Az atomenergia már most biztonságosabb sok más energiaforrásnál, de a moduláris erőművekkel még ezt is lehet fokozni
Az atomerőművekre sokan úgy tekintenek, mint a legveszélyesebb energiatermelő berendezésekre. Ezt a vélekedést leginkább a csernobili, illetve a kevésbé régen történt fukusimai atomerőmű-baleset példájával szokták alátámasztani. Tagadhatatlan, hogy ez a két esemény az iparág szégyene, és egyiknek sem lett volna szabad megtörténnie. De valóban olyan rendkívüli és általános katasztrófákról volt szó ezekben az esetekben?
Ellentétben sokak félelmével, az atomerőművek nem képesek atombombaként működni – ez fizikai lehetetlenség. Az atomerőművek biztonsági kockázatát az okozza, hogy a reaktor leállítását követően az erősen radioaktív hasadási termékek – ugyan egyre csökkenő mértékben, de – olyan nagy mértékű hőt termelnek a sugárzásukkal (maradványhő), hogy az üzemanyagrudakat is képesek megolvasztani, így az olvadékból kiszabadulnak az illékony radioaktív anyagok. A maradványhőt termelő sugárzás nem állítható le, így az egyedüli lehetőség a fűtőelemek hűtése, azaz a hő elvezetése – a biztonsági zónahűtő berendezések ezért kulcsszerepet játszanak a biztonság fenntartásában.
Mi történt Csernobilban?
A csernobili események megértésében sokat segíthet az HBO Csernobil-sorozata, amely ha nem is mindig hitelesen, de a valósághoz közeli módon mutatta be az eseményeket. A balesetet előidéző folyamat nagyon röviden úgy írható le, hogy miután egy tesztet nem minden előírásnak megfelelő módon végeztek el, a nagy méretű reaktor egyes részeiben gyorsan megszaladt a hőteljesítmény, amely egy robbanással ledobta a reaktort magába foglaló ipari csarnok tetejét, és meggyújtotta a reaktorban található grafittéglákat. Miután a reaktor szerkezete teljesen szétroncsolódott, a maradványhő elvezetése lehetetlenné vált, így a folyamat törvényszerűen a reaktor fűtőelemeinek nagy részének megolvadásához vezetett. Eközben az égő grafittömbök miatt felszabaduló radioaktív anyagok egy hatalmas füstös csóva formájában, nagy mennyiségben távoztak a már tető nélküli épületből. Ez a folyamat több napig tartott, mielőtt a helikopterekről ledobált, homokot és más anyagokat tartalmazó zsákokkal sikerült megszüntetni a tüzet.
A baleset egészségügyi következményeiről, az okozott halálesetekről sok, igen szélsőséges vélemény található az interneten, de hiteles forrásnak lényegében csak az Egészségügyi Világszervezet (WHO) és a Nemzetközi Atomenergia-ügynökség (IAEA) 2005-ös tanulmányát tekinthetjük, mely szerint 30 ember halt meg közvetlenül a baleset következtében, és a teljes érintett lakosság körében a balesetet követő 60 éven belül a természetes módon előforduló 850 ezer rákos halálesetből – reális becslések szerint – 4–6 ezer eset (vagyis kevesebb mint 1 százalék) írható a Csernobilból kibocsátott sugárszennyezés számlájára.
A csernobili reaktorról tudni kell még, hogy annak típusa semmiben nem hasonlít a paksi és más – a volt Szovjetunión kívüli – atomerőművekhez. A csernobili RBMK típusú reaktor mérete többszöröse a paksi reaktorokénak, és maga a reaktor nem egy vastagfalú, nagy nyomású tartályban helyezkedik el, hanem lényegében egy medencében, amelyben több száz függőleges, zárt csőben találhatók az üzemanyagkötegek, a csövek közötti teret pedig grafittéglák töltik ki. Az egész konstrukció egy ipari csarnokban foglal helyet, nem egy nyomásálló és hermetikusan zárt speciális épületben, vagyis konténmentben.
A balesethez vezető folyamatban tehát számos különböző tényező játszott közre, amelyek közül talán a legfontosabbak:
- a konstrukcióból következően ez a típus instabillá tud válni, ha tartósan csökkentett teljesítményen üzemeltetik;
- ezt a konstrukciós problémát azonban titokban tartották, az üzemeltetők nem tudtak róla;
- nyomásálló, hermetikus védőépület nem volt;
- az üzemeltetőkkel elhitették, hogy ezzel a reaktorral semmilyen súlyos üzemzavar vagy baleset nem történhet, így a legkevésbé sem voltak felkészülve egy ilyen helyzetre.
Mi történt Fukusimában?
