Strupczewski: Japonia wraca do energetyki jądrowej (ANALIZA)

5 sierpnia 2016, 14:00 Atom
EPSON DSC picture
5 i 6 blok elektrowni Fukushima Daichi. Fot. Wikimedia Commons

KOMENTARZ

Dr inż. Andrzej Strupczewski,

Prof. nadzw. Narodowego Centrum Badań Jądrowych 

Życie pokazało, że Japonia nie może zrezygnować z energetyki jądrowej. Gdy elektrownie jądrowe przestały pracować, ceny energii elektrycznej gwałtownie wzrosły. A katastrofa w Fukushimie była spowodowana błędem rządu i biurokracji.

Przed ponad 5 laty, dnia 11 marca 2011 roku podmorskie trzęsienie ziemi o sile 9 stopni w skali Richtera spowodowało ogromne tsunami, które zalało wybrzeże Japonii powodując śmierć lub zaginięcie 18500 ludzi. Pod wodą znalazło się 500 km2, zniszczone zostały drogi, mosty, linie transmisyjne, miasta i porty. Potężna ściana wody spowodowała także największą od czasu Czarnobyla awarię, zalewając w elektrowni jądrowej Fukushima pomieszczenia awaryjnego zasilania elektrycznego i pozbawiając chłodzenia cztery reaktory. Promieniowanie z tych reaktorów nie spowodowało żadnego zgonu ani zachorowania, ale nakazana przez rząd ewakuacja objęła około 200 000 ludzi.  W ponad 50 letniej pracy 430 elektrowni jądrowych na całym świecie było to drugie w historii wydarzenie oznaczone najwyższą kategorią (7) skali INES.

Zgodnie z tradycją japońską, w przypadku katastrof naturalnych takich jak trzęsienie ziemi i tsunami, premier Japonii przejmuje pełną władzę na zasadach podobnych jak w wojsku i jego rozkazom podlegają wszyscy Japończycy. Wbrew filozofii bezpieczeństwa przyjętej w energetyce jądrowej, oznacza to, że dyrektor elektrowni jądrowej nie może sam podejmować decyzji, lecz musi prosić premiera o rozkazy. W przypadku Fukushimy okazało się to zgubne.

Wskutek zalania przez tsunami pomieszczeń z generatorami diesla mającymi zapewniać awaryjne zasilanie elektryczne, w Fukushimie zabrakło energii elektrycznej i pompy wysokoprężne w układach chłodzenia awaryjnego nie mogły pracować. Można było doprowadzić wodę z nisko ciśnieniowego układu wody przeciwpożarowej, ale wymagało to zrzutu ciśnienia w reaktorze, a więc usunięcia do atmosfery gazów o niskiej radioaktywności. Zagrożenie radiologiczne jakie spowodowałaby ta operacja było małe, bo paliwo w rdzeniach reaktorów nie było jeszcze przegrzane ani uszkodzone i produkty rozszczepienia pozostawały wewnątrz paliwa. Ale kierownik elektrowni nie mógł tego zrobić  bez pozwolenia premiera.

A premier Naoto Kan nie znał zjawisk fizycznych zachodzących w reaktorach i nie zdawał sobie sprawy ze skutków opóźniania decyzji umożliwiającej wykorzystanie układu niskociśnieniowego do chłodzenia rdzenia. Co więcej, jak sam przyznał w udzielonym znacznie później wywiadzie, w trzyosobowym zespole powołanym do oceny sytuacji powinien był uczestniczyć ekspert reaktorowy zatrudniony w dozorze jądrowym NISA. Jednakże układ biurokratyczny, na mocy którego NISA podlegała Ministerstwu Gospodarki sprawił, że osobą mającą wyjaśnić premierowi co właściwie dzieje się w reaktorach Fukushimy nie  był ekspert reaktorowy, lecz ekspert ekonomiczny . Jak stwierdził później premier Naoto Kan, z wypowiedzi tego człowieka nie można było zorientować się w rzeczywistej sytuacji w reaktorze.

