Praėjo 10 metų po vienos didžiausių pasaulyje branduolinių avarijų Fukušima Daiiči branduolinėje elektrinėje Japonijoje. Šios avarijos priežastys, skirtingai nuo branduolinių avarijų Trijų Mylių salos branduolinėje elektrinėje (JAV, 1979) ir Černobylio branduolinėje elektrinėje (Ukraina, 1986), buvo ne įrangos gedimai ar jos konstrukciniai trūkumai bei žmogaus klaidos, bet ypatingai ekstremalūs gamtiniai reiškiniai – neįtikėtinai stiprus žemės drebėjimas ir jo sukeltas cunamis.

Apie avarijos Fukušima Daiiči branduolinėje elektrinėje eigą ir pasekmes VATESI jau yra rašiusi anksčiau. Šiandien pateikiame trumpą apžvalgą apie svarbiausius Fukušimos branduolinės elektrinės užterštos teritorijos tvarkymo iššūkius ir kaip po avarijos pasaulyje pasikeitė branduolinių elektrinių saugos vertinimas.

Fukušimos branduolinės elektrinės dezaktyvavimas ir išmontavimas – svarbiausi iššūkiai

Avarijos išvakarėse Fukušima Daiiči branduolinėje elektrinėje (toliau – Fukušimos BE) veikė trys energijos blokų reaktoriai iš šešių (kiti trys buvo sustabdyti dėl suplanuotų techninės priežiūros darbų). Po itin stipraus žemės drebėjimo buvo apgadintos elektros tiekimo linijos, o po žemės drebėjimo susiformavusios didžiulės cunamio bangos užtvindė šią elektrinę ir sugadino dyzelinius elektros generatorius, siurblines, skirstymo įrenginius bei kitą įrangą. Dėl šių daugybinių gedimų sutriko sustabdytų reaktorių aušinimo sistemų darbas. Po kurio laiko dėl to branduolinis kuras perkaito, išsilydė 1-ojo, 2-ojo ir 3-iojo energijos blokų branduolinių reaktorių šerdys, dėl susidariusio vandenilio įvykę sprogimai smarkiai pažeidė ir apgriovė 1-ojo, 3-iojo ir 4-ojo blokų reaktorių pastatus, stipriai pažeistas buvo 2-ojo bloko branduolinio reaktoriaus apsauginis gaubtas. Iš pažeistų reaktorių į aplinką pasklido radionuklidai. Likę 5-asis ir 6-asis energijos blokai buvo pastatyti aukščiau, todėl jie mažiau nukentėjo nuo cunamio bangos.

2011 m. pabaigoje įdiegus branduolinio kuro aušinimo, radionuklidų pasklidimo į aplinką ribojimo ir stebėsenos priemones pradėta tvarkyti Fukušimos BE aplinka ir sugriauti pastatai, radioaktyviosios atliekos.

Bendrai branduolinių elektrinių ir kitų branduolinės energetikos objektų dezaktyvavimas ir išmontavimas yra sudėtingas procesas, imlus laikui ir finansams, technologijoms bei reikalaujantis atsakingo planavimo. Gamtinių reiškinių nuniokotos Fukušimos BE šis procesas vyksta dar sudėtingesnėmis sąlygomis, nes yra susijęs su pažeisto branduolinio kuro ir užterštų radionuklidais elektrinės konstrukcijų tvarkymu.

Prabėgus dešimčiai metų, svarbiausiais iššūkiais lieka reaktoriuose išsilydžiusio branduolinio kuro  sutvarkymas, taip pat branduolinio kuro iškrovimas iš avarijos metu pažeistų energijos blokų panaudoto branduolinio kuro išlaikymo baseinų bei branduolinės elektrinės aikštelėje besikaupiančio radioaktyviojo vandens tvarkymo problemos.

Panaudoto branduolinio kuro tvarkymo darbai  

Atsižvelgiant į tai, kad 1–4 blokų panaudoto kuro išlaikymo baseinuose buvo didelis kiekis panaudoto branduolinio kuro rinklių, o avarijos metu dėl įvykusių vandenilio sprogimų buvo pažeisti 1-ojo, 3-iojo ir 4-ojo energijos blokų pastatai, o tai reiškia, kad buvo pažeisti išlaikymo baseinų inžineriniai barjerai, saugoję aplinką nuo skleidžiamos jonizuojančiosios spinduliuotės, kuro iškrovimas iš šių baseinų  tapo svarbia užduotimi.

