Living at the edge of the world

Když se objevily první zprávy o problémech v japonských jaderných elektrárnách, docela živě jsem si představoval, jak to bude prezentováno v médiích a interpretováno laiky. Víceméně jsem se příliš nespletl, všude se to jen hemžilo ( hemží) zprávami o vybuchujících elektrárnách, obrovských jaderných katastrofách, ozářených desetitisících (a víc) lidí, zmínkami o „druhém Černobylu/Hirošimě/Nagasaki“ atd…Prostě kultura paniky a strachu zcela ve svém živlu.

Dnes ráno se (s jistým zpožděním od svého zveřejnění) začal českým internetem šířit odkaz na článek od velmi povolaného člověka, který jako jeden z mála celou situaci popisoval bez emocí a místo velkolepých panikářských gest sděloval reálná fakta. Článek se mi zalíbil natolik, že jsem se ho i přes jeho délku a můj akutní nedostatek času rozhodl přeložit pro ty, kteří nevládnou angličtinou (už třeba proto, že jsem v posledních dnech viděl bizarní reakce na „japonskou jadernou katastrofu“ i od lidí, od kterých bych je vůbec nečekal). Domnívám se totiž, že je velice dobře napsaný tak, aby ho pochopil i laik, a navíc vysvětluje mnohé z provozu atomových elektráren, aniž by byl přitom zatížený protijadernou propagandou (jejíž další mediální nárůst je nyní taktéž prakticky nevyhnutelný). Originál článku najdete na tomto odkazu. Můžete ho srovnat například s neuvěřitelným blábolem, který nabídla česká rádobyodborná média… (obzvláště pikantní je ono srovnání poté, co si uvědomíte, že jen jeden z těch dvou článků psal „profesionální“ novinář – tedy někdo, koho psaní a informování veřejnosti živí – a kupodivu se nejedná o ten výrazně profesionálněji napsaný…)

Dodatek 15.3. 11:30 – S ohledem na reakce, které na tento text dostávám (a ohlas, jaký vyvolal – ale pravda, měl jsem to tušit), bych raději zdůraznil jednu věc – s textem jako takovým nemám kromě překladu nic společného a úroveň mých znalostí celé problematiky byla dle mého soudu dostatečná pro překlad podobného „populárně-naučného“ textu, ale rozhodně není na takové úrovni, abych se mohl pouštět do jeho oprav či spekulací o tom, kde přesně je nebo není zcela přesný, kde udělali soudruzi z Japonska chybu a co bude dál. Soudě podle zběžného pohledu se poměrně velké skupiny jaderných fyziků a energetiků s detailními znalostmi konstrukce, provozu a obslužných protokolů atomových elektráren a reaktorů sdružují v diskusích na serverech typu iDnes.cz, takže toužíte-li po takové diskusi, tam patrně dojdete uspokojení, já bohužel opravdu nemohu poskytnout víc než spíše laické názory. Je proto víceméně zbytečné mne upozorňovat na nepřesnosti, které v něm jsou a souvisejí s čímkoliv jiným než s překladem (ale pokud opravdu víte, o čem mluvíte, bezpochyby bude i tak vítáno, když takové nepřesnosti v komentářích zmíníte). Nechtěl jsem ho použít jako základ pro vytvoření vlastního článku na stejné téma, chtěl jsem pouze zveřejnit jeho překlad. Původní text mezitím z onoho linkovaného blogu zmizel, protože byl přesunut na jiné místo a pozměněn. Jeho zálohu naleznete v plaintextu zde. Pokud se vám něco nepozdává na překladu, rád to opravím (bude-li to relevantní výtka). Do obsahu článku ale zasahovat nehodlám. Ano, i já si uvědomuji, že jeho autor je občas trochu odvážný a říká věci jako „elektrárna je bezpečná a vždy bude“, kterým bych se já osobně, psát podobný text, asi přece jen vyhnul (jakkoliv je třeba zdůraznit skutečnost, že jasně uvádí, že jde pouze o jeho odhad, nikoliv o fakta – docela podstatný rozdíl). Ale jsou to jeho slova, já je jen zprostředkovávám. Stejně tak si pochopitelně uvědomuji věci, které příliš nezmiňuje nebo spíše nezdůrazňuje, například skutečnost, že v případě selhání betonového obalu, ke kterému zkrátka vždycky dojít může, ať už je pravděpodobnost něčeho takového jaká chce, pochopitelně nastává velký průšvih. Ale současně se zkrátka nemohu ubránit dojmu, že i přes jisté možné nepřesnosti je ve světle profesionálního zpravodajství, které například dnes ráno v některých zdrojích zcela volně zaměňovalo mikrosieverty a milisieverty (tzn. jednotky, lišící se o tři řády!) a čas od času zmiňuje riziko jaderného výbuchu ve stylu atomové bomby a podobné nesmysly, mi nepřesnosti či zavádějící formulace v tomhle článku přijdou mým spíše laickým (mírně zasvěceným?) pohledem přinejmenším o několik řádů méně škodlivé. Stejně tak se rozhodně domnívám, že situace v Japonsku je nadále poměrně vážná. Jen je vážná v jiné míře (respektive možná spíš jiným způsobem), než jak nám ji prezentují média plná hysterie a paniky.

Dodatek 15.3. 12:30 – František Fuka je shodou okolností v současné době v Japonsku a v době zemětřesení a tsunami byl v Ósace (tzn. nějakých 600km vzdušnou čarou od Fukušimy). Svoje zážitky s evidentně podobnou motivací, jaká vedla mne k překladu níže uvedeného textu, zmiňuje na FFFilmu.

—————————-
Překlad původního textu:

Vím, že to je od někoho, kdo právě spustil svůj první blog, poměrně troufalé prohlášení. Současně to bude naprosto s přehledem nejlépe napsaný a nejinteligentnější příspěvek, jaký kdy zveřejním (doufám!). A to také znamená, že nejsem zodpovědný za jeho obsah.Tento příspěvek napsal dr. Josef Oehmen, výzkumník z bostonského MIT.Jedná se o vědce, držitele titulu PhD, jehož otec má rozsáhlé zkušenosti s německým jaderným průmyslem. Požádal jsem ho o sepsání těchto informací pro mou rodinu v Austrálii, jejíž členové jsou strachy bez sebe z informací, které z Japonska přicházejí. Zveřejňuji je s jeho svolením.

Jde o několik hodin staré informace, takže pokud je něco z toho neaktuální, mohu za to já a zdržení, ke kterému před publikováním došlo.

Tady je jeho plný a neupravovaný text. Je velice dlouhý, takže se pohodlně usaďte.

Sepisuji následující informace (12. března), abych vás trochu uklidnil stran jistých japonských problémů, tedy konkrétně bezpečnosti japonských atomových reaktorů. Zcela upřímně – situace je vážná, ale plně pod kontrolou. A jde o dlouhé čtení! Ale pokud si tenhle text přečtete, budete o jaderných elektrárnách vědět víc než všichni novináři na světě dohromady.

Nedošlo a NEDOJDE k žádnému významnému úniku radioaktivního záření.

Termínem „významný“ myslím úroveň ozáření vyšší, než jaké jste vystaveni řekněme během dlouhého letu nebo po vypití sklenice vody, která pochází z oblastí s vyšší úrovní přirozené radiace.

Od zemětřesení sleduji veškeré zprávy, které přicházejí. Ani jednou (!) jsem nenarazil na žádnou, která by byla přesná a bez chyb (a částečně je právě to také velkou slabinou komunikace v Japonsku po celé katastrofě). Když říkám „bez chyb“, nemyslím tím tendenční „protiatomovou“ novinařinu – to je už dnes naprosto normální. Slovy „bez chyb“ míním zásadní chyby v chápání fyziky či přírodních zákonů, stejně jako i velmi chybné vykládání některých skutečností, způsobených evidentně naprostým nepochopením základních pravidel stavby a provozu jaderných reaktorů. Četl jsem například třístránkový článek na CNN, jehož každý odstavec obsahoval chybu.

