravují dřívější provizorní řešení a záplaty. V září 2020 se vyměnil provizorní kryt, který překrýval díru ve střeše strojovny třetího bloku.
Vznikla při výbuchu vodíku v reaktorové budově tohoto bloku. Po havárii se provizorně zakryla. Nyní se střecha vyčistila od sutě, která střechu pokrývala. Tím se snížila radioaktivita tak, aby se na střeše mohlo pracovat, a střecha i s dírou se překryla, aby i při tajfunových deštích do strojovny nezatékala voda.
Jeden z organizátorů běhu olympijské pochodně Fukušimou v březnu 2021
Stále nejvážnějším problémem, o jehož řešení je třeba rozhodnout v tomto roce, je otázka, jak naložit s nashromážděnou radioaktivní vodou. Její množství se alespoň snížilo. Střední přítok se podařilo srazit pod 150 tun denně. Připomeňme, že ještě v roce 2015 to bylo téměř 500 tun denně.
Pomohla například i zmíněná oprava střechy, která snížila pronikání dešťové vody do suterénu strojovny třetího bloku. Podařilo se tak oddálit dobu, kdy bude překročena kapacita nádrží až na podzim roku 2022. Snaha o další snižování pronikání vody do suterénů budov pokračuje.
Vodu se také podařilo zbavit radioaktivní kontaminace s jednou výjimkou: radioaktivního izotopu vodíku tritia. To nelze odlišit chemicky a ve vodě tak zůstává. Zvyšování jejího množství je dáno hlavně pronikáním spodní vody do suterénů zničených reaktorů a také dešťové vody v době silných dešťů.
Odborníci rozhodli, že nejvhodnějším řešením tohoto problému je vypuštění vody s dostatečně nízkým obsahem tritia do moře. Pokud by obsah tritia nepřekročil hygienické limity, neznamenalo by to riziko pro životní prostředí. Tritium totiž vzniká přirozenou cestou interakcí kosmického záření v atmosféře a v přírodě se vyskytuje přirozeně.
O vypouštění je tak v podstatě rozhodnuto i na vládní úrovni a podporuje je i Mezinárodní agentura pro atomovou energii. Problémem však jsou obavy rybářů, jak bude informace o vypouštění vody s tritiem působit na jejich zákazníky. Stejně tak je politickým problémem odpor proti takovému vypouštění u Jižní Koreji. Právě zmíněný odpor rybářů je hlavním důvodem, proč se zahájení vypouštění vody do moře stále odkládá. Pokud by k vypouštění došlo, mělo by to probíhat pod dohledem nezávislých odborníků z Mezinárodní agentury pro atomovou energii, Jižní Koreje i zástupců rybářů.
Návštěva novinářů ve fukušimském areálu, konkrétně u nádrží na zachycování radioaktivní vody v areálu
Zemětřesení nejsou výjimkouPár týdnů před 10. výročím tragického zemětřesení a tsunami zažilo Japonsko další zemětřesení. Došlo k němu 13. února 2021 k zemětřesení, které mělo ohnisko pod mořem na severovýchod od elektrárny. Jeho magnitudo bylo 7,3, čili téměř o dva stupně menší, než tomu bylo u zemětřesení, které způsobilo havárii ve Fukušimě. Hypocentrum zemětřesení bylo v hloubce okolo 55 km. Silné otřesy byly i v Tokiu. Seismografy zaznamenaly toto zemětřesení i v Česku. Je možné, že to byl dozvuk zmíněného velkého zemětřesení Tóhoku. Toto nové bylo zhruba 100 km jižněji od toho z roku 2011. V provincii Fukušima nové zemětřesení poškodilo 3 347 budov a 24 úplně zničilo, zraněno zde bylo 102 lidí a z toho 5 vážně. V samotné elektrárně, kterou zemětřesení také zasáhlo, nebyly při prvních prohlídkách zaznamenány žádné významnější dopady. Z některých bazénů s vyhořelým palivem vyšplíchla voda, ale nikde její množství nepřekročilo dva litry, takže to nemohlo mít žádné následky. Později se však několik následků projevilo. V kontejnmentu prvního bloku poklesla 18. února hladina vody o půl metru, což by mohlo naznačovat poškození kontejnmentu. Pokles vodní hladiny zhruba o 30 cm byl pak zaznamenán i u kontejnmentu třetího bloku. Neprojevilo se to však ve zvýšení hladiny vody v suterénu budov. Další změny se našly při podrobné prohlídce nádrží s radioaktivní vodou. U 53 z nich došlo ke znatelnému posunu o 3 až 9 cm. U žádné však nedošlo k poškození a úniku vody. |
Obnova území
Zahájení dekontaminace silně znečištěných území v III. zóně bylo podmíněna dokončením dekontaminace a otevřením méně zasažených území I. a II. kategorie. Klíčovou podmínkou však bylo vybudování a otevření přechodného úložiště odpadu vznikajícího při dekontaminaci v silně znečištěných městech Futaba a Okuma.