Branduolinis kuras iš mažiausiai avarijos metu nukentėjusio 4-ojo energijos bloko panaudoto branduolinio kuro išlaikymo baseinų buvo iškrautas ir pervežtas į panaudoto branduolinio kuro saugyklą 2014 m. Siekiant tinkamai pasiruošti iškrauti branduolinį kurą iš 1-ojo, 2-ojo ir 3-ojo energijos blokų kuro išlaikymo baseinų, montuojamos papildomos konstrukcijos ir įrenginiai. Viena tokių konstrukcijų, cilindrinis apgaubas, buvo įrengtas virš 3-ojo reaktoriaus pastato. Po juo buvo sumontuotas branduolinio kuro išėmimo įrenginys ir kranas, 2021 m. vasario mėn. baigtas iškrauti visas 3-iojo bloko išlaikymo baseine buvęs kuras. Visą branduolinį kurą iš likusių energijos blokų, tarp jų ir iš pažeistų 1-ojo ir 2-ojo blokų, tikimasi iškrauti iki 2031 m.

Taip pat ieškoma sprendimų, kaip sutvarkyti 1–3 energijos blokų reaktoriuose išsilydžiusį branduolinį kurą. Visų pirma, reikia sužinoti kiek jis pažeistas ir konkrečią jo buvimo vietą. Jau keletą metų tokiai informacijai surinkti pasitelkiami nuotoliniu būdu valdomi robotai, kurie siunčiami po pažeistų reaktorių apsauginiais gaubtais – žmonėms sunkiai pasiekiamas ir dėl didelės radiacijos pavojingas vietas. Remiantis iki šiol jų surinkta informacija, išsilydžiusio branduolinio kuro tvarkymo bandomuosius darbus nuspręsta pradėti 2-ajame bloke ir juos atlikti naudojant 22 metrų ilgio robotą-manipuliatorių. Šiuos darbus planuota pradėti 2021 m., bet dėl COVID-19 pandemijos ir dėl to vėluojančių reikiamų technologijų ir įrangos kūrimo darbų jie kuriam laikui atidėti.  

Radioaktyviojo vandens tvarkymo problemos

Kita didelė problema, su kuria susiduriama Fukušimos BE – radionuklidais užterštas vanduo. Jis kaupiamas Fukušimos BE aikštelėje ir laikomas specialiose talpose po atviru dangumi. Dideli užteršto vandens kiekiai susidarė avarijos metu ir vėliau papildomai švariam vandeniui kontaktuojant su itin radioaktyviomis medžiagomis sugriautų pastatų viduje. Tai vanduo, kuris naudojamas reaktorių šerdžių fragmentams aušinti, gruntinis vanduo, kuris skverbiasi į pastatus, bei į juos patenkantys lietaus krituliai.

Susidarančio radioaktyvaus vandens problemai spręsti buvo diegtos įvairios priemonės – įrengtos gruntinio vandens nuvedimo sistemos. Siekiant užkirsti kelią gruntinio vandens patekimui į reaktorių pastatus bei užteršto vandens nuotėkį iš jų, buvo pasitelktas inžinerinis sprendimas, kuris naudojamas statant metro tunelius – dalis  Fukušimos BE teritorijos buvo apjuosta vadinamąja požemine ledo siena. Ši siena aplink 1–4 energijos blokus suformuota iš į žemę įkastų vamzdžių, kuriais cirkuliuoja šaldančioji medžiaga. Kiekvienas vamzdis aplink save tam tikru spinduliu užšaldė gruntą, tokiu būdu palaipsniui buvo sukurtas vientisas, pusantro kilometro ilgio įšalo barjeras, neleidžiantis gruntiniams vandenims patekti į Fukušimos BE pastatus.

Pritaikytos inžinerinės priemonės padėjo ženkliai sumažinti susidarančio užteršto vandens kiekį.

2021 m. vasario mėn. duomenims, iš viso yra susidarę apie 1,25 milijono tonų užteršto vandens. Atsižvelgiant į tai, kad vietos kaupti vandens talpoms lieka vis mažiau ir užteršto vandens laikymas aikštelėje kelia papildomą apšvitos riziką šalia dirbantiems elektrinės darbuotojams, buvo įrengti ir užteršto vandens valymo įrenginiai. Vieni įrenginiai iš vandens pašalina cezio ir stroncio radionuklidus, kituose vanduo išvalomas nuo dar 60 kitų radionuklidų. Sumažinus radionuklidų koncentraciją saugomame vandenyje pavyko sumažinti darbuotojų gaunamą apšvitą. Visgi iki galo susitvarkyti su besikaupiančio užteršto vandens problema kol kas nepavyksta, nes dar nėra sukurta technologija, kaip iš užteršto vandens pašalinti tritį. Tai pagrindinė kliūtis, kodėl nors ir iš dalies išvalytas, bet dėl jame likusių didelių tričio koncentracijų, vanduo negali būti išleidžiamas į vandenyną.

Skaičiuojama, kad Fukušimos BE dezaktyvavimo, išmontavimo ir radioaktyviųjų atliekų tvarkymo darbai dar užtruks apie 30–40 metų.