Než se pustíme do rozboru toho, co se skutečně děje, musíme si vysvětlit některé základní věci.

Konstrukce jaderných elektráren ve Fukušimě

Elektrárny ve Fukušimě maji takzvané varné reaktory, zkráceně BWR (boiling water reactor). Varné reaktory se podobají tlakovým hrncům. Jaderné palivo ohřívá vodu, ta se vaří a mění v páru, která posléze pohání turbíny, vyrábějící elektrickou energii, pára je poté ochlazována, kondenzací se mění ve vodu a ta je znovu ohřívána jaderným palivem. Tento tlakový hrnec pracuje při teplotách kolem 250°C.

Jaderným palivem je oxid uranu. Oxid uranu je keramická hmota s vysokým tavným bodem, zhruba 3000°C. Palivo je vyráběno v podobě malých válečků (zhruba o velikosti jednoho dílku stavebnice LEGO). Ty jsou poté vloženy do dlouhé trubky ze slitin zirkonia s tavným bodem 2200°C, která je poté zapečetěna. Tato trubice se nazývá palivová tyč. Tyto palivové tyče jsou poté sdružovány do skupin po více kusech a několik takových skupin posléze tvoří celý reaktor. To vše dohromady je označováno jako „jádro“.

Zirkoniový obal je prvním stupněm bezpečnosti. Odděluje radioaktivní palivo od okolí.

Jádro je poté umístěno do tlakové nádrže. Ta je zmíněným tlakovým hrncem, o kterém jsme mluvili před chvílí. Tlaková nádrž tvoří druhý stupeň bezpečnosti. Jedná se o pořádně odolný hrnec, navržený tak, aby vydržel teploty několika stovek stupňů Celsia. Tím jsou v podstatě ošetřeny situace, kdy ještě lze obnovit systémy chlazení.

Veškerý „hardware“ jaderného reaktoru – tlaková nádrž a veškeré potrubí, čerpadla, nádrže chladící tekutiny (vody) – jsou poté uzavřeny do třetího obalu. Třetí obal je hermeticky uzavřený (vzduchotěsně) a jedná se o velmi masivní bublinu z nejodolnější oceli a z betonu. Třetí obal je navržen, postaven a testován s jediným cílem: odolat po neomezeně dlouhou dobu kompletnímu roztavení jádra reaktoru. Za tímto účelem je pod tlakovou nádrží (druhý bezpečnostní obal) vytvořen velký a velice odolný betonový zásobník, umístěný uvnitř třetího obalu. Je to takzvaná „jaderná jímka“. Pokud se začne jádro tavit a tlaková nádoba praskne (a případně se roztaví), zachytí jímka jak roztavené palivo, tak i vše ostatní. Obvykle je navržena tak, aby se roztavené jaderné palivo co nejvíce rozprostřelo a mohlo tak rychleji vychladnout.

Tento třetí bezpečnostní obal následně obklopuje ještě samotná reaktorovna. Ta slouží jako vnější ochrana, která je navržena s cílem chránit reaktor před vlivem počasí, ale v zásadě ničeho dalšího (právě k jejímu poškození při výbuchu ve Fukušimě došlo, ale o tom více později).

Základy jaderných reakcí

Uranové palivo vytváří teplo prostřednictvím štěpných procesů. Velké atomy uranu jsou štěpeny na atomy menší. Tím vzniká teplo a neutrony (jedna z částic, které tvoří atom). Když neutron narazí do jiného atomu uranu, tento se štěpí, uvolní se další neutrony a tak to probíhá dál a dál. To je takzvaná jaderná reakce.

