Fukushima Daiichi tuumaelektrijaam — ajalugu, 2011 katastroof ja tagajärjed

Fukushima Daiichi: ajalugu, 2011. aasta tuumakatastroof ja selle keskkonna-, poliitika- ning ühiskondlikud tagajärjed — põhjalik analüüs.

Fukushima Daiichi tuumaelektrijaam (ka Fukushima I) on Jaapanis Fukushima prefektuuris Ōkuma linnas asuv kasutusest kõrvaldatud tuumaelektrijaam. Fukushima Daiichi oli esimene tuumaelektrijaam, mille ehitas ja mida käitas ainult Tokyo Electric Power Company (TEPCO).

2011. aasta märtsis toimus elektrijaamas ja mõnes teises Jaapani tuumarajatises tuumaavarii, mis tõstatas küsimusi tuumaenergia tuleviku kohta. Pärast Fukushima tuumakatastroofi vähendas Rahvusvaheline Energiaagentuur 2035. aastaks ehitatavate täiendavate tuumaenergia tootmisvõimsuste hinnangut poole võrra.

Ajalugu ja rajatise tehnilised tunnused

Fukushima Daiichi koosnes kuuest aurukatlamootoriga reaktorist (reaktorid 1–6), mis ehitati ja võeti kasutusse peamiselt 1970. aastatel. Kompleks paikneb Vaikse ookeani rannikul ja kuulus TEPCO varasema tuumaenergiaportfelli hulka. Rajatis kasutaski peamiselt üldkasutatavaid BWR‑ (boiling water reactor) tüüpi reaktoreid ning juurde kuulusid mitu kütusehoidlasse ja abirajatist.

2011. aasta katastroof — sündmuste käik

11. märtsil 2011 tabas Jaapanit Tōhoku maavärin (magnituud 9,0), millele järgnes suur tsunami. See tõrjus elektrijaama jahutussüsteemid välja ja katkestas nii väljaspoolt tuleva elektritoite kui ka kohapealsete varutagavarageneraatorite tööd (nn station blackout). Ilma jahutuseta hakkasid tuumatuumad ülekuumenema ja mitmes reaktoris toimus tuumakütuse osaline või täielik sulamine. Eksplosioonid ja tulekahjud kahjustasid reaktoriruumide katuseid ja hooneid ning põhjustasid radioaktiivsete ainete lekkimist atmosfääri ja merre.

Peamised tehnilised ja ökosüsteemilised tagajärjed

• Kaitsemehhanismide rike: tsunami üleujutas madalamal paiknenud diiselgeneraatorid ja jahutisüsteemid, mille tõttu kadus reaktorite jahutusvõime.
• Tuumaosade sulamine: reaktorites 1–3 toimusid tuumakütuse osalised või täielikud sulamised (core melt), mistõttu kahjustusid ka primaarsetest kaitsekontuuridest osad.
• Hüdrogeneratsioon ja plahvatused: vee radiolüüsi tagajärjel tekkisid reaktorites kontsentreeritud vesinikgaasid, mis põhjustasid plahvatusi eelkõige hoonete ülemistes osades.
• Radioaktiivne saaste: õhku ja merre paiskusid radioaktiivsed isotoobid (näiteks jood‑131, tseesium‑134 ja tseesium‑137), mille tõttu kehtestati laiaulatuslikud toidu ja vee kaitsemeetmed ning evakueerimisrajatised.

Evakuatsioon ja inimestele mõjud

Pärast õnnetust evakueeriti kümneid ja mõnel hinnangul üle 150 000 inimese Fukushima ja naaberaladetelt. Kuigi otseseid surmajuhtumeid, mis oleksid olnud selgelt tingitud kiirituskokkupuutest, ei registreeritud, tekitas massiline ümberasustamine ja stress palju psühhosotsiaalseid probleeme, ning seotud surmad ja tervisekahjustused on olnud märkimisväärsed. Pikemaajalised tervisemõjud, eriti seoses vähi riskiga, on olnud uurimise all ja sõltuvad eksponeerimise suurusest ja kestusest.

Puhastustööd, jäätmekäitlus ja dekomisjoneerimine

Puhastustööd ja dekomisjoneerimine on väga pikaajaline ja keerukas protsess, mis hõlmab tuumakütuse eemaldamist, lõhestunud hoonete ja jäätmete käitlemist, saastunud pinnase eemaldamist ning kompleksset veekäitlust. Mõned olulised punktid:

• Reaktorituumade ja sisemiste struktuuride seisundi hindamine ning tuumakütuse jääkide (melted fuel) lokaliseerimine nõuab eritehnikat ja roboteid.
• Saastunud jahutusvesi kogutakse ja puhastatakse spetsiaalsete süsteemide (nt ALPS — Advanced Liquid Processing System) abil, kuid osa vee puhastamisest on keeruline, kuna kõik radionukliidid ei ole täielikult eemaldatavad.
• Tehtud on suur hulk ajutisi veehoidlaid (tanks), kuhu kogutakse puhastatud, kuid endiselt mõnede radionukliidide osas kahtlaseid veevorme — see tekitas muret nii kodumaal kui rahvusvaheliselt.
• Dejure dekomisjoneerimise lõpuleviimine hinnatakse aastakümnetesse (väärtused ulatuvad 30–40+ aastat), millega kaasnevad tohutud kulud ja tehnilised väljakutsed.