Tak więc premier nie mógł opierać się na wiedzy prawdziwego eksperta reaktorowego – bo go nie było w powołanym przezeń zespole doradczym. Natomiast jako wytrawny polityk znał  siłę prasy i bał się krytyki prasowej. Dlatego nie bacząc na prośby kierownika elektrowni Fukushima, premier Naoto Kan rozkazał wstrzymać się z operacją obniżania ciśnienia – a więc i wznowienia chłodzenia rdzeni reaktorów – do chwili przeprowadzenia w Tokio konferencji prasowej. Oznaczało to odłożenie wznowienia chłodzenia o 5 godzin. Gdy o 3.06 nad ranem media zostały wreszcie powiadomione i premier wydał zezwolenie na zrzut pary, było już za późno – rdzenie reaktorów uległy przegrzaniu i produkty rozszczepienia wydostały się do obudowy bezpieczeństwa. Od tej chwili zrzut pary stał się naprawdę zagrożeniem.

Trudno winić premiera, który w obliczu katastrofy powodującej śmierć dwudziestu tysięcy Japończyków, zburzenie miliona domów i zniszczenie całej infrastruktury na wyspie, nie miał czasu na myślenie o problemach chłodzenia elektrowni jądrowych. Tym niemniej pozostaje faktem, że w tym przypadku zwyczaje japońskie zawiodły. W innych krajach od dawna ustalono jako regułę, że za bezpieczeństwo elektrowni jądrowej odpowiada jej dyrektor, nie oglądając się na zalecenia władz centralnych. Dyrektor elektrowni musi mieć środki wystarczające do wprowadzenia elektrowni w stan bezpiecznego wyłączenia i trwałego chłodzenia powyłączeniowego. W Fukushimie też można było to osiągnąć, ale brak zezwolenia premiera uniemożliwił to działanie.

Skutki awarii są powszechnie znane. Cztery reaktory uległy uszkodzeniu i rząd japoński nakazał trwałe wyłączenie całej elektrowni, łącznie z dwoma reaktorami, które ocalały podczas tsunami i mogły nadal pracować. Premier Japonii nie uznał swego błędu, lecz ogłosił, że energetyka jądrowa jest z natury niebezpieczna i przyjął plan całkowitej likwidacji elektrowni jądrowych w Japonii.

Chociaż poza 4 reaktorami w Fukushimie pozostałe  50 reaktorów było nienaruszonych i mogły one pracować nadal, japoński dozór jądrowy nakazał ich zatrzymanie do czasu opracowania nowych, znacznie surowszych wymagań bezpieczeństwa i wprowadzenia odpowiednich modyfikacji do istniejących reaktorów. W 2013 roku nie pracował żaden z reaktorów energetycznych w Japonii.  Według decyzji rządu podjętej po katastrofie w Fukushimie, reaktory miano wyłączać po 40 latach pracy, chyba że uzyskają one zgodę na przedłużenie okresu eksploatacji do 60 lat, co wiązało się z wielkimi wydatkami na ich modernizację.

Życie pokazało jednak, że Japonia nie może zrezygnować z energetyki jądrowej. Gdy elektrownie jądrowe przestały pracować, ceny energii elektrycznej gwałtownie wzrosły. W lipcu 2012 r. wprowadzono stale taryfy dla energii wiatrowej i słonecznej. Dla energii słonecznej p0rzyjęto 0,41 USD/kWh, zredukowane w kwietniu 2014 do 0,36 USD/kWh dla gospodarstw domowych i do 0,31 USD/kWh dla dużych układów o mocy powyżej 10 kW. Stawka taryfowa dla wiatru została ustalona na poziomie 0,22 USD/kWh dla wiatraków o mocy powyżej 20 kW i 0,56 USD/kWh dla mniejszych jednostek.

