Dąbrowski: Japonia zaczyna wracać do atomu po katastrofie w Fukushimie (ROZMOWA)

8 marca 2021, 07:31 Atom

Od czasu katastrofy w elektrowni w Fukushimie, w Japonii nie doszło do żadnych awarii elektrowni jądrowych. Zainicjowana katastrofą naturalną w postaci fali tsunami, awaria musiała wywołać skutki społeczne polegające na przynajmniej częściowej utracie zaufania do energetyki jądrowej. Ale po tym okresie społeczeństwo zaczyna zdawać sobie sprawę, że nie ma prostej drogi na zamianę tego źródła energii na inne, jeśli chce się utrzymać wysoki poziom rozwoju cywilizacyjnego – mówi prof. dr hab. Mariusz Dąbrowski kierownik Zakładu Energetyki Jądrowej i Analiz Środowiska przy Narodowym Centrum Badań Jądrowych w rozmowie z BiznesAlert.pl.

BiznesAlert.pl: Mija 10 od katastrofy w elektrowni jądrowej w Fukushimie. Czy z perspektywy czasu można już na spokojnie powiedzieć co się stało i czy ktoś zawinił?

Prof. dr hab. Mariusz Dąbrowski: Tak, można. Znany jest dokładny przebieg awarii. Setki, a może nawet tysiące specjalistów nuklearnych rozpracowało każdy szczegół tego wydarzenia. Wykonane zostały liczne symulacje przebiegu tej awarii w celu wyjaśnienia jej przyczyn i zapobiegnięcia podobnego typu awariom w przyszłości.

Co do przyczyn awarii, to są one jednoznaczne. Był to skutek kataklizmu naturalnego w postaci przejścia fali tsunami o wysokości 13 metrów spowodowanego podwodnym trzęsieniem ziemi. Fala taka na otwartym oceanie jest prawie niezauważalna (ma wysokość od kilkunastu do kilkudziesięciu centymetrów), natomiast piętrzy się przy zbliżaniu do brzegu. Trzęsienie ziemi nie spowodowało awarii – wręcz przeciwnie – reaktory zostały automatycznie wyłączone zgodnie z obowiązującymi procedurami. Jednak wyłączenie reaktora nie zapewnia jego pełnego bezpieczeństwa, bowiem wciąż w rdzeniu zachodzą reakcje jądrowe i wydziela się tzw. ciepło powyłączeniowe. Dlatego reaktor trzeba chłodzić, aby to ciepło odebrać. Niestety, nadchodząca fala tsunami przeszła przez zbyt niską barierę zabezpieczającą i zalała teren elektrowni, a co najważniejsze, zalała znajdujące się na brzegu dieslowe generatory prądu elektrycznego, co uniemożliwiło chłodzenie reaktorów. Nie udało się też na czas uruchomić będących do dyspozycji baterii oraz dostarczonych generatorów mobilnych. W efekcie w reaktorze nastąpił wzrost ciśnienia i temperatury, a to dalej doprowadziło do reakcji chemicznej wody z koszulkami cyrkonowymi produkując wodór. Po awaryjnym wypuszczeniu nadmiaru wodoru poza obudowę reaktora przez załogę, wszedł on w reakcję wybuchową z tlenem i spowodował zniszczenie, skądinąd zbyt słabej, zewnętrznej obudowy. Ten scenariusz powtórzył się kolejno w trzech blokach elektrowni. Jeśli chodzi o późniejsze łagodzenie skutków tej awarii, to jednoznaczna opinia czy ktoś zawinił jest trudna do oceny. Przede wszystkim były to nieadekwatne do rozmiarów tego wyjątkowego kataklizmu własności konstrukcji (za niska bariera przeciw tsunami, złe ustawienie silników Diesla, brak systemu rekombinacji wodoru, słaba obudowa zewnętrzna), a w drugiej kolejności dopiero możliwe błędy ludzkie polegające na opóźnieniach w dostarczaniu na czas lub podejmowaniu decyzji związanych z chłodzeniem reaktorów.

W przypadku Fukushimy zwolennicy i przeciwnicy energetyki jądrowej spierają się o liczby ofiar, które umarły lub mogły umrzeć w efekcie promieniowania. Czy możemy z perspektywy czasu oszacować jakie straty także w środowisku wyrządziła ta katastrofa?