Sem se postupně sváží všechen odpad nahromaděný při dekontaminaci. Přitom se realizuje i jeho klasifikace. Během uplynulé doby aktivita části z něj klesla pod hygienické limity a není potřeba jej ukládat do úložiště. Lze s ním zacházet, jako s normálním odpadem. Další část odpadu lze spálit, přičemž se radionuklidy zachytí filtry nebo zůstanou ve vzniklé strusce a popelu. Odpad tak sice má vyšší aktivitu, ale jeho objem se radikálně zmenší.
Z 12 evakuovaných samosprávných celků se šest už úplně otevřelo. Zde byla dekontaminace, revitalizace a návrat lidí do značné míry realizován. V minulém roce bylo zahájeno otevírání nejsilněji zasažených oblastí.
Na silně zasažených územích se po dekontaminaci budují rekonstrukční základny, které slouží jako ohniska pro postupné rozšiřování dekontaminovaných a revitalizovaných území. V současné době jich existuje šest, což je zhruba tolik, kolik je sídelních celků obsahujících silně kontaminované území.
Rekonstrukční základna obsahuje hlavní infrastrukturu potřebnou pro správu území a vracející se obyvatele a nutnou pro dekontaminační a rekonstrukční práce. Příkladem může být rekonstrukční středisko ve vesnici Iitate. V ní tvoří silně zasažená oblast, kterou je čtvrť Nagadoro, jen velmi malou část území. Její návrat k normálu se realizuje právě přes rekonstrukční centrum, které zároveň poskytuje servis vracejícím se obyvatelům.
V současné době zde začalo testovací pěstování některých druhů zemědělských plodin na dekontaminované půdě. Podmínkou pro trvalý návrat obyvatel je, aby roční efektivní dávka nepřekročila 20 milisievertů (mSv). Navíc se musí obnovit základní infrastruktura a správa města musí mít odsouhlasený plán průběhu návratu. Obyvatelé budou po návratu využívat dozimetry a bude se kontrolovat dozimetrická situace.
Zákaz vstupu do silně zasažených oblastí byl zrušen v minulém roce. Obyvatelé tak mohou začít připravovat návrat a podílet se na dekontaminačních a rekonstrukčních pracích. Ve Futabě bylo v srpnu 2020 zahájeno testovací pěstování různých plodin. Jde o pět druhů zeleniny včetně špenátu, zelí a brokolice.
Produkty budou dozimetricky sledovány. Pokud se ukáže, že splňují hygienické limity, které jsou 100 Bq/kg, bude možné činnost jednotlivých farem obnovit. První pokusy proběhly už v roce 2019, ale silné deště a povodně znemožnily jejich analýzu.
Radiační kontrola mladé dívky evakuované z oblasti kolem Fukušimy. Snímek byl pořízen zhruba 14 dní po katastrofě, 24. března 2011.