Wobec wzrostu cen energii elektrycznej, przemysł japoński przestał być konkurencyjny i tracił rynki bytu. Japonia zamiast zysków z eksportu zaczęła ponosić straty.  Udział elektrowni cieplnych w produkcji energii  elektrycznej wzrósł z 61,7% w 2010 roku do 88,3% w 2013 roku. Japonia wydawała rocznie 270 miliardów USD na import węgla, ropy i LNG, to jest o 58% więcej niż w czasie pracy jej reaktorów. Bilans handlowy Japonii zmienił się z plus 65 miliardów USD w 2010 roku na minus 112 mld USD w trzy lata później. Koszty energii elektrycznej wzrosły o 30% dla przemysłu i o 20% dla gospodarstw domowych.  Przywrócenie energii jądrowej  okazało się niezbędne dla zahamowania wzrostu cen elektryczności i rosnącego deficytu handlowego..

Rząd premiera Naoto Kana, a później rząd zastępującego go Yoshihiko Noda dążył do likwidacji energetyki jądrowej.  Ale wobec rosnących trudności gospodarczych ta opcja została odrzucona przez społeczeństwo, a  wybory w listopadzie 2013 roku wygrała partia Liberalnych Demokratów, która  szła do wyborów pod hasłem ożywienia zamierającej gospodarki japońskiej. Wygrała ona zdecydowanie, a nowy premier Shinzo Abe oświadczył, że będzie budować nowe reaktory jądrowe.

Największe stowarzyszenie przedsiębiorców japońskich, Keidanren, wystąpiło z publiczny m apelem o wznowienie pracy reaktorów jądrowych, bez których gospodarka japońska nie może być konkurencyjna. W 2014 roku nowy rząd japoński przyjął Czwarty Plan Strategii Energetycznej, według którego  w perspektywie następnych 20 lat energia jądrowa będzie kluczowym źródłem energii elektrycznej w Japonii i będzie nadal rozwijana,  by zapewnić tanią I niezawodną energię elektryczną przy jednoczesnej redukcji emisji gazów cieplarnianych.

Według ocen opracowanych przez ministerstwo handlu i przemysłu, przewidywane  jednostkowe ceny energii w 2030 roku przemawiają wyraźnie na korzyść energii jądrowej. Koszt 1 kWh z elektrowni  jądrowych ma wynosić 10,1 jenów, z węglowej 12,9 jenów, z elektrowni wiatrowej od 13.9 do 33,1 jenów i z elektrowni słonecznej 12,5 do 16.4 jenów. .  W ocenie tych kosztów zakładano nakłady inwestycyjne na blok jądrowy o mocy 1200 MWe równe 5,4 miliarda USD,  oprocentowanie kapitału wynoszące 3% rocznie, współczynnik wykorzystania mocy równy 70% i czas pracy elektrowni równy 40 lat. Koszty energii jądrowej są w tej ocenie wyższe niż szacowane w poprzednich latach, gdy oceniano je na 8,9 jena/kWh. Składały się one wówczas ze spłaty nakładów inwestycyjnych (2,5 jena), kosztów eksploatacji i utrzymania ruchu (3,1 jena) i kosztów cyklu paliwowego  (1,4 jena). Ponadto w ocenie uwzględniono 0,2 jena na koszty dodatkowych zabezpieczeń, wprowadzonych po awarii w Fukushimie, 1,1 jena na działania strategiczne i 0,5 jena na pokrycie przyszłych zagrożeń jądrowych.

