Fukushima

2011. aasta 11. märtsil tabas Jaapanit Tohoku-Chiho Taiheiyo-Oki maavärin ja sellele järgnenud hiidlaine, mis tekitasid ulatuslikke purustusi Jaapani suurima, Honshu saare idarannikul. Maavärinast suuremaid purustusi tekitanud hiidlaine kattis 560 ruutkilomeetri suuruse maa-ala, võttes 19 500 inimelu ning kahjustades üle miljoni ehitise.

Looduskatastroofist paremini aga mäletatakse läänemaailmas, sh. Eestis Fukushima Daiichi tuumajaamas aset leidnud õnnetust. Mis olid õnnetuse tehnilised põhjused, tagajärjed ja mida õppida ühest maailma halvimast tuumaõnnetusest, võtame kokku TEPCO  ja ÜRO aruannete põhjal.

Looduskatastroofi regioonis opereeris maavärina hetkel neljas tuumajaamas (Daiichi, Daini, Onagawa ja Tokai) kokku üksteist reaktorit, mis peatati koheselt automaatsete kaitsesüsteemide poolt peale maavärina alguse tuvastamist. Üheteistkümnest reaktorist kaheksa suudeti vaatamata osalistele raskustele viia “külma seisakusse” (olek, kus vesi reaktori surveanumas atmosfäärilisel rõhul ei kee). Hilisem inspektsioon ei leidnud tuumajaamade reaktorihoonetel maavärinast tingitud struktuurseid kahjustusi, kuid maavärinale järgnenud hiidlaine osutus Fukushima Daiichi jaamale, täpsemalt reaktori jahutussüsteemidele saatuslikuks.

Fukushima Daiichi tuumajaama reaktorid 1-3 opereerisid maavärina tuvastamise eel normaaltingimustel, reaktor 4 oli seisatud ja reaktori kütus oli liigutatud kasutatud kütuse basseini jahtumiseks, reaktorid 5-6 olid hooldustööde lõpufaasis ning kütus oli laetud reaktori tuuma et peagi uuesti tööd alustada. Maavärin purustas kõik Daiichi tuumajaama välised võrguühendused ja reaktorite 1-3 jahutus tagati esialgu turbiinihoone keldris asetsevate diisel-varugeneraatorite abil. 41 minutit peale maavärinat tabas Daiichit esimene hiidlaine, teine laine järgnes 8 minutit hiljem. Jääksoojuse eemaldamise süsteem, merevee pumbad, akud ja diisel-varugeneraatorid said hiidlainest tingitud uputuses kahjustada. Terveks jäi vaid üks õhkjahutusega generaator millega suudeti tagada jahutus Daiichi reaktoritele 5 ja 6.

Ülevaade Fukushima õnnetuse kiirgusmõjudest

Fukushima Daiichi reaktorid on oma olemuselt 1960-ndatel välja töötatud keevveereaktorid (keevveereaktoritest rohkem on maailmas ehitatud vaid surveveereaktoreid), mis alustasid tööd 70-ndatel. Jääksoojuse eemaldamine reaktorituumast sõltub nende reaktorite puhul aktiivsetest süsteemidest, seega on reaktori jahutamiseks vaja välist vooluallikat (näiteks vooluvõrku või varugeneraatorit). Peale hiidlaine saabumist ja jahutamiseks vajaliku voolu katkemist tõusis reaktorites 1-3 temperatuur kiiresti ja vee tase alanes. Paljastunud kütusevardad sulasid ning sulanud kütuse ja tuuma metallkonstruktsioonide segu vajus reaktorite surveanumate põhja.

Õnnetusele järgnevate päevade jooksul töötasid päästjad väga rasketes oludes. Hooned, juurdepääsuteed ja elektriliinid olid suuri kahjustusi saanud rääkimata päästjate raskest emotsionaalsest seisust. Paljude perekondade saatus oli teadmata, side katkendlik ja õnnetuse ulatus raskesti hinnatav. Jahutuse tagamiseks pumbati reaktoritesse tuletõrjepumpade abil nii mage- kui ka merevett. Vee lisamiseks oli aga vaja reaktorite survet alandada. Ventileeritud gaaside seas oli ka vesinikku, mis reaktorihoonetes kogunes ja õhuga segunedes plahvatusi põhjustas. Vesinikuplahvatused reaktorihoonetes olidki need, mille tõttu Fukushima just tuumajaama, mitte niivõrd maavärina ja hiidlaine tõttu inimeste mällu on sööbinud.

Ebakindlus reaktorites toimuva üle ja võimetus tagada reaktorituumade efektiivne jahutus viis evakuatsiooni väljakuulutamiseni ning 12. märtsi õhtuks oli evakuatsiooni tsooni suurendatud 20 kilomeetrini. 16. märtsil tehtud avalduses eksis toonane Ameerika tuumaregulaatori juht Gregory Jaczko, kui andis hinnangu Daiichi neljanda reaktori juures asetseva kütusejahutusbasseini konstruktsioonilisele tugevusele ja väitis et bassein on veest tühi. Jaapani ametikaaslased väitsid küll (põhjendatult) vastupidist, kuid mainekahju oli tehtud ja usaldus langes [Wilson 2012].

Kümme aastat on piisavalt pikk aeg, et teha järeldusi õnnetuse kiirgusmõjudest. ÜRO 2020 aruanne “Fukushima Daiichi tuumaelektrijaamas toimunud õnnetusest tuleneva kiirgusega kokkupuute tasemed ja mõjud” annab ülevaate viimase 9 aasta jooksul avaldatud uurimustöödest. Aruanne jõuab järelduseni, et päästetöötajate hulgas pole täheldatud tervisemõjusid ega surmasid, mida saab põhjuslikult siduda kokkupuutega kiirgusega. Enamiku töötajate jaoks olid õnnetuse tagajärjel saadud esimese aasta efektiivdoosid madalad (keskmiselt ~13 mSv). Võrdluseks on looduslik kiirgusfoon suurusjärgus 2.5 mSv ja 1000 mSv ioniseeriva kiirguse doos tõstab vähki suremise tõenäosust 1-2% [Cardis 2005]. Vähi tekke tõenäosuse seisukohast on 13 mSv aastas võrreldav sellega, kui juua iga nädal mõni klaas veini (paraku küll ilma veini positiivsete mõjudeta) – alkohol kui oksüdant põhjustab samuti vähi tekke tõenäosuse kasvu. Samas tuleb tõdeda, et nii, nagu inimesed taluvad alkoholi erinevalt, võivad ka madalate dooside puhul kiirguse mõjud avalduda erinevalt.

Fukushima õnnetuse järel läbisid kõik maailma tuumajaamad täiendava ohutuskontrolli ning kasutusele võeti meetmed, mis vähendavad sarnase õnnetuse juhtumise ohtu. Loe lähemalt NRC lehelt.

Tehnilised lahednused

Fukushima Daiichi tuumaõnnetuse põhjused on selged. Aktiivset jahutust tagavad süsteemid langesid rivist tänu maavärinale ja selle põhjustatud hiidlainele. Diiselgeneraatorite hulk oli küll piisav et tagada mitmekordselt voolutarve avariiolukorras, kus välisvõrk on rivist väljas, kuid nende paiknemine ei olnud piisavalt mitmekesine. Õnnetuse vältimiseks oleks piisanud generaatorite paigutamisest reaktorihoonest kõrgemale või vesijahutusega generaatorite asemel õhkjahutusega generaatorite kasutamisest.