Dát k sobě spoustu palivových tyčí a nechat je prostě být by mělo velice rychle za následek prudký nárůst teploty a po zhruba 45 minutách by se palivové tyče roztavily. Tady je jistě dobré připomenout skutečnost, že palivo v jaderném reaktoru nemůže NIKDY způsobit řetězovou reakci explozivního charakteru, k jaké dochází při použití jaderné bomby. Vytvořit jadernou bombu je vlastně docela těžké (zeptejte se Íránců). Výbuch v Černobylu byl způsoben nadměrným tlakem, výbuchem vodíku a protržením všech ochranných obalů, což mělo za následek rozptýlení jaderného paliva do ovzduší (tzv. „špinavá bomba“). Proč k tomu nedošlo a nedojde v Japonsku zmíním níže.

Aby bylo možné štěpnou reakci v reaktoru řídit, používá jeho obsluha takzvané „řídící tyče“. Řídící tyče pohlcují neutrony a okamžitě zastavují štěpnou reakci. Jaderný reaktor je navržen tak, že pokud vše funguje optimálně, jsou řídící tyče zcela vytažené. Chladící voda odvádí vytvářené teplo (a mění ho na páru a elektřinu) stejnou rychlostí, jakou ho jádro produkuje. A při standardní operační teplotě kolem 250°C se vše pohybuje v poměrně velkých pásmech tolerance.

Háček spočívá v tom, že poté, co jsou do jádra spuštěny řídící tyče a zastavena štěpná reakce, jádro stále ještě vytváří teplo. Uran „zastavil“ štěpnou reakci. Ale při procesech jeho štěpení vzniká celá řada vedlejších radioaktivních materiálů, především izotopy cesia a jódu, tedy radioaktivní verze prvků, které se posléze rozštěpí na menší atomy a přestanou být radioaktivní. Tyto prvky se nadále štěpí a produkují teplo. Protože už nedochází k jejich regeneraci štěpením uranu (uran se přestal štěpit po vložení řídících tyčí), celý proces zvolna utichá a jádro několik dní zvolna vychládá až do okamžiku, kdy jsou všechny vedlejší radioaktivní prvky spotřebovány.

A právě toto zbytkové teplo je v současné době zdrojem všech problémů.

Prvním „druhem“ radioaktivního materiálu je tedy uran v palivových tyčích, plus vedlejší radioaktivní prvky, které vznikají štěpením uranu taktéž uvnitř palivových tyčí (cesium a jód).

Dochází zde ale ještě ke vzniku druhého typu radioaktivních materiálů mimo palivové tyče. Hlavní rozdíl: tyto radioaktivní materiály mají velice krátký poločas rozpadu, což znamená, že se velice rychle mění v neradioaktivní prvky. Pokud říkám rychle, myslím tím v řádu sekund. Takže i v případě, že dojde k jejich úniku do okolí, tak ano, došlo k úniku radioaktivního materiálu, ale ne, není to vůbec nebezpečné, ani v nejmenším. Proč? Než dokážete vyslovit slovo „radionuklid“, budou už neškodné, protože se rozloží na prvky, které nejsou radioaktivní. Těmi radioaktivními prvky jsou N-16, radioaktivní izotopy (neboli verze) dusíku (vzduchu). Mezi další patří vzácné plyny jako argon. Ale odkud se berou? Když dochází ke štěpení uranu, uvolňují se neutrony (viz výše). Většina z těch neutronů narazí do jiných uranových atomů a budou tak udržovat v chodu řetězovou štěpnou reakci. Ale některé z nich opustí palivovou tyč a narazí na vodní molekuly nebo na molekuly vzduchu, které jsou ve vodě obsaženy. Poté může dojít k tomu, že je neutron „zachycen“ neradioaktivním prvkem. Ten se stane radioaktivním. Jak bylo zmíněno výše, takový prvek se svého nového neutronu velice záhy zbaví a znovu se promění do své původní neškodné podoby.

Tento druhý „typ“ radiace bude velice důležitý, až se zanedlouho budeme bavit o úniku záření do okolí reaktoru.

Co se stalo ve Fukušimě

Pokusím se shrnout základní skutečnosti. Zemětřesení, které zasáhlo Japonsko, bylo pětkrát silnější než nejsilnější zemětřesení, pro jaké byla tamní jaderná elektrárna navržena (Richterova škála je logaritmická – rozdíl mezi stupněm 8.2, pro který byla elektrárna stavěna, a 8.9, které ji postihlo, je pětinásobek, nikoliv 0.7 násobek). Takže první bod pro japonské stavitele – všechno odolalo horším podmínkám než mělo.

Když elektrárnu zasáhlo zemětřesení o síle 8.9, byly jaderné reaktory automaticky odstaveny. Během několika sekund po začátku zemětřesení byly do jádra spuštěny řídící tyče a štěpná reakce uranu se zastavila. Teď bylo na chladícím systému, aby odváděl zbytkové teplo. To činí asi 3 % tepla, které vzniká za normálních provozních podmínek.

Zemětřesení zničilo externí zdroje energie jaderných reaktorů. To je jedna z nejvážnějších katastrof, jaké mohou jadernou elektrárnu postihnout, a v souladu s tím je proto takovým „výpadkům“ při návrhu záložních systémů elektráren věnována patřičná pozornost. Protože elektrárna samotná byla odstavena, nemůže si elektrickou energii generovat sama.

Zhruba hodinu se vše dařilo. Došlo ke spuštění jedné sady z několika sad nouzových dieselových generátorů, které poskytovaly potřebnou elektřinu. Pak ale přišla tsunami mnohem silnější, než s jakou bylo při návrhu elektrárny počítáno. Ta zničila veškeré dieselové generátory, které byly k dispozici, včetně několika jejich záloh.

Při návrhu atomových elektráren se konstruktéři řídí specifickými pravidly, označovanými někdy jako „hloubková obrana“. To znamená, že vše navrhnete tak, aby to odolalo nejhorší katastrofě, jakou si dovedete představit, a pak elektrárnu postavíte tak, aby i přesto zvládla výpadek jednoho kritického systému (ke kterému podle vás ani nemohlo dojít) po druhém. Tsunami, která jedním zásahem vyřadí veškeré záložní generátory, je typickým příkladem takové situace. Poslední úrovní obrany je třetí ochranný obal (viz výše), který dokáže vše, ať se děje cokoliv, ať jsou řídící tyče spuštěné či vytažené, jádro roztavené či v pořádku, udržet uvnitř reaktoru.

Když došlo k výpadku generátorů, obsluha reaktoru přepnula provoz na záložní baterie. Ty byly koncipovány jako jeden ze záložních systémů primárních záložních systémů a měly poskytovat energii pro chlazení reaktoru po dobu osmi hodin. Což také splnily.

V průběhu oněch osmi hodin bylo třeba najít další zdroje energie a elektrárnu na ně napojit. Energetická síť byla následkem zemětřesení vyřazena z provozu. Dieselové generátory byly zničeny vlnou tsunami. Takže byly dovezeny mobilní dieselové agregáty.

Tady se vše začalo vážně komplikovat. Elektrárnu nebylo na externí generátory možné napojit (připojovací vidlice se lišily). Jakmile tedy došlo ke spotřebování baterií, nebylo dál možné zbytkové teplo odvádět.

V tuto chvíli se začala obsluha elektrárny řídit bezpečnostními postupy, které odpovídají situaci „ztráty chladících systémů“. Znovu se jedná o jeden z kroků „hloubkové obrany“. Dodávka energie pro chladící systémy neměla nikdy kompletně selhat, ale selhala, takže obsluha v ochranných opatřeních ustoupila o krok zpět. To vše, jakkoliv šokující se nám to může zdát, je součástí každodenních cvičení, kterými pracovníci obsluhy procházejí, včetně zvládání situací kompletního roztavení jádra.