Co do liczby ofiar, to pomimo bardzo niejednoznacznych nagłówków na pierwszych stronach niektórych gazet, wszystkie ofiary trzęsienia ziemi były ofiarami fali oceanicznej tsunami. Awaria w elektrowni, albo ściślej – uwolniona dawka promieniowania jonizującego – nie spowodowała żadnej bezpośredniej ofiary śmiertelnej. Jeśli chodzi o skutki pośrednie, to są one trudne do oszacowania, a obliczenia polegające na podzieleniu całkowitej dawki wypromieniowanej przez wartość dawki śmiertelnej nie mają sensu, ponieważ rzeczywiste dawki pochłonięte na pewno były dużo niższe, a poza tym znaczna część promieniowania rozproszyła się w środowisku. Pomiary wskazują, że poziom promieniowania poza terenem oraz najbliższą strefą ochronną elektrowni nie przekracza poziomu, w jakim żyją ludzie w niektórych miejscach na Ziemi, i którzy niekoniecznie odczuwają jakiekolwiek negatywne skutki zdrowotne, a nawet, jak wskazują niektóre badania, uzyskują dodatkową odporność na promieniowanie jonizujące.

Jeśli chodzi o środowisko wokół Fukushimy, to przede wszystkim należy zwrócić uwagę na fakt, że nastąpiło zniszczenie środowiska naturalnego i infrastruktury po przejściu fali tsunami. To także spowodowało kilkanaście tysięcy ofiar w ludziach. Jeśli chodzi o promieniowanie, to należy wskazać, że obecnie nastąpił już rozpad substancji radioaktywnych w Czarnobylu, gdzie doszło do większej awarii i poziom promieniowania na większości terenów wokół elektrowni nie różni się od poziomu promieniowania naturalnego w Paryżu, Berlinie czy Londynie. Podobnie będzie w Fukushimie – te tereny wracają do normy.

 Czy Fukushima to teren bezpowrotnie skażony?

Nie ma takiego pojęcia jak teren “bezpowrotnie skażony”. Izotopy promieniotwórcze mają swoje czasy połowicznego rozpadu i niektóre z nich potrzebują na to kilka dni, a niektóre miliony lat. Oczywiście okoliczną ludność interesuje perspektywa kilku czy kilkunastu lat. I tutaj, jak już wspomniałem, poza bezpośrednim terenem elektrowni i niewielką strefą ochronną poziom promieniowania nie przekracza dawek, które powodowałyby jednoznaczne skutki dla zdrowia. Na przestrzeni roku czasu są one porównywalne z dawkami jakie można przyjąć jednorazowo na przykład w trakcie badania tomografem komputerowym. Ewakuacja ludności miała raczej charakter prewencyjny, a spowodowała też spore skutki psychologiczne dla przemieszczonych mieszkańców. Podobna sytuacja miała miejsce w Czarnobylu – dzisiaj poziom promieniowania w miasteczku Prypeć nie różni się od poziomu mierzonego na Marszałkowskiej w Warszawie i w zasadzie mógłby być przywrócony do zamieszkania.

Czy między Czarnobylem a Fukushimą doszło do jakiś innych awarii w elektrowniach jądrowych na świecie o tak poważniej skali? Zwolennicy atomu mówią, że w pierwszym wypadku zawinili człowiek, w drugim natura.

Na szczęście do takich awarii nie doszło. Stało się tak przede wszystkim dzięki wnikliwej analizie awarii w Czarnobylu i Fukushimie, a także dzięki podjęciu stosownych działań w obszarze bezpieczeństwa instalacji jądrowych (tzw. stress testy – testy w ekstremalnych warunkach, utworzenie szybkich grup reagowania na awarie itp.). Proszę spojrzeć na przemysł lotniczy – tam także wcześniejsze awarie pozwalają na udoskonalenie technologii w kierunku zapobiegania kolejnym. Latanie staje się coraz bardziej bezpieczne. Jednak nie ma działalności technologicznej człowieka, która jest zupełnie wolna od chociażby minimalnego ryzyka awarii.

