Otázky a odpovědi kolem události v JE Fukushima - není to ani Černobyl ani Three Mile Island v USA

Proč asi došlo k nahromadění vodíku v kontejnmentu a k výbuchu?
Kontejnment, tj. ochranná obálka, má jako základní úkol zabránit úniku radioaktivity do okolního prostředí v případě úniku radioaktivního chladiva z primárního okruhu, např. při prasknutí primárního potrubí. Dále chrání reaktorové zařízení proti účinkům pádu letadla, účinkům uragánů, záplav, vnějšího výbuchu v okolní atd. U většiny jaderných elektráren je vnější obálka kontejnmentu betonová (vyztužená zpravidla předpjatými ocelovými lany), uvnitř je pak ocelová nádoba nebo alespoň ocelová výstelka. Vodík uvnitř této ochranné obálky vzniká stykem horké páry (horká voda unikající z poškozeného primárníhomi okruhu tlakovodních reaktorů se mění v páru, u varných reaktorů uniká z primárního okruhu přímo horká pára) s kovovými konstrukcemi uvnitř kontejnmentu. Aby se zabránilo výbuchu vodíku uvnitř kontejnmentu, umisťují se v kontejnmentu tzv. rekombinátory vodíku. Pokud však nefungují náhradní zdroje při výpadku napájení, může dojít k poruchám činnosti těchto rekombinátorů, a to se zřejmě stalo na JE Fukušima.

Lze přirovnat událost v Japonsku s Černobylem nebo havárii v elektrárně Three Mile Island v USA?
Reaktor v Černobylu neměl tlustostěnnou ocelovou tlakovou nádobu, nýbrž pouze betonovou nádobu s tenkými stěnami, v níž byly umístěny tlakové kanály s palivovými kazetami. Navíc vlivem nezodpovědné manipulace obsluhujícího personálu při řízení reaktoru došlo k vypnutí automatického havarijního odstavení reaktoru při překročení maximálně přípustného tepelného výkonu, což byla hlavní příčina havárie v Černobylu. Roztavené palivo propálilo tenkou stěnu betonu a proniklo do velké nádrže s rezervní vodou pro chlazení reaktoru, která byla nevhodně umístěna přímo pod reaktorem. Stykem roztaveného paliva s vodou vznikl vodík, jehož výbuch rozmetal celý reaktor i roztavené palivo s radioaktivními produkty, vzniklými při řetězové štěpné reakci.
Na jaderné elektrárně Three Mile Island v USA, stejně jako na jaderné elektrárně Fukušima, byl reaktor automaticky havarijně odstaven, vznikl však problém s jeho dochlazováním. V USA tento problém způsobil špatný postup obsluhy reaktoru, který vedl až k roztavení paliva, to ale zůstalo uzavřeno v tlustostěnné ocelové nádobě reaktoru. Jaderné elektrárně Fukušima problémy s dochlazováním způsobila zřejmě porucha dieselgenerátorů, které zajišťují náhradní napájení elektrickou energií. Ty byly z největší pravděpodobností poškozeny při zaplavení přílivovou vlnou tsunami.

V důsledku události došlo k úniku radioaktivity. Mohl byste uvézt nějaké příměry rozsahu tohoto úniků k situacím, se kterými se lidé běžně setkávají ve svém životě a "nikdo to neřeší"?
Největší podíl na úniku radioaktivity do životního prostředí má plynný prvek radon, který se uvolňuje z půdy a hornin, kde vzniká radioaktivním rozpadem uranu. Nelze tomu nijak zabránit, lze pouze omezit jeho hromadění např. v uzavřených obytných místnostech. Radioaktivní izotopy radonu tvoří asi 40 % celkové expozice obyvatel ČR radioaktivními zářiči. Další výrazný příděl celkové expozice dostáváme z kosmického záření a z přírodních (to znamená vzniklých bez přispění lidské činnosti) radioaktivních prvků, které se k nám dostávají potravou a dýcháním. Otevřené zářiče, které se dostávají do lidského těla, se používají v diagnostice (např. při pozitronové emisní tomografii, tzv. PET) a při léčbě rakoviny. Výpustě a úniky radioaktivních látek z jaderných elektráren a zařízení na přepracování jaderného paliva tvoří v průměru celosvětově asi jednu setinu procenta celkové expozice lidské populace.

Jaké je porovnání této havárie s tím, co se děje např. v rafinériích – ve smyslu nebezpečí pro lidi?
Rafinérie a chemické továrny jsou oproti jaderným elektrárnám prakticky bez ochrany proti teroristům a přírodním katastrofám, protože všechna technologická zařízení včetně spojovacích potrubí jsou umístěna ve vnějším prostředí bez ochranných budov. Při poškození unikají látky, které jsou často vysoce jedovaté, do okolního prostředí. Velmi snadno vznikají požáry a velmi často pak jedovaté zplodiny hoření ohrožují okolní obyvatelstvo.

Kdyby byl reaktor tlakovodní, došlo by ke stejným problémům?
Ano, při úplném výpadku náhradního napájení elektrickým proudem z dieselagregátů zřejmě vlivem poškození přílivovou vlnou tsunami, by došlo k přehřívání i u havarijně odstaveného tlakovodního reaktoru. Jedinou výjimkou by byl zřejmě např. nový reaktor podle projektu AP 1000 společnosti Westinghouse (generace III+), u nějž jsou uplatněny tzv. pasivní bezpečnostní systémy a který by se měl i po úplném výpadku napájení obejít minimálně 72 hodin bez zásahu obsluhy i jakéhokoli napájení z náhradních zdrojů. Žádný z těchto reaktorů není ale zatím v provozu, první má být dokončen v Číně za dva roky.

Dotčená elektrárna v Japonsku je již desítky let stará, kdyby byla modernější, došlo by ke stejným problémům?
Ano, zřejmě s jedinou výjimkou, jak je je již uvedeno dříve, kromě projektu AP1000. Toto tvrzení by ale bylo možné ověřit jedině v případě, kdyby taková situace skutečně nastala. Nikdo totiž nemá prostředky na to, aby to ověřil experimentálně v reálném měřítku. Musel by takovouto havárii vyvolat na reálně provozovaném bloku.

Jaké systémy se „zapínají“ v okamžiku neprojektových havárií (u elektráren starých a moderních)?
Jako první u projektových i nadprojektových havárií dochází vždy k automatickému odstavení reaktoru pomocí havarijních tyčí (např. při překročení nastavené úrovně zemětřesení, maximální přípustné teploty chladiva v primárním okruhu, maximálního přípustného tepelného výkonu reaktoru atd. - jde o tzv. limitní podmínky). Pokud dojde k výpadku napájení, startují náhradní zdroje - zpravidla dieselagregáty. Ty zajišťují napájení řídících systémů a pohon čerpadel havarijního dochlazování. Dochlazování však částečně funguje i bez elektrického napájení na základě přirozené cirkulace. Rozdíly mezi staršími a novějšími JE jsou pouze ve stupni zálohování - neknovější bloky generace III mají zálohování dokonce čtyřnásobné, starší zpravidla trojnásobné.
Modernizace nekolik desetiletí fungujících elektráren se týká zejména kontroly a řízení JE včetně bezpečnostních systémů. Většina starších elektráren, jejichž řídící systémy byly původně zajišťovány analogovou technikou, má dnes moderní digitální systémy kontroly a řízení. To se týká i našich Dukovan, na Temelíně je digitální systém kontroly a řízení od počátku provozu.

Autor

• Ing. Cieslar Stanislav