Tento týden jsme si připomněli největší jadernou havárii všech dob, 25 let od katastrofy v černobylské elektrárně. V současné době na druhém konci světa probíhá už druhá nejvážnější havárie této kategorie, a to na japonské jaderné elektrárně Fukušima Dai-ichi.
Byť japonská havárie ještě neskončila, už teď se nabízí možnost jejího částečného srovnání s černobylskou.
Rychle do minulosti a zpět
Příčinu černobylské havárie lze hledat v kombinaci dvou faktorů, a to ve vlastnostech reaktoru (podrobněji viz. box) a zásazích obsluhy. Nevhodně navržený experiment uvedl reaktor do nestabilního stavu. Obsluha porušila předpisy a vyřadila řadu bezpečnostních systémů, aby pokus mohla provést. Pak se projevily fyzikální vlastnosti reaktoru (jeho nestabilita). Došlo k prudkému zvýšení výkonu, na které žádný systém nemohl reagovat, a tedy rychlému přehřátí reaktoru.
Od určité chvíle nešlo havárii v Černobylu zabránit a ani výrazně ovlivnit její průběh. Finální fáze se odehrála v řádu desítek vteřin. V reaktoru vznikl vodík, který výbuchem zničil aktivní zónu, budovu a způsobil požár grafitu. Do ovzduší se rychle dostalo velké množství vysoce radioaktivních látek s dlouhým poločasem rozpadu.
Když se technika vzdává pomalu
Havárii ve Fukušimě způsobil zásah vnějších sil, které přesáhly konstrukční meze elektrárny. Zemětřesení nepoškodilo reaktory a ani systémy elektrárny, zničilo ale elektrické vedení a infrastrukturu v okolí, čímž silně omezilo možnost pomoci zvenčí.
Březnová tsunami ve chvíli, kdy dorazila na pobřeží. Právě síla této vlny způsobila havárii na Fukušimě. Zemětřesení elektrárnu nijak nepoškodilo.
V okamžiku zemětřesení se fukušimské reaktory automaticky odstavily. V jejich palivu ale i po zastavení štěpné řetězové reakce stále vzniká teplo.
Systémy elektrárny začaly reaktory po odstavení dochlazovat tak, jak by měly. Ovšem u typů BWR-3 i BWR-4 jsou tyto systémy pouze aktivního typu. To znamená, že potřebují elektrickou energii a také technickou vodu na chlazení.
Havárii odstartoval příchod vlny o výšce zhruba 14 metrů přibližně 55 minut po zemětřesení. Ta zničila jak zdroj elektrické energie, tedy nouzové dieselagregáty, tak i zásoby vody na chlazení.
V této chvíli sice další systémy nastartovaly chlazení reaktoru, ty jsou ale konstruovány pro potlačení jiného typu havárie. Mohou však pracovat jen omezenou dobu a navíc neodvádí teplo ven z reaktorové budovy, ale jenom ho rozvádí v jejím kontejnmentu (hermetické tlakové betonové obálce kolem samotné kovové nádoby reaktoru se stěnami silnými až několik metrů, pozn. redakce).
I to má svůj význam. Je důležité, aby se palivo nepřehřálo a nepoškodila se kovový obal, ve kterém je samotné palivo. Ty představují první bariéru proti úniku nebezpečných látek.
A ten proud nejde a nejde…
Systémy poskytly čas na obnovení dodávek elektrické energie, což se ale nestalo. Po více jak osmi hodinách (u BWR-4 trochu delší době) však přestaly fungovat. Ani na delší funkci nebyly projektovány.
V aktivních zónách (prostoru v reaktorové nádobě, kde je uloženo palivo, pozn. red.) začala stoupat teplota, a tím pádem i klesat hladina vody. Nechlazené palivo se přehřálo a teplota ho částečně poškodila. Při tom unikly radioaktivní látky. Stále ale jen do pevně uzavřeného kontejnmetu, naplněného dusíkem.
V reaktoru začal zároveň díky vysokým teplotám vznikat i vodík, a to kvůli reakci zirkonia (z nějž jsou tyče obalující palivo) s vodou. Vodík se také šířil do kontejnmentu. Za této situace začala obsluha několik hodin po tsunami s čerpáním mořské vody do reaktorů. Tím se zabránilo dalšímu poškození paliva a větším únikům nebezpečných radioaktivních látek s velmi dlouhými poločasy rozpadu, třeba plutonia nebo americia.
Druhý vodíkový výbuch na Fukušimě. V této chvíli vybuchl vodík, který se dostal z kontejnmentu do vnější reaktorové budovy lehké konstrukce.
Odvrácenou mincí postupů bylo, že v kontejnmentu stále stoupal tlak. Dovnitř se čerpala voda, ale žádná se neodpouštěla. Na bloku 2 byl tlak tak veliký, že část materiálu z obalu reaktoru unikla do tzv. sekundárního kontejnmentu, což je druhá hermeticky uzavřená betonová obálka nad reaktorem. Připomeňme, že Černobyl neměl kontejnment ani jeden, natož dva.
U reaktorů 1 a 3 obsluha poškození předešla. Začala odpouštět plyn do lehkých budov reaktorů bloku 1 a 3. Odpouštění nebylo z hlediska radiace příliš nebezpečné. Šlo o prvky jen poměrně málo aktivní. Vyhnout se riziku poškození kontejnmentů za to nepochybně stálo.
Ovšem do lehkých budov reaktorů, které nejsou hermetické, se dostal kromě páry také vodík. Na obou blocích pak následně došlo k výbuchu a zřejmě i malému poškození kontejnmentů.
Právě vodíkové výbuchy zřejmě vedly k poškození, které se pak projevilo úniky vysoceaktivní vody v některých prostorách elektrárny a až do moře. Bohužel se dlouho nedařilo v dostatečné míře obnovit dodávku elektrické energie a zprovoznit další systémy elektrárny.
Nouzová čerpadla stále vháněla vodu do reaktorů a kontejnmentů. Ta se v nich hromadila, a tlak ani teplota příliš neklesaly. Proto začalo řízené odpouštění nízkoaktivní (tedy nejméně nebezpečné) vody z areálu do moře (podrobněji viz. Radioaktivní voda ve Fukušimě udělá místo vodě ještě radioaktivnější).
Správně zpomalená havárie
Z popisu je jasné, že havárie na Fukušimě se vyvíjela postupně a jednotlivé systémy ji zpomalovaly v rámci svých možností. Naneštěstí celková situace v oblasti po zemětřesení nedovolila účinnému zastavení jejího rozběhu.
Dlouhé trvání havárie možná přispělo i ke špatnému mediálnímu obrazu Fukušimy. Ta byla ve zprávách velmi dlouho a situace přitom byla stále popisována jako kritická. Sice to bylo v podstatě oprávněné, ale média nezdůrazňovala, že dlouhé trvání katastrofy je vlastně výhoda.
Odhalený kontejnment I. reaktoru ve fukušimské jaderné elektrárně
Díky "průtahům" se ve Fukušimě stále daří zabránit nejhoršímu: velkým únikům radioaktivity. Zatím se podle ne zcela přesných odhadů do okolí dostalo desetkrát méně radioaktivních materiálů než v Černobylu. Ale i v tomto případě hraje velkou roli čas. Na Ukrajině se uvolnilo velké množství radioaktivních látek velmi rychle. Dopadly na rozsáhlá území a ve velkých koncentracích. Ve Fukušimě dochází k postupnému uvolňování, které není pro životní prostředí tak nebezpečné.
Radioaktivita je v určitém množství všude kolem nás. Nebezpečná pro živé organismy je pouze její vysoká koncentrace. Pokud budou úniky radioaktivních látek z Fukušimy pomalé, nebude ani její případné velké uvolněné množství představovat stejné riziko pro životní prostředí. Obrovské množství radioaktivních látek uvolněné postupně během všech testů jaderných zbraní také nemělo vážné dopady.
Proto i překvalifikování této havárie na sedmý stupeň stupnice INES, tj. na úroveň Černobylu, zdaleka tyto havárie nesrovnává z hlediska jejich účinku na životní prostředí. Problém Fukušimy samozřejmě nelze zlehčovat. Největší riziko spočívá v tom, že by teoreticky mohlo dojít k uvolnění materiálu ne z jednoho reaktoru jako v Černobylu, ale rovnou ze čtyř.
Nicméně čas pro její zastavení, tedy zachycení úniků a stabilizování odvodu zbytkového tepla, je mnohem větší, než byl při havárii v Černobylu. A na zabránění úniků a stabilizaci situace se intenzivně pracuje.
Grafit proti vodě, Ukrajina proti JaponskuZásadní vliv na odlišný průběh havárií v Černobylu a Fukušimě měly také vlastnosti reaktorů, které stály v obou reaktorech. Vrtkavý grafit Všechny bloky v Černobylu byly typu RBMK-1000. Aktivní zóna reaktoru (tedy prostor, kde dochází ke štěpné řetězové reakci) je poměrně veliká. Může se tak stát, že různé části reaktoru pracují s různou intenzitou. Aktivní zóna reaktoru se skládá z kanálů s palivem, v nichž proudí vroucí chladící voda. Kanály obklopují velké bloky grafitu. Ten zpomaluje neutrony vznikající rozpadem paliva, a tím zvyšuje pravděpodobnost dalšího štěpení. Černobylský reaktor vyráběl 3 200 megawattů tepla. Jeho chod byl řízen pomocí absorpčních tyčí, které pohlcující neutrony. Stejné tyče se používají i k odstavení v případě havárie. Předpisy přikazují mít v aktivní zóně vždy alespoň 30 regulačních tyčí. Ve zlomovém okamžiku jich ale bylo v černobylském IV. reaktoru necelá polovina. Reaktor není uzavřen v tlakové obálce (kontejnmentu), ale je umístěn pouze v budově lehké konstrukce. RBMK-1000 má jednu fyzikální nevýhodu: nestabilitu, která se projevuje při změnách výkonu. Když výkon stoupá, reaktor má tendenci ho dále zvyšovat. Když ho obsluha omezí, výkon zařízení samovolně klesá. Pevné základy na vodě Reaktory v JE Fukušima Dai-ichi jsou typu BWR-3 a BWR-4. Reaktory tohoto typu jsou chlazeny i moderovány. Jako moderátor reakcí slouží vroucí voda. Oba typy mají různý výkon: menší BWR-6 1 380 MW, BWR-4 2 381 MW. I tady řízení reaktoru a jeho ochranu obstarávají absorpční tyče. Navíc zde ale fungují fyzikální vazby, které zaručují stabilní chování reaktoru. Samotné reaktory se nachází v odolném kontejnmentu, přesněji ve dvou kontejnmentech. Až ty jsou pak uzavřeny v budově lehké konstrukce. |