Keskkond ja toiduahel

Radioaktiivsed saasteained sattusid nii õhku, pinnasesse kui ka merre. See tõi kaasa:

• Toidu- ja joogivee piirangud (piirnormide kehtestamine, kontrollid ja keelud teatud toodetele).
• Saastunud pinnase eemaldamise ja puhastamise programmid, sealhulgas taimkatte ja pinnasekihid eemaldamine elamualadelt.
• Kalapüügi- ja mereproduktil põhineva majapidamise olulised piirangud rannikualadel ning püsiv mure mereökosüsteemi saastatuse pärast.

Poliitilised, majanduslikud ja rahvusvahelised tagajärjed

• Riiklik energia- ja julgeolekupoliitika: katastroof mõjutas tugevalt nii Jaapani kui ka mitmete teiste riikide tuumapoliitikaid — näiteks mõned riigid ülevaatasid oma tuumaenergiaprogramme, Saksamaa kiirendas reageeringuna tuumajaamade sulgemist.
• Majanduslikud kulud: TEPCO ja Jaapani valitsus kannavad tohutuid kulusid puhastamiseks, kompensatsioonide maksmiseks ning dekomisjoneerimiseks; hinnangud ulatuvad kümnete miljardite dollariteni.
• Rahvusvaheline koostöö: juhtum tõi kaasa rahvusvahelise teabevahetuse tuumaturvalisuse, loodusõnnetusteks valmisoleku ning varude ja evakuatsiooniplaanide teemadel.

Terviseuuringud ja riskid

Pikaajalised tervisemõjud on olnud intensiivselt uuritud ja jälgitud. Oluliseks teguriks on ärahoidlik lähenemine: kiirguse mõõtmised ja meditsiiniline järelevalve on suunatud eriti lastele ja neile, kes olid suurimas kokkupuutealases tsoonis. Praegused üldised järeldused on järgmised:

• Välised ja lühiajalised kiirgusdoosid olid enamikul elanike hulgas madalad või mõõdukad ning koheseid massilisi kiirgussurma ei täheldatud.
• Pidev järelevalve on vajalik, eriti seoses radioaktiivsete ainetega pikaajaliste tervisemõjude hindamiseks (nt mõnede vähivormide riskihinnangud).
• Vahetud ja kaudsed tagajärjed (ümberasustamisest tulenev stress, sotsiaalsed ja majanduslikud mõjud) on olnud ulatuslikud ja mõnikord tõsisemad kui otsesed radioloogilised mõjud.

Vaidlused ja avalik vastuvõtt

Puudulik esialgne info voog, TEPCO kommunikatsiooniprobleemid ja küsimused riskijuhtimise kohta suurendasid avalikku vastumeelsust tuumaenergia suhtes. Samuti tekitas küsimusi, kuidas paremini hinnata ja kaitsta madalama elevatsiooni rajatisi tsunami ja sarnaste loodusõnnetuste eest.

Praegune seis ja tulevik

Katastroofi järel on Fukushima Daiichi ümbrus osaliselt taasavatud, paljud alaelanikud on tagasi pöördunud, kuid täisvalmimine ja dekomisjoneerimine on alles pooleli ning nõuab veel aastakümneid. Üks jätkuvalt vastuoluline ja tähelepanu all olev teema on puhastatud jahutusvee käitlemine: selle kogumine, puhastamine ja võimalik kontrollitud heide merre on tekitanud nii teaduslikke kui poliitilisi diskussioone ning rahvusvahelist kontrolli ja järelvalvet.

Õppetunnid ja pikemaajaline mõju

Fukushima Daiichi õnnetus on toonud kaasa mitmeid olulisi õppetunde: vajaduse tugevdada kaitset loodusõnnetuste vastu, parandada hädaolukorra juhtimist ja kommunikatsiooni, tagada usaldusväärsed ja kaitstud varugeneraatorid ning parandada radioloogilist seiret ja evakuatsiooniplaane. Samuti on juhtum mõjutanud avalikku arutelu energiaallikate, riskijuhtimise ja ohutuse peale kogu maailmas.

Fukushima Daiichi juhtum on endiselt üks kaasaegse tuumaenergia ajaloo suurimaid väljakutseid — nii tehniliselt, keskkonnaalaliselt kui ühiskondlikult — ning selle lõplikud tulemused ja mõju avalikkuse arvamusele ning energiakasutuse poliitikale kujunevad veel aastakümneid.

