Neděle 15. prosince 2019, svátek má Radana, Radan
  • schránka
  • Přihlásit Můj účet
  • Neděle 15. prosince 2019 Radana, Radan

Zemětřesení v Japonsku a jaderná elektrárna Fukušima

13. 03. 2011 10:47:00
V pátek 11. března v 14:46 místního času zasáhla Japonsko série velmi silných zemětřesení. Těžce zasažena byla rovněž jaderná elektrárna Fukušima Daiichi.

Epicentrum zemětřesení bylo identifikováno geologickou službou USA přibližně 373 kilometrů severovýchodně od Tokia, cca 130 kilometrů východně od města Sendai na ostrově Honšú. Síla zemětřesení byla klasifikována na 8,9 stupně Richterovy stupnice (!), což je jedno z nejsilnějších zemětřesení, které kdy bylo zaznamenáno v moderní historii lidstva.

japan_quake_sendai.jpg
Zemětřesení v Japonsku 11.3.2011
Zdroj: BBC




Dopady na japonskou průmyslovou infrastrukturu jsou zdrcující. Na televizních obrazovkách jsme mohli sledovat naprosto zdevastované a plameny sžírané velké průmyslové podniky, včetně největší japonské ropné rafinérie. Zničeny byly rovněž výrobní závody automobilek Toyota a Honda. Továrny musela uzavřít firma Sony a desítky dalších velkých průmyslových korporací.

Japonsko v současné době provozuje 55 jaderných reaktorů, v kterých vyrábí zhruba 30% elektřiny. Z technického pohledu je logické, že takto mimořádně silné zemětřesení muselo postihnout i provozované jaderné bloky.

Podle informací World Nuclear Association byly v průběhu zemětřesení automaticky odstaveny elektrárny na severovýchodě země. Jedná se především o bloky Onagawa 1-3, Fukušima Daiichi 1-3 (4-6 nebyly v provozu), Fukušima Daini 1-4 a Tokai.

Pozornost světových médií poutá v současné době elektrárna Fukušima Daiichi (zvláště blok 1), v které se provozní personál pokouší stabilizovat proces dochlazování odstavených jaderných reaktorů.

Fukušima Daiichi 1
První blok elektrárny Fukušima Daiichi o výkonu 439 MWe je z pohledu dnešní jaderné energetiky „pradědeček“. Do provozu byl uveden již v roce 1971. Jedná se o tzv. „varný reaktor“ BWR (Boiling Water Reactor), který vykazuje zásadní technické odlišnosti od tlakovodních reaktorů PWR (Pressurized Water Reactor) resp. VVER, které jsou instalovány např. v JE Temelín.

Fukushima_640.jpg
Jaderná elektrárna Fukušima Daiichi (před explozí v bloku 1)
Foto: Reuters

Reaktory BWR
Elektrárny s reaktory BWR jsou tzv. jednookruhové. Pára pro pohon turbíny je vyráběna přímo v tlakové nádobě reaktoru. To znamená, že v případě problémů s palivem (např. netěsnost z důvodu zvýšení teploty) jsou radionuklidy šířeny dále do technologických systémů elektrárny.

bwr-cycle.gif
Ideové technologické schéma jaderné elektrárny BWR (typově odpovídající Fukušima Daiichi)
Zdroj: World Nuclear Association

Reaktory PWR
Elektrárny s reaktory PWR jsou tzv. dvouokruhové. V tlakové nádobě reaktoru je ohřívána primární voda, která je následně vedená do parogenerátorů (tyto BWR vůbec nemá), kde uvádí do varu vodu sekundárního okruhu a vyrábí tak páru pro turbínu. Stěny trubek parogenerátorů tedy od sebe oddělují primární a sekundární okruh a oproti BWR představují „relativě neprostupnou“ bariéru pro přechod radionuklidů z chladiva primárního okruhu do sekundárního okruhu.

PWR.jpg
Ideové technologické schéma jaderné elektrárny PWR
Zdroj: World Nuclear Association

Sled událostí v elektrárně Fukušima Daiichi
V době zemětřesení byly v provozu tři ze šesti reaktorů. Po iniciaci havarijního systému z důvodu extrémně silného zemětřesení byly reaktory automaticky odstaveny a zahájily proces dochlazování, přičemž příslušná čerpadla byla elektricky napájena z nouzových dieselgenerátorů.

Reaktor je nutné dochlazovat z důvodu odvodu tzv. zbytkového tepla, které vzniká v aktivní zóně reaktoru i po zastavení „energetické štěpné reakce“. Bez odvodu tepla hrozí přehřátí paliva s následným uvolněním radionuklidů do primárního média, což v případě elektráren s BWR jednoznačně implikuje únik do dalších technologických systémů elektrárny.