2011. március 11-én a Japán-árokban kipattant a modern kor egyik legnagyobb természeti katasztrófája, a tóhokui földrengés, amely hatalmas szökőárat (vagyis cunamit) is gerjesztett. A földrengés erősen érintette Honsú szigetét, melynek keleti partvidékén súlyosan megsérültek az elektromos távvezetékek és az úthálózat is. Ez a partvidék Japán leginkább iparosodott területe, ahol 15 atomerőművi reaktor is üzemelt. A földrengés és a távvezeték-hálózat összeomlásának hatására az atomerőművek automatikusan leálltak, beleértve a Fukusima Daiicsi erőmű öt üzemelő reaktorát. Az atomerőművi reaktorok esetében azonban a leállítás után még további hűtés szükséges az úgynevezett remanens hő miatt, amelyet a hasadási termékek radioaktivitása generál. Ennek leállítására fizikailag nincs lehetőség, mindenképpen el kell vezetni. Ehhez a legtöbb konstrukció esetén elektromos energia szükséges.
Az atomerőművek fel vannak készülve olyan esetre, amikor az országos energiahálózat nem működik, ilyenkor dízelmotorok által hajtott generátorok termelik a szükséges áramot. Ezek a generátorok automatikusan el is indultak az összes érintett erőműben, azonban a földrengés után nagyjából 50 perccel megérkezett a szökőár. A Fukusima Daiicsi erőmű 1–4-es reaktorblokkjai 5 méteres cunamira voltak felkészítve, míg az 5–6-os reaktorok valamivel többet is elviseltek, a cunami magassága azonban közel 15 méteres volt. A tengervíz körülbelül 100 kilométer hosszan elöntötte az egész partvidéket, aminek következtében 18 ezren életüket vesztették – ezekhez a halálesetekhez azonban nem volt köze a nukleáris katasztrófának.
A víz elárasztotta az érintett atomerőművek telephelyeit is. A Fukusima Daiicsi erőmű 1–4-es reaktorainak biztonsági dízelgenerátorai azonban az alagsorban voltak, és az épületeknek nem voltak vízzáró kapui, így a dízelgenerátorok azonnal tönkrementek, és a reaktorok további hűtése lehetetlenné vált. A sérült úthálózat miatt a katonaság sem tudott azonnal segíteni. Az 1–3-as reaktorok üzemanyagának megolvadása elkerülhetetlenné vált – a 4. reaktor karbantartás alatt volt, így nem volt veszélyben. Az izzó fűtőelemek és a víz érintkezése hidrogént termelt, amely egy nappal később felrobbantotta a reaktorok külső épületeit, mivel a nyomásálló belső védőépületek megrepedtek a magas hőmérséklettől, és a hidrogén kiszivárgott.
A baleset legfőbb oka a fenti leírásból is nyilvánvaló: az erőmű nem volt felkészülve a 15 méteres cunamira. Az ügyet tovább színezi az a körülmény, hogy a 2000-es évek elején az erőmű vezetése szakértői tanulmányt is készíttetett arról, hogy elegendő-e a cunamivédelem a létesítményben – a tanulmány megállapította, hogy a védelem mértéke nem megfelelő, de az erőmű vezetése eltitkolta ezt az eredményt.
Megjegyzendő továbbá, hogy a tóhokui földrengés és szökőár által érintett többi 11 erőművi reaktor minden súlyos következmény nélkül túlélte a természeti katasztrófát.
Lehet-e ezek után az atomerőművek biztonságáról beszélni?
Hogy erre a kérdésre választ találjunk, először is meg kell érteni, hogy a biztonság fogalma mindig viszonylagos. Minden emberi tevékenység (beleértve az ipari tevékenységeket is) kockázattal jár, és potenciálisan életeket követel. A biztonságra való törekvés az áldozatok számának minimalizálására törekszik. Mivel az atomerőművek villamos energiát termelnek, így leginkább az egyéb energiatermelési módokkal érdemes összevetni.
Sokan úgy gondolják, hogy az atomenergia a lehető legveszélyesebb energiatermelési módszer. A tényleges tapasztalatok és a puszta adatok azonban egészen más képet mutatnak. Ezekből ugyanis az derül ki, hogy a hagyományos energiatermelési módokhoz (szén, víz, kőolaj, földgáz) köthető balesetek következtében több mint 30 ezer ember halt meg közvetlenül – 1975 óta összesen 66 ilyen katasztrófát jegyeztek fel. Ezek között a legnagyobb súlyú a kínai Pancsiao (Banqiao) vízerőmű gátjának az 1975-ben történt átszakadása, amelynek következtében legalább 26 ezren haltak meg, de más becslések szerint, közvetve akár 240 ezer emberéletet is követelhetett a katasztrófa. Ezzel szemben, szintén 1975 óta számítva, a mindössze 6 megtörtént nukleáris baleset következtében közvetlenül összesen 47 ember halt meg. Mióta egyáltalán léteznek reaktorok, összesen 11 baleset történt, 50 halálesetet eredményezve. Természetesen mondani sem kell, hogy ennyi haláleset is sajnálatos, de ez még mindig töredéke a többi energiatermelési mód áldozatainak. Erre sokan azt mondhatják, hogy persze lehet, hogy a közvetlen haláleseteket nézve ez a helyzet, de hát a „sugárzás” alattomosan még jó néhány ember halálát okozta. Erre ugyan nem lehet pontosan válaszolni, de vannak eléggé megbízható becslések, amelyek szerint maximum néhány ezer ilyen halálesettel lehet számolni.