Návrat do měst
Jediné město, kde trvalý návrat obyvatel ještě vůbec nezačal, je Futaba. Začátek návratu se plánuje v roce 2022. Trochu dále pokročila revitalizace města Ókuma. Začátkem minulého roku byla úplně otevřena celá železnice Džóban, která po pobřeží propojuje Tokio s městem Sendai. V březnu minulého roku tak zde byla otevřena železniční stanice Ono. Ovšem lidí, kteří ji využívají, je jen velmi málo. Zatím se v tomto městě mohly otevřít pouze čtvrti Okawana a Nakajšiki. V těchto otevřených oblastech se také postavily nové domy, ve kterých žijí navrátilci.
Před havárií ve městě Ókuma žilo okolo 11 tisíc obyvatel, v současné době jich tam bydlí 860. Ovšem 70 % z nich jsou pracovníci elektrárny. Zbývající jsou pak městští úředníci, kteří pracují v rekonstruovaných infrastrukturních zařízeních a staří lidé. I v případě Ókumy se hromadnější otevření silně zasažených území plánuje na rok 2022. Čeká se hlavně na obnovu infrastruktury.
V nejhůře zasažených územích se otevřel vzpomínkový park s památníkem věnovaným havárii a postiženým obyvatelům nacházejícím se na území měst Futaba a Namie. Dokončilo se i muzeum věnované této události. To bylo otevřeno na konci září 2020. Expozice v třípatrové budově zaujímají plochu něco přes 5 tisíc metrů čtverečných.
Město Naraha bylo jedním z prvních měst plně evakuovaných a celé ležící v zasažených oblastech, které se v roce 2015 začalo otevírat. Dosud se tam vrátilo něco přes 60 % obyvatel. Postupně se rekonstruují pláže zničené vlnou tsunami. V tomto roce by se měla dokončit rekonstrukce pláže Iwasawa právě v Naraze, takže v létě roku 2022 se bude moci otevřít. Jde o oblíbené místo pro surfaře a je to jeden z kamínků zlepšení, který by mohl přilákat další obyvatele do tohoto města.
Farmářská produkce se rozšiřuje i ve zmíněném městě Namie, kde se podařilo obnovit rýžová pole v pobřežní oblasti ve vzdálenosti zhruba 10 km od elektrárny, která byla zaplavena a zničena tsunami. Část z nich má pronajatou Tokijská zemědělská univerzita a využívá je k pěstování geneticky upravené zlaté rýže. Na podzim roku 2020 tak bylo možné sklidit první úrodu, která se bude prodávat ve specializovaných obchodech a využije se v univerzitních zařízeních a obchodech.
Pro zrychlení návratu se začalo s finanční podporou návratu lidí do otevřených zasažených území. Jedná se o nové přistěhované i podnikatele, kteří otevřou na daných územích nové podniky. Podmínkou je udržitelnost a setrvalost projektů nejméně pět let.
Lze jádro nahradit?
Stále více se ukazuje, že se japonská energetika bez jaderných zdrojů neobejde. Z větší části byly jaderné zdroje nahrazeny těmi fosilními. Je třeba připomenout, že Japonsko nemá žádné domácí fosilní zdroje a musí je dovážet. Masivně se tak zvýšil hlavně dovoz plynu i uhlí. Vedlo to ke zvýšení cen elektřiny překračující 30 %.
Japonsko se snaží sice zvýšit podíl obnovitelných zdrojů, ale naráží na zásadní problémy. Vysoká hustota osídlení a velmi málo vhodných volných míst omezuje výstavbu solárních i větrných parků. Výstavbu mořských větrných farem velmi omezuje skutečnost, že Japonsko nemá pobřežní šelfy a hloubka zde velmi rychle roste.
