Institut “Jožef Stefan”Ljubljana

1

Nesreča jedrskih elektrarn Fukušima Daiči

Igor Jenčič

Izobraževalni center za jedrsko tehnologijo Milana Čopiča

2

Veliki Tohoku potres

epicenter150 km

• 11. marca 2011 ob 14:46 (lokalni čas)11. marca 2011 ob 14:46 (lokalni čas)• Četrti najmočnejši izmerjeni potres od 1900Četrti najmočnejši izmerjeni potres od 1900• Magnituda 9,0 Magnituda 9,0

126.000-krat močnejši kot Posočje 1998 (M = 5,6)126.000-krat močnejši kot Posočje 1998 (M = 5,6) 50-krat močnejši kot Idrija 1511 (M = 7,9)50-krat močnejši kot Idrija 1511 (M = 7,9)

• ob potresu nekaj 100 žrtevob potresu nekaj 100 žrtev• JE so se samodejno ustavileJE so se samodejno ustavile

brez bistvenih poškodbbrez bistvenih poškodb razpad elektro sistemarazpad elektro sistema izguba zunanjega napajanjaizguba zunanjega napajanja dizelski agregatidizelski agregati

3

3/20

5,7 m valobran pred elektrarno

14 m cunami10 m plato elektrarne

Cunami - na obali ~45 minut po potresu • Cunami je poplavil obalo in (kljub zaščiti) odplavil cele vasi

Val prodrl do 10 km v notranjost poplavil je najmanj 101 “zaščiteno zbirno mesto pred cunamijem” 15.833 mrtvih, 5.943 ranjenih, 3.671 pogrešanih 45.700 stavb uničenih, 144.300 poškodovanih gospodarska škoda > 200 mrd €

4

Poplavni val na platoju elektrarn v Fukušimi

5

• cepitev urana sproži jo delec nevtron pri cepitvi se sprosti energija in 2-3 nevtroni

verižna reakcija

• ni mogoča brez vode v reaktorju voda upočasni nevtrone (uran zajame samo počasne nevtrone)

• sproščena energija: cepitev 1 g urana ≈ 2 t nafte ≈ 7 t lignita

• razcepka (jedri, ki nastaneta iz urana) sta radioaktivna

Verižna reakcija cepitve jeder

toplota toplota toplota

toplota

toplota

6

Delovanje vrelnega reaktorja

Zadrževalni hram

Reaktor Generator

Kondenzator

Turbina

Regulacijske palice

Sredica reaktorja

Toplota zaradi cepitve jeder uparja vodo v reaktorju, nastala para poganja parno turbino, ta pa električni generator.

V Fukušimi je bilo 6 vrelnih reaktorjev

7

Jedrska varnost

• Radioaktivne snovi zadržujemo z zaporedjem varnostnih pregrad

zadrževalni hram

primarni sistem

srajčka goriva

8

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

0 1 2 3 4 5 6 7 8

ure po zaustavitvi

zaka

snel

a to

plot

a [M

W]

Zaustavitev verižne reakcije

• verižno reakcijo zlahka ustavimo z vstavitvijo regulacijskih palic v sredico reaktorja – palice zajamejo nevtrone

• ne moremo pa zaustaviti radioaktivnega razpada razcepkov (jeder, ki nastaneta pri cepitvi urana)

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

-1 0 1 2 3 4

ure po zaustavitvi

topl

otna

moč

reak

torja

[MW

]

9

Reaktor hladi samo še črpalka na parno turbino.Deluje, dokler je na razpolago elektrika iz akumulatorjev za upravljanje turbine in ventilov in/ali dokler voda v kondenzacijskem bazenu ne zavre.

10

voda je odparela

srajčke vročih gorivnih elementov so v reakciji s paro tvorile vodik

vodik je skupaj s paro in radioaktivnimi snovmi uhajal v bazen, tlak v njem je začel naraščati

tlak v zadrževalnem hramu je začel prekomerno naraščati, vanj je uhajal tudi vodik

11

paro so (skupaj z vodikom) izpuščali iz zadrževalnega hrama

vodik se je nabral pod streho, nato eksplodiral

12

Taljenje goriva in sproščanje radioaktivnosti• ob oksidaciji cirkonijevih srajčk in nadaljnjem višanju temperature:

gorivne palice razpadejo, tabletke padejo na dno reaktorske posode tabletke brez hlajenja se začnejo taliti iz tabletk se sproščajo hlapljivi radioaktivni elementi:

1. žlahtni plini (ksenon, kripton)2. jod, cezij3. (stroncij)

• eksplozija vodika poškoduje sisteme zadrževalnega hrama• improvizirano hlajenje ne omogoča zaprtega hladilnega kroga• odprta je pot za sproščanje radioaktivnih snovi v okolje• celotna sproščena radioaktivnost: ~1/10 tiste iz Černobila• na srečo je precejšen del odnese na morje

• Nihče ni umrl zaradi sevanja

13

Kljub pomislekom ima jedrska energija najboljšo zgodovino varnosti

premog nafta zem.plin naftni plin vodna en. jedrska

žrtv

e/GW

(e),

leto

Primerjalna analiza tveganja hudih nesreč, povezanih z energijo, 1969 – 2000, Paul Scherrer-Institute, Švica. Upoštevane so le takojšnje žrtve.

EU15

14

Vzroki in nauki

Vzroki:• naravna nesreča apokaliptičnih razsežnosti• družba TEPCO ima zgodovino problemov z varnostjo• strah pred odločanjem (japonska kultura?)• ...?

Nauki - podrobna analiza poteka (meseci, leta)

Preliminarno:• izboljšane smernice za ravnanje ob težkih nesrečah• preprečitev okvare s skupnim vzrokom• šolanje operaterjev za ukrepanje ob nepredvidenih dogodkih

15

Fukušima in NEK• prednosti tlačnega reaktorja:

velik zadrževalni hram hlajenje uparjalnika s popolnoma neradioaktivno vodo

• cunami ni možen kateri (izjemni) izredni dogodki?

• 3. dizelski agregat še letos • nabava prenosne opreme (agregati, črpalke)• enotni priključki

voda, elektrika• šolanje operaterjev

zadrževalni hram

uparjalniktlačnik

regulacijske palice

reaktor kondenzato

r