Po avarijos Japonijoje buvo sustabdyti visi iki tol eksploatuoti 54 branduoliniai reaktoriai. Naujai sukurta branduolinę saugą reguliuojanti institucija (NRA) peržiūrėjo ir atnaujino visą branduolinės saugos ir avarinės parengties teisinę bazę, nustatė griežtesnius saugos reikalavimus ir sąlygas, kurias atitikdami reaktoriai galėtų būti vėl eksploatuojami. Įsitikinusi, kad būtinos saugos gerinimo priemonės yra įgyvendintos, NRA iki šiol išdavė leidimus eksploatuoti 9 energijos blokus.

Saugos vertinimo pokyčiai ir papildomų saugos priemonių įgyvendinimas

Saugos gerinimas branduolinėje energetikoje yra nuolatinis ir nesibaigiantis procesas, tačiau įvykusios didelio masto avarijos visada skatina iš esmės peržiūrėti ir atnaujinti saugos standartus, siekiant, kad išmoktos pamokos užkirstų kelią tokių įvykių pasikartojimui.

Ši didžiulė ir skaudi avarija Japonijoje priminė, kad gamtos reiškiniai yra sunkiai nuspėjami, nuolat keičiasi ir vis dažnėja vykstant klimato kaitai, todėl būtina atsakingai peržiūrėti esamų ir statomų branduolinių elektrinių projektuose išanalizuotų gamtinių reiškinių charakteristikas, įvertinti, ar įvykus itin ekstremaliems įvykiams, pavyzdžiui, itin smarkiam žemės drebėjimui ar potvyniui, branduolinės jėgainės bus pajėgios išlikti saugios.

Po avarijos ekspertai peržiūrėdami TATENA branduolinės saugos standartus nustatė, kad galima pagerinti veikiančių branduolinių elektrinių saugą įtraukiant griežtesnius reikalavimus užtikrinti branduolinių elektrinių atsparumą išorės ir gamtinių reiškinių keliamiems pavojams. Vienas iš svarbių aspektų yra užtikrinti didesnį pakopinės apsaugos lygių nepriklausomumą, kad esant pavojų nulemtiems poveikiams nesuveikus vienoms saugos priemonėms ir sistemoms, įsijungtų kitos ir tokiu būdu užkirstų kelią avarijai (pavyzdžiui, cunamio atveju tam tikros avarijai valdyti skirtos saugos sistemos turėtų būti išdėstytos pakankamai  aukštai, kad būtų apsaugotos nuo galimo užtvindymo). Atsparumo ekstremaliems gamtiniams reiškiniams reikalavimai projektuojant elektrines buvo privalomi ir ankščiau, tačiau po Fukušimos avarijos šie reikalavimai buvo dar labiau sugriežtinti, siekiant įvertinti ir labai mažai tikėtinus įvykius.

Taip pat, įvertinusi Fukušimos avarijos valdymo aspektus, TATENA patvirtino naujus reikalavimus avarinės parengties srityje. Atsirado naujas reikalavimas atlikti pasirengimo ir reagavimo į avarijas veiksmų analizę, siekiant identifikuoti veiksmus, kurie ateityje galėtų padėti išvengti tokių avarijų. Taip pat numatytas 100 km išplėstinio planavimo atstumas nuo branduolinės elektrinės, kuriame taip pat turi būti numatyti ir suplanuoti atitinkami gyventojų apsaugomieji veiksmai avarijos atveju. Patvirtintos rekomendacijos dėl galutinio avarijos padarinių sutvarkymo, nustatančios kriterijus, kada avarijos padariniai yra pilnai likviduoti ir galima atnaujinti socialinę ir ūkinę veiklą. Taip pat į saugos standartus įtraukti reikalavimai šalims iš anksto nusimatyti strategiją, kaip po avarijos bus tvarkomos radioaktyviosios atliekos.

Streso testai

Europos bendruomenė taip pat ėmėsi aktyvių veiksmų. Dar 2011 m. Europos Vadovų Taryba inicijavo skubią visų Europos Sąjungoje esančių branduolinių elektrinių saugos peržiūrą atliekant testavimus nepalankiausiomis sąlygomis – streso testus.  Šių testų pagrindinis tikslas buvo įvertinti branduolinių elektrinių pasirengimą veikti sąlygomis, blogesnėmis nei buvo numatytos išduodant atitinkamas licencijas, įskaitant sąlygas, panašias į susidariusias Fukušimos Daiči BE, nepaisant itin mažos tikimybės tokioms sąlygoms susidaryti.

Europos Sąjungos streso testuose buvo išskirtos trys glaudžiai tarpusavyje susijusios temos – gamtiniai pavojai, saugos sistemų praradimas ir sunkiųjų avarijų valdymas. Streso testų pagrindinė užduotis buvo išanalizuoti projektiniuose dokumentuose aprašytas avarines situacijas, kurias gali sukelti ekstremalūs reiškiniai tokie kaip žemės drebėjimas, itin stiprūs uraganai, potvyniai. Taip pat vertintas dėl šių reiškinių poveikio galimas visiškas elektros tiekimo praradimas, kuris sutrikdytų reaktorių aušinimo sistemų darbą.