A fenti ábra a fosszilis energiatermeléssel kapcsolatban csak a közvetlen áldozatokat mutatja, de annak is vannak látens áldozatai, méghozzá nem is kevesen. Számos vizsgálat szerint a légszennyezettség bizonyíthatóan nagyságrendekkel több halálesetet okoz világszerte, mint amennyi a nukleáris energia számlájára írható: akár minden ötödik ember korai halála a légszennyezettség következményének tekinthető, és a légszennyezés tekintetében köztudottan a fosszilis energiatermelés játssza a legnagyobb szerepet. Talán arról is kevesen tudnak, hogy a fosszilis energiatermelés, elsősorban a szén elégetése – a szén-dioxidon és más káros anyagokon túl – radioaktív anyagokat is szétszór a környezetbe.
Megjegyezhetjük, hogy a megújuló energiatermelés (nap, szél stb.) sem mentes balesetektől és áldozatoktól, hiszen ezek létesítéséhez is bányászati, építőipari és más tevékenységek tartoznak, amelyek szintén kockázatosak, és esetenként áldozatokkal is járhatnak.
A balesetekből és a kisebb jelentőségű eseményekből a nukleáris ipar – hasonlóan más iparágakhoz – folyamatosan tanul. Olyan tervezési hibák, amelyek korábban valamilyen katasztrófát okoztak, többé nem fordulhatnak elő. Ezen túlmenően – figyelembe véve, hogy a fentebb részletezett két eseménynél is nyilvánvalóvá vált az, hogy a biztonság szempontjából az ember a leggyengébb láncszem – olyan biztonsági elveket dolgoztak ki, amelyek mind az emberi hibák, mind az eszközök hibáinak hatását minimalizálják. Ezek között a legfontosabb az úgynevezett mélységi védelem elve, amelynek lényege a következő.
Az alapszint az, hogy a stabil, normál üzem feltételeit lehetőleg folyamatosan fenn kell tartani.
Ha a normál feltételektől eltérés történik, akkor azt észlelni és lehetőleg automatikusan korrigálni kell. Ilyen események egy erőmű üzemideje során néhányszor előfordulhatnak.
Ha valamilyen előre nem látott okból egy főberendezés megsérülne, akkor aktivizálódnak azok a biztonsági berendezések, amelyek biztosítják a biztonsági funkciók fenntartását. Ilyen esemény már csak több száz évente egyszer történhet, tehát a legtöbb erőműben nem fordul elő.
Ha ez sem teljesülne, akkor a hermetikus védőépület, konténment elzárja a környezettől a reaktorból kiszabaduló radioaktív anyagokat. Ilyen esemény már csak néhány tíz- vagy százezer évente történhet.
Amennyiben a folyamat úgy alakulna, hogy nem biztosítható a radioaktív anyagok környezetbe való kijutásának megakadályozása, akkor lennie kell olyan megszervezett és begyakorolt eljárásnak, amely biztosítja a veszélyeztetett lakosság kimenekítését.
A mai erőművek tervezésénél igen részletes valószínűségi számításokkal igazolni kell, hogy a fenti szintek megvalósulásának gyakorisága megfelel az előírásoknak. Az 5. szintre azért van szükség, mert a valószínűségi elemzéseknél csak azt lehet figyelembe venni, amire a tervezők számítanak, és mindig van esélye annak, hogy valamire nem, vagy nem megfelelően gondoltak.
Csernobil esetében azt lehet mondani, hogy a mélységi védelemnek mind az 5 szintje egyaránt csődöt mondott. Fukusima esetében csak a 3. és 4. szintek sérültek, így mindössze egyetlen közvetlen haláleset köthető a balesethez. Ennek ellenére a fukusimai események után lényegében a világ összes atomerőművét felülvizsgálták, hogy találnak-e olyan gyenge pontot a védelemben, amely súlyos balesethez vezethet. Az Európai Unióban ezt a biztonsági eljárást stresszteszt néven emlegették, a vizsgálatok hatására a szükséges korrekciókat bevezették.
A fentiekből az látszik, hogy már a jelenlegi atomerőművek sem jelentenek számottevő kockázatot az emberi életre és a környezetre a többi energiatermelési módhoz képest. Nincs még egy olyan iparág, amely annyi figyelmet és költséget fordítana a biztonságra, mint az atomenergia-ipar. Ennek ellenére lehetséges ezt a biztonsági szintet még tovább fejleszteni: a legújabb kis méretű, moduláris atomerőművek (SMR-ek) tervezői egyszerre célozták meg a biztonságosság és a gazdaságosság maximalizálását – az SMR-ekkel bővebben hamarosan külön cikkben foglalkozunk.
A szerző az Országos Atomenergia Hivatal nyugdíjas főtanácsadója, jelenleg független nukleáris biztonsági szakértő.
Kapcsolódó cikkek a Qubiten:
