Fukushimai atomkatasztrófa és annak hatása a nemzetközi energia politikára... Fejes István GUP9MS 2012.05.02.
A Japánban 2011. március 11-én bekövetkezett rendkívüli erejű földrengés fontos infrastruktúrák lerombolása mellett három atomerőművet érintett komolyabban. Japán történetében még sosem volt ekkora erejű rengés. Egyes jelentések szerint van olyan földrengés-obszervatórium, amelynek GPS alapú mérései alapján az épület 4 métert mozdult el a földrengés hatására. Ilyen extrém vízszintes elmozdulások voltak az atomerőművek környékén is, ez pedig komoly károsodásokat okozhatott a környező infrastruktúrában, mint például a villamos hálózatban. A Fukushima-Daiichi atomerőműben összesen 6 reaktorblokk van, ezek közül három karbantartáson állt a földrengés idején, melyeken nem tudunk problémáról. A három mőködő reaktor automatikusan leállt, és elindultak az üzemzavari rendszerek. A reaktorok hosszú távú hűtésében fontos szerepet játszanak az üzemzavari dízelgenerátorok, melyek mintegy egy órán keresztül ellátták feladatukat. A Nemzetközi Atomenergia Ügynökség (NAÜ) jelentése szerint azonban kb. 1 órával az események kezdete után a dízelgenerátorok működésképtelenné váltak az erőművet elérő cunami miatt. Ezt követően a Fukushima- Daiichi atomerőmű 1. és 2. reaktoránál komoly hűtési problémák léptek fel. Kb. 9 órával a földrengés után 4 darab mobil dízelgenerátor érkezett a telephelyre, továbbiak szállítását légi úton tették. Mivel a helyzet további problémákkal fenyeget, először az erőmű 3 km-es, később a 10 km-es, majd a 20 km-es körzetéből kitelepítették a lakosságot, hogy megelőzzék a személyek dózisterhelését, ha jelentős radioaktív kibocsátás történne. A Fukushima-Daiichi 1. blokkon további nyomásnövekedést érzékeltek a hermetikus védőépületben. További jelentések érkeztek arról, hogy a telephely környékén a környezetben a normál szintnél magasabb jód- és cézium aktivitást találtak. Ez arra utal, hogy a reaktorban üzemanyag pálca vagy pálcák megsérülhettek. Az 1. reaktorban a vízszint meglehetősen alacsony, ami arra utal, hogy az 1. reaktor hűtése nem volt folyamatos és elégséges. Ha a reaktor hűtését nem tudják hosszú távon biztosítani, és nagymértékű zónaolvadás következik be. Ez komolyabb kibocsátást eredményezhet, de ennek európai kihatása nem lehet. Március 13-án vélhetően a reaktorban lévő üzemanyag burkolat egy része túlhevült, melynek következtében a vízgőzzel lezajlott reakcióban hidrogén keletkezett. A hermetikus védőépület lefúvatása során ez a hidrogén berobbant, és megrongálta a hermetikus tér fölötti reaktorcsarnokot, mégis az első japán hivatalos közlések szerint az elsődleges hermetikus védőépület nem károsodott. A Fukushima-Daiichi 2. blokkon a helyzet jobb, mint az 1. blokkon, de itt is problémái vannak az üzemeltetőknek. A reaktorban a vízszint stabil, az üzemanyag hűtése tehát vélhetően rendben van. Itt is magas hermetikus védőépületi nyomásról számoltak be, amit a gőz-levegő keverék környezetbe engedésével lehet csökkenteni. a reaktor leállítása után sem áll meg a világ Az atomreaktorok leállítása után sem szűnik meg az üzemanyagban a hőtermelés a hasadóanyagban lévő hasadási termékek bomlása miatt (ld. 1. ábra). A reaktor leállításának pillanatában a hő teljesítmény a névleges érték 7-8%-a, ami kb. 4 óra elteltével 1% alá, 2 nap után pedig 0,5% alá csökken. Ennek a hőnek az elvonása csak úgy lehetséges, ha az üzemzavari hűtőrendszerek vizet juttatnak a reaktorba, vagy hőcserélőkön keresztül a hermetikus védőépületből elszállítják a hőt.
A legnehezebb helyzetben lévő Fukushima-Daiichi 1. blokk 1971-ben lépett üzembe, a forralóvizes reaktorok ún. BWR/3-as sorozatának egyik első darabja (második generációs reaktor). Mivel az üzemzavari dízelgenerátorok a földrengést követő cunamiban megsérültek, a megfelelő biztonsági funkciók nem álltak rendelkezésre, emiatt nem tudták a hermetikus tér nyomását a szükséges korlátok között tartani ellenőrzött lefúvatás nélkül. A rendszer működését a 2. ábra mutatja sematikusan. A normál üzemben az (1) reaktorban megtermelt gőz az (5) jelű vezetéken jut el a turbinába, ahol munkát végez és meghajtja a (8) generátort. A turbinából kilépő gőz a (9) hőcserélőben (kondenzátorban) lecsapódik, majd a kondenzátumot a (10) tápszivattyú juttatja vissza a reaktortartályba. (Az érintett japán reaktorok forralóvizes (BWR) típusúak, így a paksi atomerőműben alkalmazott technológiától eltérően itt nincs primer és szekunder kör: a reaktorban gőz keletkezik, ami közvetlenül a turbánára áramlik.) Amikor a földrengés bekövetkezett, az automatika a Fukushima-Daiichi 1. reaktort is leállította: a (6) főgőzszelep bezárt, a (7) turbina leállt. A keletkező hőt ilyenkor úgy lehet elszállítani a reaktorból, hogy a névleges üzeminél jóval kisebb mennyiségű gőzt a (22) üzemzavari hőcserélőkön keresztül kondenzálják, majd a kondenzátumot a (23) üzemzavari tápszivattyú juttatja vissza a reaktorba. Mivel a telephely leszakadt a villamos hálózatról, a biztonsági rendszerek működtetéséhez rendben elindultak a dízelgenerátorok, a fenti hűtési funkció megindult. A telephelyet elérő extrém cunami azonban egy óra elteltével tönkretette az üzemzavari dízelgenerátorokat.
A külső áramellátás hiányában a hűtés nem lehetetlen, de sokkal bonyolultabb. A 2. ábrán (15) jellel szereplő vezetéken keresztül a reaktorban keletkező gőz a (17) medence vizében kondenzálható. Ez hosszú távra biztosítja a hűtést, azonban ezen a módon a reaktorban termelt hő ugyan kikerül a reaktortartályból, de a hermetikus védőépületen ((12) és (13) jelű szerkezet) belül marad. Ez vezethetett oda, hogy a hermetikus térben egy idő után a gőznyomás túl magas értékre nőtt, ami már veszélyeztette a (12) acél fal épségét. Ezért dönthetett úgy az üzemeltető, hogy csökkenti a hermetikus téri nyomást. Erre a (18) vezetéken keresztül a (19) konténment lefúvató szelep nyitásával nyílik lehetőség. Mivel a reaktor hűtővizében mindenképpen van radioaktivitás, ez a lefúvatás feltétlenül radioaktív kibocsátással jár. Habár a kibocsátás ilyenkor korlátozott, de elővigyázatosságból a környék kitelepítése teljesen indokolt. 2. ábra: A Fukushima-Daiichi 1. blokk sematikus rajza
A két erőműkomplexum nem fog termelni az elkövetkező években (eleve leállításra volt ítélve egy része, másik része további 10 év üzemidő hosszabbítást kapott), mely megközelítőleg 5GW kiesést jelent (ez majdnem Magyarország éves villamos áramfogyasztása). Az is nyilvánvaló, hogy a kieső kapacitást idővel pótolni kell, amire vagy földgázt (LNG), vagy kőolajat fognak felhasználni a 98%-ban energiaimportra szoruló országban. Nemzetközi energia politika A Fukushimai Daiichi atomerőmű katasztrófa után újabb nemzetközi vita merült fel: vajon van-e jövője a nukleáris energiának? Érdekes, hogy az incidens óta használják és indokolják az atomenergia-termelést, de felülvizsgálják a létrehozott vagy tervezett atomerőműveket. Az Európai Unió tagállamai különböző módon reagáltak a balesetre. Az Egyesült Királyság és Németország kiemelkedik, mivel különböző politikai irányba lépnek a történtek után. A földrajzi távolság miatt egyik ország sem érintett az esetleges radioaktív szennyeződések következményeinek. Az Egyesült Királyságban, a politikai döntéshozók továbbra is kitartanak amellett, hogy növelje nukleáris energiatermelését a közeljövőben, míg Németországban, a szövetségi kormány úgy döntött - legalábbis átmenetileg - leállítja a régi generációs reaktorokat és újból megvizsgálja azokat. A biztonsági átvilágítás az összes nemzetközi nukleáris létesítményeket érinti. Küszöbön álló választások A regionális választásokon Baden-Württemberg és Rheinland- Pfalz nagyjából két héttel a földrengés után jelent meg hogy a Fukushima baleset közvetlen hatással lenne a regionális jelöltekre. Különösen a Merkel kijelentése indokolja azonnali a kormány korábbi támogatásának átgondolását. Az ő kormánya akarta drasztikusan változtatni a német atomenergia-politikát, amikor úgy döntött, hogy jelentősen meghosszabbítja az élettartamot a reaktoroknak. Az Egyesült Királyságban azonban nem voltak választások a Fukushima katasztrófa után, így a kormány rövid távon nemet mondott a nukleáris energiának, hogy megnyugtassák az állampolgárokat. A média hatása A Németországi sajtót hetekig uralta a Fukushimai baleset. Úgy tűnt a cél az volt, hogy minden állampolgárral megértesse, hogy pontosan mit rontottak el az erőműnél. A közvélemény válasza pedig az volt, hogy minél nagyobb átláthatóságot szeretnének német reaktorok működéséről. Nagy-Britanniában is gyakoriak a híradások Fukushimáról, de hamar háttérbe szorult a Líbiai események következtében, ahol az Egyesült Királyság csapatai harcoltak. A brit média beszámolói kevésbé drasztikus, szomorú eseménynek mutatták be a Fukushimai katasztrófát. Egyéb energiaforrások Németország élen jár a megújuló energia-technológia és a (Wassener, 2010) - termelés területén. A megújuló energiaforrások megnégyszereződtek 1990 óta. Jelentős számú munkahelyet és jelentős gazdasági területet létrehozva. A megújuló energiatermelés tehát egy növekedési szektor, melynél a gazdasági akadályokat a technológiák már feloldották.
Az Egyesült Királyságban a megújuló energiaforrások még mindig jóval elmaradottabb a lehetőségeknél. Nagy-Britanniában inkább a magas költségű, hagyományos energiaforrásokat részesítették előnyben, bár így jelentős mértékű CO kibocsátást értek el. Ez a környezetszennyezés, valamint az éghajlatváltozás kockázata miatt kerülhet előtérbe az igaz veszélyes, de kevésbé kockázatos nukleáris energiatermelés a briteknél. A nukleáris energia fogadtatása A hidegháború alatt németek megtapasztalták, hogy milyen érzés, ha nukleáris rakéták kereszttüzébe kerül. Nem véletlen, hogy kiemelkedő volt a nukleáris rakéták elleni tiltakozása. Ez a fajta szemlélet beépült az anti-nukleáris mozgalomba, mely azt eredményezte, hogy kijelentsék Németországban felhagynak a további atomenergia felhasználással (Schroeder kancellár). Az atomenergia fejlődésének és a politikai lobbizásoknak köszönhetően mára sikerült megváltoztatni ezt a fajta nézetet (Merkel kormány, Fukushima előtt). A baleset után az aktivisták újra megerősödtek és követelték az atomenergia felhagyását, egyszerű oknak pedig Fukushimát emlegetik. Nagy-Britannia teljesen máshogy áll hozzá a nukleáris fegyverekhez, mint a németek. Gyakorta Nagy-Britanniának nemzet biztonsági ügye ezek a fegyverek. Még a mai napig is nagy mennyiségű pusztító erejű arzenállal és azoknak maradékával rendelkezik. Bár az Egyesült Királyságban is erős a zöld energia mozgalom, messze nem olyan erőteljes, mint a Németországban. "Kulturális közelség" Annak ellenére, hogy a gazdaságban teljesen más hagyományok vannak és valószínűleg soha nem keveredett ország, a németek mégis kulturális közelséget éreznek a Japánokkal szemben. Mindkét országot újjá kellett építeni a második világháború után és mind a két ország büszke a minőségi és a mérnöki hatékonyságukra. A vélt közelség hozott egy elég élénk képet a németek fejébe: "ha egy váratlan nukleáris baleset történhet Japánban, megtörténhet Németországban is". A német szavazók ellenzik a nukleáris energiát. Nem bíznak abban, hogy egyéb biztonsági intézkedések után nukleáris energia lehet biztonságos még Fukushima után. Ezért megszavaztak egy olyan kormányt, amelyik osztja a véleményüket. Végülis a kormány megnyugtatta a tüntetőket azáltal, hogy egy időre leállította a régi generációs erőműveit, továbbá azt átvizsgálást követően már biztonságosabban üzemeltetheti azokat. Gazdasági következmények A Fukushimai baleset jelentősen befolyásolja a nemzetközi nukleáris politikát. Az atomenergia területén bizonytalanság, egy kérdés merült fel: vajon lesz jövője? A jövőbeli döntéseknek igen súlyos következményei lesznek a világ gazdaságát tekintve. Ha esetleg felhagynánk az atomenergiával, akkor egyéb, más energiaforrásokat kellene kiaknázni ahhoz, hogy a kellő energiát előállítsuk. Ezek az energiaforrások nem mások lennének, mint a fosszilis energiahordozók, valamint a megújuló erőforrások. Ezek a döntések nagyban meghatározzák a jövő energiaárait, (szén, urán, olaj, földgáz). A nemzeti energiapolitikai változások befolyásolják a CO2-kibocsátás, a technológiai innovációt, a nemzetek közti versenyképességet és a vállalati politikát.
A legszomorúbb pedig az, hogy az atomipar reneszánsza (ha volt ilyen), ezzel lezárult. Azért szomorú, mert a Fukushimai létesítmény a világ egyik legbiztonságosabb és legjobb konstrukciójú reaktorait használta (szemben az életveszélyes tervezésű Csernobilivel), és jelen esetben a legkisebb hibatényező az ember volt, a legnagyobb pedig a természet. Ám a borítékolhatóan felmerülő aggodalmak jogosak lesznek: mi a jövője a több tucat kínai, japán és amerikai atomerőműnek, melyek hasonlóan földrengésveszélyes területen fekszenek? [1] Environmental Science & Policy 15 (2012) 1 3 [2] Sajtóközlemény a japán földrengés atomerőművekre gyakorolt hatásáról Dr. Aszódi Attila, BME NTI Budapest, 2011. 03. 12. [3] Agence France Presse, 2011. Japanese Crises Hit European Energy and Insurance Shares. (14 March). [4] McCurry, J., 2011. Nuclear industry: tsunami-hit Fukushima plant reveals 9. 5 bn loss. The Guardian (21 May). [5] McDonald, H., 2011. Japan s shock vibrates around the world. Sydney Morning Herald (26 March). [6] Pagnamenta, R., 2010. Sellafield considers cull as seabirds swim in ponds of radioactive waste. The Times (25 February). [7] Wald, M., 2011. N.R.C. lowers estimate of how many would die in meltdown. The New York Times (30 July). [8] Wassener, B., 2010. Wind power still driving old shipyard. The International Herald Tribune (3 May).