Wielkość 0,5 jena była przyjęta jako  wartość minimalna i oceniano, że będzie ona rosła o 0,1 jena na każde zwiększenie łącznych kosztów awarii o 13 miliardów USD. Koszt 10,1 jena/kWh podany w najnowszej ocenie odzwierciadla wzrost kosztów zabezpieczeń wymaganych według nowych przepisów dozoru jądrowego i ewentualnych kosztów ciężkich awarii, chociaż prawdopodobieństwo takich awarii znacznie zmalało  wskutek przyjęcia ostrzejszych wymagań bezpieczeństwa. Na przykład dawniej wymagano odporności elektrowni na trzęsienie ziemi mogące występować raz na 10 000 laty, podczas gdy obecnie wymaga się odporności na trzęsienie ziemi występujące raz na 120 000 lat.

Premier Shinzo Abe zapowiedział, że elektrownie jądrowe w Japonii  będą znacznie bezpieczniejsze od istniejących dotychczas. Nowo utworzony urząd dozoru jądrowego ustalił nowe, dużo ostrzejsze  wymagania, jakie muszą spełniać elektrownie jądrowe wznawiające pracę lub budowane na nowo w Japonii. Mają one uchronić obiekty nie tylko przed katastrofami naturalnymi, takimi jak trzęsienie ziemi i tsunami ,  ale również przed działaniami terrorystycznymi z uderzeniem samolotu włącznie.

Wały chroniące przed tsunami będą wyższe, a budynki elektrowni będą uszczelnione na wypadek powodzi. Przy rozpatrywaniu trzęsienia ziemi margines bezpieczeństwa wzrośnie, bo dla stwierdzenia, czy uskok sejsmiczny jest aktywny, trzeba będzie sięgać wstecz  120 tys. lat, zamiast jak dotąd 10 tys. lat. Za przykładem Europy i USA, japoński dozór jądrowy wymaga pasywnych układów rekombinacji wodoru, a na wypadek gdyby jednak doszło do stopienia rdzenia, elektrownia musi być wyposażona w układ chwytacza rdzenia, analogiczny jak w reaktorze EPR. Obudowa bezpieczeństwa musi być odporna na maksymalne parametry awaryjne i wyposażona w układ wentylacji filtracyjnej. Operatorzy elektrowni jądrowych powinni mieć armatki wodne dla pokrycia pianą lub wodą materiału radioaktywnego w punkcie, gdzie następują  przecieki, tak by zapobiec rozprzestrzenianiu substancji radioaktywnych i pomóc w oczyszczaniu terenu.

Spełnienie tych i innych nowych wymagań wiąże się z dużymi wydatkami na modyfikacje elektrowni. Jednakże przemysł japoński jest gotów ponieść odpowiednie koszty, byle wznowić produkcję taniej energii elektrycznej.

Natomiast problemem jest uzyskanie zgody ludności, którą organizacje antynuklearne straszą rzekomymi groźnymi skutkami promieniowania, ilustrując swe wywody twierdzeniami o dwudziestu tysiącach ofiar, które w ich ustach stają się nie skutkami  tsunami– lecz wynikiem awarii elektrowni jądrowej.  Działacze antynuklearni jeżdżący po kraju i głoszący zagrożenie radioaktywne dla ludzi w Tokio czy dla ryb w Oceanie Spokojnym powołują się na stosowaną w energetyce jądrowej zasadę „zmniejszania dawek promieniowania tak bardzo, jak to jest możliwe” i głoszą, że promieniowanie cezu lub plutonu stanowi zagrożenie dla mieszkańców okolic elektrowni jądrowych.