K využití hlavně fotovoltaických panelů se upíná i prefektura Fukušima, která by tak ráda nahradila produkci elektřiny z jaderných zdrojů. Naděje byly spojovány i s větrnou energetikou. V roce 2015 se instalovala plovoucí mořská turbína s výkonem 7 MWp.
Možnosti větru se testovaly s využitím ještě dalších dvou větrných turbín. Ukázalo se však, že jejich provoz není ekonomický. Nepodařilo se dosáhnout potřebného ročního koeficientu využití výkonu. Zmíněná plovoucí turbína tak byla demontována už v létě roku 2020. Zbývající dvě turbíny jsou vyřazovány z provozu nyní. Ukázalo se, že větrná energie alespoň v této oblasti nepředstavuje řešení náhrady jaderných bloků.
Velmi dramatickým způsobem ukázala nutnost stabilních zdrojů energie letošní zima, která byla i v Japonsku velmi studená a spotřeba elektřiny byla o 10 % vyšší, než tomu bylo v loňském roce. Fotovoltaika zapadala sněhem a v zimě je její produkce vždy malá. Nedodávaly ani větrné turbíny. Okamžité ceny elektřiny v některých dnech vzrostly řádově. Jádro nyní dodává 6 % místo 30 % elektřiny, které dodávalo před havárii. Povolení k provozu má stále pouze devět reaktorů.
Pohled na dekontaminační práce probíhající v pásmu kolem elektrárny. Odklízí se jak kontaminovaná půda, tak biologický materiál, tedy hlavně rostlinné zbytky (na obrázku). Prací se účastní sedm tisíc lidí.
Pomalý pokrok
V polovině září dokončila společnost Kansai bezpečnostní úpravy u dvou reaktorů starších než 40 let. Těmi bylo podmíněno obnovení provozu a jeho prodloužení o dalších 20 let. Šlo o reaktory Takahama 1 a Mihama 3.
Práce na bloku Takahama 2 pokračovaly i v další části roku. Svolení k prodloužení provozu při splnění všech bezpečnostních úprav bylo u těchto tlakovodních reaktorů uděleno v roce 2016. Nejdůležitější práce se týkaly zesílení stěn kontejnmentů a posílení ohnivzdornosti, které spočívalo ve výměně kabelů za nehořlavé, instalaci dalších protipožárních fólií, požárních čidel a samohasicích zařízení.
Nyní bude potřeba získat podporu spuštění těchto bloků u místních komunit. Krokem v tomto směru se stalo schválení provozu bloků Takahama 1 a 2 vedením města Takahama. Další provoz bloku Mihana 3 byl schválen představiteli prefektury Fukui. Opětné spuštění všech tří reaktorů se plánuje na rok 2021.
V říjnu 2020 schválil úřad pro jadernou bezpečnost bezpečnostní úpravy a vylepšení na šestém a sedmém bloku elektrárny Kašiwazaki-Kariwa společnosti TEPCO. Zde jde o nejmodernější varné reaktory III. generace. Nyní bude muset společnost TEPCO hlavně získat svolení pro provoz těchto bloků od místních komunit, což bude hodně náročné.
Začátkem listopadu 2020 schválilo vedení prefektury Myiaga opětný provoz varného reaktoru Onagawa 2 s výkonem 796 MWe. Spuštění bloku se předpokládá v letech 2022 a 2023, protože je třeba dokončit ještě některé úpravy. Pravděpodobně půjde o první varný reaktor staršího typu, který se dostane do provozu. Onagawa je elektrárna, která byla nejblíže hypocentru zemětřesení. U staršího bloku Onagawa 1 se rozhodlo o jeho likvidaci. Blok Onagawa 3 se připravuje a posuzuje pro budoucí obnovení provozu.