Právě v tuto chvíli se začalo o roztavení jádra mluvit v médiích. Protože pokud nedojde k obnově chlazení, dříve nebo později se jádro roztaví (po řadě hodin nebo i dní) a na řadu přijde poslední ochranný prvek, jaderná jímka a třetí ochranný obal.

V tuto chvíli ale bylo cílem zvládnout zahřívání jádra a zajistit, že první ochranný obal (zirkoniové tyče s jaderným palivem) i druhý ochranný obal (náš tlakový hrnec) zůstanou nepoškozené a funkční po co nejdelší dobu, aby měli technici čas na opravu chladících systémů.

Protože je chlazení jádra velice zásadní věc, má reaktor chladících systémů celou řadu, každý v několika variantách (systémy čištění reaktorové vody, odstraňování zbytkového tepla, chlazení izolace reaktorového jádra, chlazení nouzových chladicích kapalin či systém pro nouzové chlazení jádra). Kdy který z nich selhal nebo neselhal není v tuto chvíli zcela jasné.

Takže se představte náš tlakový hrnec na plotně, zapnuté na mírný plamen, ale zapnuté. Obsluha používá veškeré chladící možnosti, které má k dispozici, aby se zbavila co největšího množství tepla, ale zvolna začíná stoupat tlak. Nyní je prioritou zachování prvního ochranného obalu (tedy udržet teplotu palivových tyčí pod 2200°C) i druhého ochranného obalu, tlakové nádoby. Aby nedocházelo k poškození tlakové nádoby (druhý ochranný obal), bylo třeba čas od času tlak snížit. Protože je taková činnost v případě nouze naprosto klíčová, má reaktor 11 tlakových ventilů. Obsluha nyní začala průběžně vypouštět z reaktoru páru, aby tak snížila tlak v reaktoru samotném. V tuto chvíli se teplota jádra pohybovala okolo 550 °C.

V této fázi se začaly objevovat zprávy o „úniku radioaktivního záření“. Výše jsem doufám vysvětlil, proč vypouštění páry čistě teoreticky skutečně odpovídá vypouštění radioaktivního materiálu do ovzduší, ale proč to nebylo a ani není jakkoliv nebezpečné. Radioaktivní dusík a vzácné plyny nejsou pro lidské zdraví žádnou hrozbou.

Někdy v průběhu tohoto vypouštění došlo k výbuchu. Výbuch vznikl v prostorách za třetím ochranným obalem (naší „poslední obrannou linií“), tedy někde v budově samotné. Nezapomínejme na to, že budova kolem reaktoru nemá z hlediska zadržování radiace naprosto žádnou funkci. Není zcela jasné, co se vlastně stalo, ale nejpravděpodobněji došlo k něčemu takovému: Obsluha se rozhodla vypouštět páru z tlakové nádoby nikoliv přímo do okolí elektrárny, ale do prostor mezi třetím obalem a budovou (aby minimalizovala radioaktivitu páry, unikající mimo prostory budovy). Problém je v tom, že při vysokých teplotách, kterých jádro v této fázi dosáhlo, se mohou vodní molekuly „rozkládat“ na kyslík a vodík – tedy velice výbušnou směs. A k výbuchu došlo a ten poškodil budovu, ve které je umístěn samotný reaktor. Právě taková exploze, ovšem uvnitř tlakové nádoby, vedla k výbuchu elektrárny v Černobylu (protože byl tamní reaktor špatně navržen a obsluha se zachovala chybně). Taková exploze ve Fukušimě nikdy nehrozila. Problém vzniku směsi vodíku a kyslíku je jedním z klíčových problémů při návrhu jaderné elektrárny (tedy přinejmenším pokud nejste ze Sovětského svazu), takže reaktor je vybudován a obsluhován tak, aby k němu uvnitř ochranných obalů nikdy nemohlo dojít. Došlo k němu mimo ně, což sice nebylo zamýšleno, ale jednalo se o jednu z předvídaných možností a bylo to víceméně v pořádku, protože taková exploze pro žádný z ochranným obalů nepředstavovala jakékoliv riziko.