V tomto okamžiku by mohla celá „story“ skončit, protože všechny systémy po zemětřesení zafungovaly tak, jak měly. Ovšem po cca jedné hodině došlo k výpadku nouzových dieselgenerátorů, a to z důvodu zaplavení areálu vlnou tsunami (zdroj WNA). Na základě výpadku dieselgenerátorů provozovatel elektrárny (Tepco) seznámil s nouzovou situací příslušné místní úřady, které iniciovaly preventivní opatření, tj. evakuaci obyvatel v havarijní zóně, která v současné době dosahuje 20 kilometrů. Zde lze vidět zásadní rozdíl oproti havárii v Černobylu, kde provozovatel postupoval zcela opačně. Provozovatel dopravil na místo mobilní dieselgenerátorové stanice a pokoušel se obnovit elektrické napájení a tudíž i funkci systémů chlazení.

V důsledku vývinu zbytkového tepla ze zóny a nedostatečného chlazení došlo na blocích 1, 2 a 3 elektrárny k postupnému snižování hladiny chladící vody v reaktorech, z důvodu vypařování. Následně došlo k zvýšení tlaku, který musel být řízeně snižován otvíráním příslušných ventilů, což mělo za následek zvýšení tlaku v sekundárním kontejnmentu (budova reaktorovny). Provozovatel se rozhodl snižovat tlak v kontejnmentu 1. bloku kontrolovaným odpouštěním vzduchu a vodní páry do atmosféry. Vzhledem k tomu, že chladící voda je v kontaktu s palivem, vykazuje mírnou radioaktivitu. Podle odkazované zprávy WNA odvolávající se na IAEA by mělo být odváděné médium filtrováno, aby byla radiace udržena v rámci kontejnmentu. Stejný postup se připravuje rovněž pro bloky 2 a 3.

Radiační monitoring elektrárny Fukušima Daiichi indikuje zvýšení hladiny radioaktivity na pozemních komunikacích, v plynných a kapalných výpustích, přičemž podle vyjádření oficiálních míst převzatého CNN došlo k převýšení legislativně stanovených limitů, nikoliv však k překročení dávek ohrožujícíh zdraví obyvatelstva (zdroj). To znamená, že z hlediska mezinárodní stupnice jaderných událostí INES se bude jednat minimálně o stupeň 4 „Havárie bez vážnějšího rizika vně zařízení“.

Dne 12. března v 15:36 místního času došlo v bloku 1 k explozi, která destruovala stěny reaktorovny. Podle zprávy agentury Reuters, odvolávající se na vyjádření japonských oficiálních míst byl příčinou exploze únik vodíku (generován v reaktoru z důvodu zvýšení teploty paliva), který pronikl do prostoru mezi betonovou stěnou reaktorovny a kontejnmentem. Dle odkazované zprávy kontejnment není poškozen, tj. je zajištěna těsnost, což je zásadní podmínkou zabránění úniku radionuklidů do okolí.

V rámci preventivních opatření připravují oficiální místa distribuci jódových tablet, z důvodu ochrany obyvatelstva před potenciálními zdravotními následky.

Ve večerních hodinách bylo zahájeno čerpání mořské vody s přídavkem kyseliny borité do kontejnmentu, což umožní úplné dochlazení aktivní zóny. Podle posledních neověřených informací klesá tlak v poškozeném reaktoru bloku 1 a úroveň radiace v okolí elektrárny. Zároveň však byly publikovány informace o technických komplikacích s chlazením reaktoru Fukušima Daiichi 3.

Důsledky události na japonský jaderný program
Jak již bylo uvedeno výše, Japonsko v současné době provozuje 55 jaderných reaktorů a vyrábí z jádra 30% elektřiny. Jedna z největších světových průmyslových mocností nikdy nepřerušila jaderný program. De facto jej ani nikdy přerušit nemohla, protože jednoduše nemá k dispozici dostatek energetických surovin (především uhlí a plynu), aby byla zajištěna výroba dostatečného množství elektřiny pro gigantický průmysl. Z tohoto důvodu se domnívám, že japonský jaderný program bude i nadále pokračovat ve svém rozvoji.

Podle subjektivního názoru autora japonský jaderný dozor po podrobném vyhodnocení příčin a průběhu událostí v elektrárně Fukušima pravděpodobně nařídí pro nové projektované jaderné elektrárny zvýšení úrovně „projektového zemětřesení“ a dokladování zajištění bezpečnostních funkcí při souběhu silného zemětřesení a velké tsunami. Samozřejmě to bude znamenat zvýšení nákladů a zřejmě i prodloužení doby výstavby nových bloků. V úvahu zřejmě přichází i realizace dodatečných ochranných opatření na již provozovaných blocích.

Z čistě technického pohledu zvládají provozovatelé japonských jaderných elektráren apokalyptické zemětřesení poměrně dobře. Musíme říci doposud, protože ještě není všem možným technickým komplikacím konec – i když z pohledu fyziky čas jednoznačně hraje pro provozovatele.

Nezodpovězenou otázkou zůstává budoucí postoj japonského obyvatelstva k jaderné energetice – byly zaznamenány úniky radioaktivity přesahující legislativní limity normálního provozu a preventivně bylo evakuováno téměř dvěstě tisíc osob.