Tuumareaktorid

Reaktorite 1., 2. ja 6. reaktori tarnis General Electric, reaktorite 3. ja 5. reaktori Toshiba ning reaktori 4. reaktori Hitachi. General Electrici plokkide arhitektuurse projekteerimise tegi Ebasco. Kõik ehitustööd tegi Kajima. Alates 2010. aasta septembrist kasutatakse reaktori 3 kütusena MOX-kütust | segatud oksiidkütust (MOX). Reaktorites 1-5 oli/on Mark 1 tüüpi (lambikujuline torus) kaitsekonstruktsioon, 6. reaktoril on Mark 2 tüüpi (üle/alla) kaitsekonstruktsioon.

Reaktoriplokk 1 on 439 MW keeva veega reaktor (BWR3), mis ehitati 1967. aasta juulis. Reaktor alustas elektritootmist 26. märtsil 1971 ja oli kavas sulgeda 2011. aasta märtsis. Reaktor sai 2011. aasta Sendai maavärina ja tsunami ajal kahjustada. Reaktoril oli selle valmistamise ajal kõrge tuuma- ja maavärinaohutus, kuid nüüdseks on see nii vana kui ka aegunud. Keegi ei teadnud, et Jaapanis võib juhtuda nii suur maavärin. Reaktoriplokk 1 projekteeriti maavärina maksimaalse maakiirenduse korral 0,18 g (1,74 m/s² ) ja seismilise reaktsioonispektri järgi, mis põhineb 1952. aasta Kerni maakonna maavärinal. Kõiki reaktoreid kontrolliti pärast 1978. aasta Miyagi maavärinat, kui seismiline maakiirendus oli 30 sekundi jooksul 0,125 g (1,22 m/s² ), kuid reaktori kriitiliste osade kahjustusi ei avastatud.

Üksus	Tüüp	Esimene läks aatomiliselt "kriitiliseks	Toodetud elektrienergia	Reaktor, mille on tarninud	Kujundanud	Ehitas
Fukushima I - 1	BWR-3	oktoober 1970	460 MW	General Electric	Ebasco	Kajima
Fukushima I - 2	BWR-4	18. juuli 1974	784 MW	General Electric	Ebasco	Kajima
Fukushima I - 3	BWR-4	27. märts 1976	784 MW	Toshiba	Toshiba	Kajima
Fukushima I - 4	BWR-4	12. oktoober 1978	784 MW	Hitachi	Hitachi	Kajima
Fukushima I - 5	BWR-4	18. aprill 1978	784 MW	Toshiba	Toshiba	Kajima
Fukushima I - 6	BWR-5	24. oktoober 1979	1,100 MW	General Electric	Ebasco	Kajima
Fukushima I - 7 (kavandatud)	ABWR	oktoober 2016	1,380 MW
Fukushima I - 8 (kavandatud)	ABWR	oktoober 2017	1,380 MW

Tüüpiline BWR Mark I konteiner, nagu seda kasutatakse plokkides 1-5.

Kavandatud pikaajaline ohutustegevus

Boor

Ametnikud on mõelnud, et neutronite neelamiseks võiks kasutatud kütusebasseinidesse panna või õhust tilgutada kiirgust hävitavat boorhapet, booritud plasthelmed või borkarbiidikillud. Prantsusmaa lennutas 17. märtsil 2011 Jaapanisse 95 tonni boori. Neutronid neelduvad boorhappe abil, mida on reaktori südamikudesse süstitud, kuid on ebaselge, kas boor oli ka SFPde voolikute ja tuletõrjeautode veepihustusega kaasas.

"Sarkofaagihaud" ja vedel metall

18. märtsil teatas uudisteagentuur Reuters, et Jaapani tuumaagentuuri pressiesindajalt Hidehiko Nishiyamalt küsiti reaktorite matmise kohta liiva- ja betoonhauda, et ta ütles: "See lahendus on meie mõtetes, kuid me keskendume reaktorite jahutamisele."

Pärast Tšernobõli katastroofi kasutasid aatomitõrje töömehed 1800 tonni liiva ja savi, et katta jaam. See tekitas probleemi, sest need olid soojusisolaatorid ja lõid soojuse sisse. Seega tuleb kõigepealt panna peale aurustumatu jahutusaine, näiteks vedel metall. Pärast seda, kui kõik on maha jahtunud, tuleb ehitada selline struktuur nagu Tšernobõli tuumaelektrijaama "sarkofaagihaud".

Tokyo tuletõrjeüksuse veetorn; Fukushimasse on lähetatud ka teisi "veetorni" tuletõrjeautosid.

Küsimused ja vastused

K: Mis on Fukushima Daiichi tuumaelektrijaam?

K: Kes käitas Fukushima Daiichi tuumaelektrijaama?

K: Mis juhtus 2011. aasta märtsis Fukushima Daiichi tuumaelektrijaamas?

K: Millist mõju avaldasid Fukushima Daiichi tuumaavariid tuumaenergia tulevikule?

K: Kuidas reageeris Rahvusvaheline Energiaagentuur Fukushima tuumakatastroofile?

K: Millal ehitati Fukushima Daiichi tuumaelektrijaam?

K: Kus asub Fukushima Daiichi tuumaelektrijaam?

Otsing