Nors 2011 m. Ignalinos AE jau neveikė, Lietuva atliko galutinai sustabdytų atominės Ignalinos AE energijos blokų, eksploatuojamos sausojo tipo panaudoto branduolinio kuro saugyklos bei tuo metu statomos antrosios panaudoto branduolinio kuro saugyklos streso testus, parengė ataskaitą ir ją pateikė Europos branduolinę saugą reguliuojančių institucijų grupei (ENSREG), dalyvavo nacionalinių ataskaitų tarpusavio peržiūros procese, parengė saugos gerinimo planą ir įgyvendino visas jame numatytas saugos gerinimo priemones. Ignalinos AE buvo įdiegta įranga skirta stebėti vandens lygį panaudoto branduolinio kuro išlaikymo baseinuose – labai mažai tikėtinų (neprojektinių) avarijų atvejais, elektrinės darbuotojams įranga padės priimti sprendimus, kad būtų tinkamai suvaldytos tokios avarijos ar sušvelninti jų padariniai. Taip pat skirtingose Ignalinos AE išorinėse pastatų vietose sumontuoti elektros lizdai avariniams mobiliems dyzeliniams generatoriams prijungti. Įvertinus elektrinės avarijų valdymo centro atsparumą nepr
ojektiniam žemės drebėjimui, patikslintos atitinkamos avarinės parengties instrukcijos, taip pat įvertintos panaudoto branduolinio kuro išlaikymo baseinų vandens lygio ir temperatūros matavimo įrangos veikimo galimybės neprojektinių avarijų sąlygomis.

Iš viso 2011–2012 m. Europos Sąjungoje, Šveicarijoje ir Ukrainoje buvo iš naujo įvertinti daugiau kaip 140 eksploatuojamų reaktorių, taip pat šalia jų esančios panaudoto branduolinio kuro saugyklos. Po atliktų testų branduolines elektrines eksploatuojančios įmonės ėmėsi būtinų saugos gerinimo priemonių – buvo įsigyti mobilūs dyzeliniai generatoriai, kurie padėtų lengviau suvaldyti avarines situacijas, sustiprintas sistemų atsparumas išoriniams poveikiams, taip pat suplanavo ir diegia kitas saugos gerinimo priemones, nukreiptas kaip galima efektyviau suvaldyti sunkiąsias avarijas, jei jos, nors ir mažai tikėtina, įvyktų.

Vėliau prie Europos streso testų iniciatyvos prisijungė Taivanas, Armėnija, Turkija ir Baltarusija. Baltarusijos branduolinės elektrinės saugos vertinimas pagal streso testų metodologiją dar nėra baigtas, tebevyksta ENSREG organizuota Baltarusijos parengto rekomendacijoms įgyvendinti skirto veiksmų plano bei pačių rekomendacijų įgyvendinimo peržiūra. Baltarusijai iš viso buvo pateiktos 29 rekomendacijos, iš kurių iš dalies įgyvendintos yra tik 8. Kadangi ši elektrinė yra šalia Lietuvos sienos, Lietuva siekia, kad visos streso testų rekomendacijos būtų įgyvendintos nedelsiant.

Branduolinės energetikos objektų saugos gerinimas yra nenutrūkstamas procesas, kuris remiasi tokių objektų eksploatavimo patirtimi ir saugai reikšmingų įvykių analize. VATESI specialistai analizuoja visą prieinamą informaciją apie avariją Fukušimos Daiiči branduolinėje elektrinėje ir jos padarinius bei sistemingai prižiūri, kad Lietuvoje visuose branduoliniuose energetikos objektuose – ar tai būtų sustabdyta branduolinė elektrinė, ar branduolinio kuro saugykla, ar radioaktyviųjų atliekų įrenginys – būtų užtikrinamas nuolatinis saugos gerinimo procesas, o tuo pačiu ir aukštas saugos lygis, atitinkantis TATENA ir Europos Sąjungos saugos reikalavimus.


Straipsnis parengtas pagal Tarptautinės atominės energijos agentūros (TATENA), Branduolinės energijos agentūros (OECD NEA), Vokietijos techninės paramos organizacijos GRS, Fukušimos Daiiči branduolinės elektrinės operatoriaus (TEPCO) ir VATESI informaciją.
 
Susijusi informacija:

Avarijos Japonijos Fukušima Daiiči branduolinėje elektrinėje eiga, priežastys ir išmoktos pamokos (2016)
Kas yra streso testai?
Tarptautinė branduolinių ir radiologinių įvykių skalė INES