Autor vycházel z informací světových médií dostupných do 13.3.2011, 10:30 CET. Další vývoj bude zpracován v samostatném článku.

(Psáno pro blog.iDNES)

Petr Nejedlý

Autor: Petr Nejedlý | neděle 13.3.2011 10:47 | karma článku: 44.26 | přečteno: 18897x

Další články blogera

Petr Nejedlý

Německá energetická transformace – aktualizace 2017 (díl 3)

Závěrečný díl miniseriálu o energetické transformaci z pohledu plnění cílů v oblasti ochrany životního prostředí a klimatu, spolehlivosti dodávek energie a hospodárnosti.

21.5.2017 v 10:45 | Karma článku: 23.15 | Přečteno: 1298 | Diskuse

Petr Nejedlý

Německá energetická transformace – aktualizace 2017 (díl 2)

Pokračování miniseriálu o energetické transformaci z pohledu plnění cílů v oblasti ochrany životního prostředí a klimatu, spolehlivosti dodávek energie a hospodárnosti.

14.5.2017 v 10:59 | Karma článku: 17.46 | Přečteno: 742 | Diskuse

Petr Nejedlý

Německá energetická transformace – aktualizace 2017 (díl 1)

Poradenská společnost McKinsey od září 2012 pravidelně zveřejňuje analýzu, která na základě hodnocení patnácti parametrů názorně dokladuje postup energetické transformace.

9.5.2017 v 14:56 | Karma článku: 22.66 | Přečteno: 1214 | Diskuse

Petr Nejedlý

Jižní Austrálie, kraj bez baseloadu a po sérii blackoutů

Jižní Austrálie měla být globálním příkladem náhrady uhelných elektráren pracujících v základním zatížení obnovitelnými zdroji. K prvnímu blackoutu došlo za necelých pět měsíců.

23.4.2017 v 13:24 | Karma článku: 31.37 | Přečteno: 1418 | Diskuse

Další články z rubriky Věda

Zdenek Slanina

Počátkové společnosti císaře Viléma pro podporu věd (článek, co se nehodil, a tak nevyšel)

Začátkem divokých devadesátek se ČSAV divoce transformovala. Institucionální financování (INFI) bylo odvrženo co přežitek. Šlo o omyl vedení, který nadto po Akademii nikdo ani nepožadoval. MPG za humny stále používá právě to INFI.

12.12.2019 v 8:08 | Karma článku: 28.85 | Přečteno: 3827 |

Dana Tenzler

Proč vám tvrdne pečivo - s chemií v kuchyni

Proč vydrží pečivo čerstvé jen chvíli? Které druhy pečiva tvrdnou nejrychleji? A jak se dá ovlivnit doba, za kterou ztvrdnou? (délka blogu 3 min.)

12.12.2019 v 8:00 | Karma článku: 29.07 | Přečteno: 959 | Diskuse

Karel Tejkal

Úbytek magnetického pole Země ukazuje na apokalypsu soudného dne

Ano, to se skutečně píše v novém "vědeckém" pojednání na webu kreacionismus.cz. Podle vrchního inkvizitora se článek zabývá "pošetilým postojem sekulárních kosmologů k problému postupného slábnutí magnetického pole".

10.12.2019 v 11:35 | Karma článku: 20.92 | Přečteno: 1085 | Diskuse

Jan Fikáček

Nevědecké pohádky moderní vědy III - "náboženství" Schrödingerovy kočky

Některé možná překvapí, že Schrödinger svoji kočku vymyslel proto, aby ukázal, že výklad kvantové mechaniky obsahující neurčitost, například v podobě částice v superpozici neboli její přítomnosti tak nějak všude, není správný.

10.12.2019 v 8:09 | Karma článku: 38.57 | Přečteno: 1782 | Diskuse

Jan Řeháček

Matykání: geometrie kluka z plakátu

Minule jsme kolem čtvrté dimense chodili opatrně jako kocour kolem horké kaše. Dnes se do ní vrhneme rovnou po hlavě. Kdo nemá 4D hlavičku, přinese si krční adaptér. Ale ne abyste na to konto strkali u včelaře hlavu do úlu.

9.12.2019 v 9:09 | Karma článku: 14.24 | Přečteno: 336 | Diskuse
Počet článků 157 Celková karma 0.00 Průměrná čtenost 2997

Autor je absolvent ČVUT, fakulty elektrotechnické, specializace jaderné elektrárny. Od ukončení studií v r. 1988 pracuje ve společnosti ČEZ a.s., jaderná elektrárna Temelín - v současné době jako manažer útvaru technika, Výstavba jaderných elektráren. Profesně se zabývá elektroenergetikou, zvláště jadernou energetikou. Ačkoliv je technicky vzdělán, zajímá se rovněž o historickou religionistiku (z pohledu ateisty) a cizí jazyky (angličtina, němčina, ruština, francouzština).

Najdete na iDNES.cz