W rzeczywistości nie tylko nikt nie zginął w Japonii na skutek działania promieniowania jonizującego, ale raporty najpoważniejszych organizacji międzynarodowych jak Światowa Organizacja Zdrowia (WHO), Międzynarodowa Agencja Energii Atomowej (IAEA) i Komitet ONZ ds. Skutków Promieniowania UNSCEAR  wyraźnie stwierdzają , że nie spodziewamy się wzrostu zachorowań na choroby nowotworowe. Komitet UNSCEAR przedstawił w styczniu 2013 r. Zgromadzeniu Ogólnemu ONZ raport mówiący, że dawki poniżej 100 mSv nie powodują wykrywalnych skutków zdrowotnych, i podkreślił, że małych dawek, jakie wystąpiły w Japonii lub występują w przyrodzie w różnych rejonach świata, nie należy w ogóle przeliczać na liczbę zachorowań. Największe dawki promieniowania na tarczycę u kilkorga dzieci spośród ponad tysiąca zbadanych były równoważne dawkom efektywnym około 1 mSv. Dla porównania – Finowie otrzymują rocznie dawki o 5 mSv większe niż średnie w Polsce – i żyją dłużej i zdrowiej niż Polacy. W lutym 2016 roku eksperci ONZ zorganizowali spotkanie z ludnością w rejonie Fukushimy i potwierdzili, że nie ma wzrostu zachorowań na nowotwory z powodu promieniowania po awarii.

Wokoło elektrowni Fukushima zbadano dorosłych i dzieci i okazało się, że nic im nie grozi. W elektrowni zginęli tylko trzej ludzie – jeden spadł z suwnicy podczas trzęsienia ziemi, a dwóch utonęło podczas uderzenia tsunami. Promieniowanie nie zabiło nikogo. Ciężarem dla ludności była natomiast ewakuacja – zarządzona dla uchronienia ludzi przed małymi dawkami promieniowania. Ogromna większość ewakuowanych mogła pozostać na miejscu, lub wrócić do swych domostw zaraz po oczyszczeniu terenu od zniszczeń po trzęsieniu ziemi i tsunami.

Ale strach przed promieniowaniem, chociaż nie ma racjonalnego uzasadnienia, silnie wpływa na decyzje ludzi. Straszyć jest dużo łatwiej niż tłumaczyć, że jesteśmy bezpieczni.  Mało kto zdaje sobie dzisiaj sprawę, że w wyniku normalnego działania elektrowni jądrowej okoliczna ludność  otrzymuje zaledwie dawki około 0,01 mSv/rok, podczas gdy wskutek zmiany zamieszkania z Wrocławia do Krakowa otrzymujemy roczną dawkę czterdzieści razy większą.  I  nikt nie boi się jechać do Krakowa – lecz ludzie reaguję strachem na perspektywę sąsiedztwa elektrowni jądrowej.

Boją się też skażenia radioaktywnego ryb w Oceanie Spokojnym. A chociaż prawdą jest, że w tuńczykach złowionych w Oceanie wykryto ślady radioaktywnego cezu (Cs-134 i Cs-137), to nie jest prawdą, że oznacza to jakiekolwiek zagrożenie osób jedzących ryby. Aktywność tego cezu jest znacznie mniejsza, niż radioaktywność naturalnego potasu (K-40) który znajduje się w rybach obecnie  –  i który był w nich od wielu milionów lat, bo jego okres połowicznego rozpadu przekracza miliard lat.

Innym powodem do wielkiego zaniepokojenia prasy była radioaktywność w wodach gruntowych w pobliżu elektrowni. Niewątpliwie były próbki wody, zawierające radioaktywność znacznie wyższą od dozwolonej przepisami dla wody pitnej i mogącą szkodzić organizmom przebywającym stale w wodzie lub pijącym ją regularnie dzień po dniu. Warto tu przypomnieć, że nikt nie pije tej wody koło elektrowni, a ponieważ wypływa ona do morza, nikt nie pije jej również poniżej elektrowni.  Ale firma  TEPCO podjęła działania by tę wodę unieszkodliwić, najpierw przez odpompowywanie jej do ogromnych zbiorników i późniejsze oczyszczanie, a następnie przez zbudowanie podziemnej ściany lodowej, utworzonej przez rury z chłodziwem pogrążone głęboko w ziemi i zapobiegającej przepływowi wód podziemnych. Długość ściany wynosi 1500 m, a głębokość sięga 30 m. Projekt tej ściany został sprawdzony i zatwierdzony przez dozór jądrowy Japonii i przez ekspertów międzynarodowych, a w marcu 2016 ściana została zbudowana i wypływ radioaktywności  został zlikwidowany .