W Czarnobylu w sposób ewidentny zawinili ludzie przeprowadzając eksperyment, w trakcie którego zostały wyłączone niektóre systemy bezpieczeństwa. To w połączeniu z podstawową wadą konstrukcyjną radzieckiego reaktora RBMK polegającą na tzw. dodatnim współczynniku reaktywności (wzrost temperatury powoduje wzrost mocy reaktora, co nie ma miejsca w innych technologiach) doprowadziło do katastrofy. W Fukushimie także pewną rolę odegrał czynnik ludzki – to hierarchiczne społeczeństwo i wszelkie decyzje zapadają na najwyższym szczeblu. Kilkanaście godzin opóźnienia w decyzji premiera Japonii czy zastosować wodę morską do chłodzenia wyłączonego reaktora miało najprawdopodobniej negatywne skutki prowadzące do stopienia rdzenia. Ale były też elementy techniczne, które nie zadziałały, a których można było stosunkowo łatwo uniknąć. Na przykład wspomniane już generatory diesla dostarczające prąd do układu chłodzenia reaktora mogły być umieszczone przede wszystkim powyżej maksymalnego poziomu wody oraz “za” reaktorami a nie “przed” reaktorami w odniesieniu do brzegu oceanu. Nawiasem mówiąc, swego czasu od prof. Zbigniewa Jaworowskiego, który doradzał władzom PRL w okresie po awarii w Czarnobylu, dowiedziałem się, że jako ekspertowi oddano mu swobodę podejmowania decyzji o środkach zapobiegawczych. W wyniku tego miała miejsce akcja podania społeczeństwu polskiemu ok. 11 mln dawek płynu Lugola (co okazało się niekonieczne, ale trudno było to stwierdzić w krótkim okresie tuż po wypadku, bo wszelka informacja o awarii była blokowana). Mimo wszystko, istotne jest aby dać szansę pracować specjalistom.

Jak wygląda system zabezpieczeń elektrowni jądrowej oraz promieniowanie w jej bliskim sąsiedztwie?

Istnieje cały system tzw. “obrony w głąb” reaktorów jądrowych. Sprowadza się to do zastosowania odpowiednich barier bezpieczeństwa. Tymi barierami są: ceramiczne paliwo w postaci pastylek, osłony (koszulki) prętów paliwowych, stalowy zbiornik reaktora, żelazobetonowa osłona zbiornika i zewnętrzna obudowa bezpieczeństwa. Działają one na podobnej zasadzie jak warstwy izolacyjne kabli elektrycznych. Do tego dochodzą liczne inne (tzw. pasywne) zabezpieczenia, które nie wymagają interwencji człowieka, a jedynie wykorzystania praw fizyki (np. samoczynny spadek prętów kontrolnych pod wpływem ich ciężaru).

Poziom promieniowania poza ogrodzeniem elektrowni jądrowej w trakcie normalnej eksploatacji jest praktycznie taki jak tzw. tło naturalne, czyli ok. 2,4 mSv/rok (milisiwerta na rok) a “część jądrowa” dokłada do tego niewielki ułamek rzędu 0,1 mSv/rok, czyli ponad 200 razy mniej. Dzieje się tak dzięki wspomnianym barierom bezpieczeństwa. Nie ma zatem żadnej obawy przed promieniowaniem poza płotem elektrowni. Natomiast w przypadku awarii sytuacja może być inna. Tym niemniej każda elektrownia przed wyrażeniem zgody na jej budowę musi przedstawić dokładne obliczenia dotyczące możliwych uwolnień do otoczenia i w ten sposób wyznacza się tzw. strefy awaryjne. Wszystko jest tu dokładnie analizowane i opracowywane są dokładne scenariusze działań zapobiegawczych na wypadek awarii.

Czy w Japonii od czasu Fukushimy doszło do innych awarii? Czy Japonia robi zwrot w sprawie atomu? Jak unikać lokowania atomu na terenach wrażliwych na trzęsienie ziemi czy tsunami?