K devíti již provozovaným reaktorům by se tak již brzy mohly přidat bloky Takahama 1 a 2, Kašiwazaki-Kariwa 6 a 7, Onagawa 2, Mihano 3 a Tokai 2. Dalších sedmnáct reaktorů stále posuzuje úřad pro jadernou bezpečnost NRA. Po brzkém zprovoznění dalších reaktorů volá průmysl, hlavně ten energeticky náročný, který kvůli vysoké ceně a nedostatku elektřiny ztrácí konkurenceschopnost.
Společnost J-Power oznámila v září 2020 další odklad v budování rozestavěné elektrárny Óma v prefektuře Aomori. Je to způsobeno tím, že úřad pro jadernou bezpečnost NRA stále posuzuje úpravy projektu ke zvýšení bezpečnosti proti zemětřesení a tsunami. V současné době se tak předpokládá zahájení budování nových instalací, které jsou vyvolány těmito úpravami v druhé polovině roku 2022 a dokončení se předpokládá v roce 2027. Kdy by se mohla elektrárna dostat do komerčního provozu, zatím nelze stanovit.
Čtyři z provozovaných reaktorů (Ikata 3, Genkai 3, Takahama 3 a 4), využívají směsné palivo s plutoniem typu MOX získaným z vyhořelého paliva. Japonsko nemá uran, a nemá také žádné další energetické suroviny. To je důvod, proč počítá s recyklací vyhořelého paliva a využíváním paliva MOX. Zároveň se tímto přístupem snižuje objem radioaktivního odpadu na jednotku vyrobené energie.
Doposud probíhala recyklace japonského vyhořelého paliva a příprava MOX palivových souborů ve Francii. Od roku 1993 se buduje v Rokkasho přepracovací závod i zařízení na výrobu paliva MOX. Areál je postaven na podobném principu, jaký se dnes používá ve francouzském La Hague. Dokončení se už mnohokrát odložilo. Velké zdržení způsobila pochopitelně havárie v elektrárně Fukušima I a zvýšené bezpečnostní nároky.
Dokončený závod by měl být schopen zpracovat 800 tun paliva, což reprezentuje produkci tak 40 reaktorů. Od roku 2010 se buduje závod na výrobu paliva MOX, který by měl mít produkci až 130 tun paliva ročně. Dokončení přepracovací části se nyní plánuje na rok 2022 a výroby MOX paliva pak v roce 2024.
Manipulace s komponenty střechy provizorního krytu prvního bloku ve Fukušimě
Závěr
Havárie v jaderné elektrárně Fukušima I byla druhá největší po Černobylu. Došlo při ní k roztavení aktivní zóny u tří reaktorů. Byla iniciována jedním z největších zemětřesení a tsunami, s jakým se lidská civilizace setkala. Ačkoliv samotná tsunami měla téměř 20 tisíc přímých obětí, havárie jaderné elektrárny si nevyžádala žádnou. Evakuace, kterou si tsunami, havárie a následný únik radioaktivních látek vyžádaly, však měla velmi velké sociální, psychické i ekonomické dopady.
Vyřazení zničené jaderné elektrárny a likvidace následků havárie tak představuje obrovskou výzvu. Během 10 let, které od havárie uplynuly, se podařilo dosáhnout značného pokroku. Byl dosažen i díky velmi široké spolupráci a podpoře mezinárodní komunity. Řada věcí se však ukázala daleko náročnější, než se předpokládalo. Podobně tomu je i při likvidaci následků tsunami.
Jednalo se o jednu z největších přírodních katastrof, které naší civilizaci zasáhly - ale na havárii se podílely i lidské chyby způsobené podceněním možné velikosti tsunami a chybným umístěním náhradních zdrojů elektřiny. Je třeba říci, že analýza příčin a průběhu havárie přispěla k dramatickému zlepšení bezpečnostních parametrů reaktorů ve světě. Stejně tak se ukázaly slabiny v reakci na přírodní i průmyslovou katastrofu.
Pokud byste chtěli o dekontanimačních pracích na elektrárně vědět více, k dispozici je i virtuální prohlídka elektrárny.