Tuumatehnoloogiate arendajad on juba aastakümneid liikunud aktiivsete ohutussüsteemide kasutamiselt passiivse ohutuse juurde. GE Hitachi arendatud ESBWR (Economic Simplified Boiling Water Reactor) ei vaja reaktori jahutusvee ringlemiseks pumpasid ja ohutussüsteemid ei vaja käivitamiseks ega käitamiseks vahelduvvoolu. Westinghouse’i arendatud AP1000 surveveereaktori ohutussüsteemid kasutavad oma funktsiooni saavutamiseks ainult looduslikke jõude,nagu raskusjõud, looduslik ringlus ja surugaas.

Väikeste moodulreaktorite puhul on ohutus veelgi primaarsem. Väiksemad võimsused võimaldavad ohutuse tagamiseks lihtsamaid süsteeme. Näiteks NuScale’i moodulite väike võimsus lubab reaktori passiivselt seisata ja lõpuni jahutada, ilma operaatori tegevuseta, vahelduvvoolu- või alalisvoolutoiteta ja ilma täiendava veeta.

Lisaks lubavad väikeste moodulreaktorite tootjad, et ka ohutusplaneerimisala piirneb tuumajaama aiaga – isegi õnnetuse teoreetilisel juhtumisel (reaktori õnnetusse sattumise tõenäosust arvutatakse teoreetiliste mudelite abil – praktilised viisid on aastakümnete jooksul juba testitud ja läbi arvutatud ning juba uute reaktorite algdisainis arvesse võetud) jääb kiirgusoht tuumajaama aiaga piirnevasse alasse. See omakorda tähendab, et õnnetus tuumajaamas, kui tahes ebatõenäoline, ei too kaasa vajadust evakuatsiooniks, nagu seda tehti Jaapanis.

Kuidas edasi?

Kuigi Fukushima tuumaõnnetuses inimesi ei hukkunud ning reaalne oht (tajutud oht on hoopis teine teema) on selgelt piiritletud, näitab ühiskonna reaktsioon selgelt, et tuumaenergia peab ohutuse osas liikuma veel sammu ülespoole, et võita tagasi inimkonna usaldus. Kuigi inseneri vaatest on tuumaenergia näol sarnaselt tuule- ja päikeseeneergiaga juba praegu tegu peaaegu absoluutselt ohutu energialiigiga (seda kinnitab ka statistika), tuleb edaspidi veelgi enam keskenduda sellele, et ohutuse tagamisel ei oleks kandev roll enam inimestel või keerukatel, haavatavatel süsteemidel, vaid piisaks loodusseaduste toimimisest. Meie naturaalses elukeskkonnas aitab just füüsikaseaduste toimine meil ohte hinnata ja neile adekvaatselt reageerida, sama suudab teha ka passiivselt ohutu tuumareaktor.

Hoopis keerulisem on aga lahendada neid probleeme, mis viisid Jaapanis tuhandete inimeste hukkumiseni – hirm ja selle aluseks olev puudulik arusaam kiirgusohust. Nagu öeldud, tuumajaama õnnetus inimohvreid kaasa ei toonud, küll aga teab inimkond, et just Fukushima Daiichi on keskses rollis selle sajandi ühes märgilisemas katastroofis.

Pilt, mida levitasid õnnetuse järel paljud meediaväljaanded näitamaks kiirguse levikut üle Vaikse ookeani. Tegelikult näitab pilt hoopis hiidlaine kõrgust selle teekonnal Vaikses ookeanis – seetõttu on ka värve seletav skaala sentimeetrites.

Viited

Cardis E, Vrijheid M, Blettner M, et al. Risk of cancer after low doses of ionising radiation: retrospective cohort study in 15 countries. BMJ. 2005;331(7508):77. doi:10.1136/bmj.38499.599861.E0

Fukushima 2018 – http://www.pref.fukushima.lg.jp/uploaded/attachment/307870.pdf

Wilson R. Evacuation criteria after a nuclear accident: a personal perspective. Dose Response. 2012;10(4):480-499. doi:10.2203/dose-response.11-058.Wilson