Do awarii nie doszło, a Japończycy przeżyli pewien “szok” po którym muszą “dojść do siebie”. W sposób oczywisty awaria, która jednak nie była zainicjowana zdarzeniem jądrowym, a katastrofą naturalną w postaci fali tsunami, musiała wywołać skutki społeczne polegające na częściowej przynajmniej utracie zaufania do energetyki jądrowej. Ale po tym okresie społeczeństwo zaczyna zdawać sobie sprawę, że nie ma prostej drogi na zamianę tego źródła energii na inne jeśli chce się utrzymać wysoki poziom rozwoju cywilizacyjnego (zresztą powoli do tego też dochodzi społeczeństwo Niemiec, gdzie podczas ostatnich mrozów elektrownie jądrowe całkowicie wypełniały luki w produkcji energii ze źródeł odnawialnych). Pozostaje jedynie kwestia doboru jeszcze bezpieczniejszej technologii. Taką mogłaby być technologia reaktorów wysokotemperaturowych, gdzie w przypadku utraty zasilania nie dochodzi do stopienia rdzenia, a przede wszystkim rdzeń wychładza się w sposób naturalny wypromieniowując powoli ciepło do otoczenia, którą Japonia dysponuje.

Jeśli chodzi o lokowanie elektrowni na terenie sejsmicznym, to w takich krajach jak Japonia czy Filipiny nie jest to zbytnio możliwe (to samo dotyczy też np. wieżowców i innych obiektów budowlanych). Dlatego trzeba budować tak, aby w przypadku trzęsień ziemi konstrukcja była odporna na tego rodzaju zjawiska naturalne i są do tego odpowiednie metody. Zresztą, jak już było wspomniane, elektrownie japońskie bez problemu przetrwały trzęsienie ziemi 11 marca 2011 roku. W Polsce zagrożenie sejsmiczne jest minimalne i my nie musimy się tym zbytnio przejmować. Jeśli chodzi o tsunami, to należy odpowiednio dostosować konstrukcję bariery, ale zjawiska naturalne mogą mieć rozmiar, który trudno przewidzieć (zdarzenia mogą mieć miejsce raz na kilkaset czy nawet kilka tysięcy czy milionów lat), a wzięcie ich pod uwagę w tej skali prowadziłoby do zupełnej nieopłacalności przedsięwzięcia, jeśli byłyby wprowadzane na skalę masową.

W każdym razie w przypadku awarii w Fukushimie – i to ponownie należy podkreślić – awaria jądrowa była konsekwencją zjawiska przyrodniczego, a ofiary śmiertelne były wynikiem wyłącznie tsunami.

Patrząc do dostępne źródła energii, atom wpisuje się jako źródło, które może wesprzeć transformację energetyczną. Nie szkodzi środowisku i jest stabilne. Czy świat też tak patrzy na tę technologię?

Coraz więcej osób, instytucji, rządów państw i organizacji międzynarodowych zaczyna rozumieć, że energia jądrowa nie prowadzi do emisji dwutlenku węgla, pyłów i innych gazów cieplarnianych, a więc jest sprzymierzeńcem w walce z postępującymi zmianami klimatu. Może bardzo dobrze uzupełniać się ze źródłami odnawialnymi ze względu na coraz większą elastyczność zmiany mocy reaktorów, a tym samym na możliwość intensywniejszej pracy w czasie, gdy nie ma warunków pogodowych do produkcji energii z wiatru i słońca. Poza tym wydajność paliwa jądrowego nie ma w dłuższej perspektywie czasowej równej sobie konkurencji (z jednego kilograma uranu można zasilać tysiące gospodarstw domowych przez cały rok, na co potrzeba setki wagonów kolejowych węgla, ropy czy płynnego gazu). Wszelkie inne konwencjonalne źródła energii pierwotnej (węgiel, ropa, gaz) mają swoje ograniczone zasoby na maksymalnie 100-200 lat, natomiast paliwo jądrowe jest do pozyskiwania nawet z wody morskiej, której ilość na ziemi jest ogromna i może dać energię nawet na setki tysięcy lat. Patrząc bardziej futurystycznie, eksploracja kosmosu (np. Marsa) nie wydaje się łatwa bez zastosowania tej najbardziej wydajnej formy paliwa. Zresztą obecne sondy kosmiczne mają systemy napędzane energią z rozpadów pierwiastków radioaktywnych. Nie jest to nic nadzwyczajnego, bowiem te rozpady zachodzą wokół nas na co dzień, chociażby kiedy pijemy mleko czy przebywamy w wykafelkowanej płytkami ceramicznymi łazience. Nawet jeśli siedzimy wygodnie w fotelu, to i tak bombardują nas tysiące cząstek promieniowania, a nasze organizmy są do tego przystosowane w wyniku ewolucji.

Rozmawiał Bartłomiej Sawicki