Zgodnie z zapowiedzią premiera Japonii, wznawiające tam pracę elektrownie są bezpieczne. Reaktory III generacji spełniają wszystkie najostrzejsze kryteria bezpieczeństwa zarówno japońskie jak i europejskie. W przypadku najcięższej awarii stopiony rdzeń reaktora będzie zatrzymywany w obudowie bezpieczeństwa, a wraz z nim zatrzymywane w obudowie będą wszystkie uwolnienia radioaktywne. Dzięki temu, strefa ograniczonego użytkowania, w której potrzeba podjąć działania ochronne po ewentualnej awarii, wynosi około kilometra od elektrowni.

Ale uruchamianie przebudowanych zgodnie z wymaganiami bezpieczeństwa reaktorów japońskich trwa długo, bo analizy prowadzone przez dozór jądrowy są bardzo wszechstronne. Reaktory Sendai 1 i 2 były pierwszymi, które złożyły podania o zezwolenie na uruchomienie po wprowadzeniu modyfikacji spełniających nowe wymagania dozorowe, a dalsze podania złożono dla elektrowni Genkai 3 i 4; Ikata 3; Ohi 3 i 4; Takahama 3 i 4; Tomari 1, 2 and 3; Kashiwazaki Kariwa 6 i 7; Shimane 2; Onagawa 2 i Hamaoka 4. W lipcu 2016 r. dwadzieścia elektrowni jądrowych opracowało już projekty potrzebnych modyfikacji i złożyło podania o zezwolenia na ponowne uruchomienie. Według obowiązującej procedury, po sprawdzeniu przez dozór jądrowy, że planowane modyfikacje spełniają wszystkie wymagania bezpieczeństwa, przez 4 tygodnie mieszkańcy i organizacje antynuklearne mogą składać swe uwagi i sprzeciwy. Następnie towarzystwo energetyczne realizuje zapowiedziane modyfikacje i dozór sprawdza ich kompletność i poprawność przed wydaniem zezwolenia na rozpoczęcie pracy. W przypadku pierwszych dwóch podań, złożonych na rozruch reaktorów Sendai, dozór jądrowy wydał decyzję pozytywną w październiku 2014 r., w rok później na rozruch tych reaktorów zgodził się zarząd miejski Satsumasendai i reaktory te rozpoczęły pracę.

Jednakże w praktyce zezwolenie dozoru nie oznacza jeszcze  końca trudności, bo organizacje antynuklearne mogą wystąpić do sądu z żądaniem wstrzymania pracy elektrowni. I tak np. sąd okręgowy w prefekturze Fukui w odpowiedzi na protesty organizacji antynuklearnych wstrzymał rozruch dwóch bloków elektrowni jądrowej Ohi.  Firma KEPCO wystąpiła do sądu wyższej instancji z odwołaniem od tej decyzji – ale tymczasem gotowe do pracy reaktory stoją bezczynnie. Dalsze dwa reaktory –Takahama 3 i 4 – otrzymały już od dozoru jądrowego zezwolenie na pracę przez 40 lat ale w marcu 2016 r. sąd okręgowy nakazał ich zatrzymanie. Postępowanie odwoławcze w sądzie wyższej instancji trwa.

Łącznie 42 reaktory są zdolne do pracy i dla 24 reaktorów trwa proces udzielania zezwoleń na rozruch. Pierwsze dwa rozpoczęły pracę w połowie 2015 roku. Modyfikacje konieczne dla wznowienia pracy reaktora kosztują od 700 milionów do miliarda  USD. Czas potrzebny dozorowi na analizę dokumentacji rozruchowej ocenia się  na 6 miesięcy. Według optymistycznych ocen, w ciągu 5 lat Japonia może uzyskać 35 reaktorów włączonych do sieci energetycznej.