Tlak byl tedy pod kontrolou a docházelo k vypouštění páry. Pokud budete pod svým tlakovým hrncem stále udržovat zapnutou plotnu, dojde samozřejmě k tomu, že vám z něj bude pozvolna ubývat voda. Jádro je ponořeno v několikametrové hloubce, aby k odhalování prvních částí palivových tyčí došlo až po určitém čase (hodiny, dny). Jakmile hladina vody klesne pod horní úroveň palivových tyčí, dosáhnou tyto odhalené části kritické teploty 2200°C asi po 45 minutách. V tento okamžik dojde k selhání prvního ochranného obalu, tedy zirkoniové trubice.

A právě to se začalo dít. Do chvíle, kdy došlo k jistému poškození (velmi malému, ale přesto poškození) obalu některých palivových tyčí. Samotné radioaktivní palivo bylo stále v pořádku, ale okolní zirkoniový obal se začal tavit. Nyní došlo k tomu, že se do páry začaly mísit vedlejší produkty štěpných procesů uranu – radioaktivní cesium a jód. Hlavní problém, uran, byl stále pod kontrolou, protože tyče z oxidu uranu vydrží až 3000°C. Je potvrzeno, že v páře, která byla z elektrárny vypouštěna, bylo naměřeno malé množství cesia a jódu.

Zdá se, že právě to bylo signálem přejít k plánu B. Malé množství cesia, které bylo zjištěno, bylo pro obsluhu znamením, že první ochranné obal některé z tyčí vbrzku selže. Plánem A bylo obnovení provozu klasických chladících systémů jádra. Proč se je obnovit nepodařilo je zatím nejasné. Jedním z možných vysvětlení je to, že tsunami odstavila / znečistila veškeré zdroje čisté vody, které jsou pro chlazení používány.

Voda v chladících systémech je velice čistá a demineralizovaná (podobná destilované). Důvodem, proč používat takto čistou vodu, je právě výše zmíněná aktivace uranovými neutrony: čistá voda je proti ní mnohem odolnější, takže v ní ke vzniku radioaktivních prvků takřka nedochází. To nemá na jádro vůbec žádný vliv – tomu je jedno, čím ho ochlazujete. Ale pokud musí obsluha a technici pracovat s aktivovanou (tedy mírně radioaktivní) vodou, stěžuje jim to práci.

Plán A ale selhal – chladící systémy byly mimo provoz nebo nebylo k dispozici více čisté vody – takže přišel čas na Plán B. Zdá se, že se událo toto:

Aby obsluha zabránila roztavení jádra, začala ke chlazení používat mořskou vodu. Nejsem si zcela jistý, zda ji načerpala do tlakové nádoby (druhý ochranný obal) nebo zda s ní naplnili třetí ochranný obal a celou tlakovou nádobu do ní tak ponořili. Ale na tom z našeho pohledu nesejde.

Podstatné je, že jaderné palivo v tuto chvíli vychladlo. Protože štěpná reakce byla zastavena už před dlouhou dobou, vzniká pouze velice malé množství zbytkového tepla. Velké množství chladící vody, které bylo použito, dostačuje k tomu, aby si s ním poradilo. Protože se jedná o opravdu velké množství vody, nevzniká v jádru dost tepla na to, aby v něm vznikalo jakkoliv významné množství tepla. Kromě toho je do mořské vody přidávána kyselina boritá. Ta se chová jako „tekutá řídící tyč“. Ať už v jádru dochází k jakémukoliv zbytkovému štěpení, bór na sebe naváže neutrony, které při něm vznikají, čímž ochlazování jádra ještě více urychlí.

Elektrárna se ocitla velice blízko úplnému roztavení jádra. Pokud by se mu bývalo nepodařilo zabránit, nejhorší, k čemu by došlo, by bylo asi toto: Pokud by nebylo možné využít mořské vody, pokračovala by obsluha ve vypouštění páry za účelem snižování tlaku. Pak by došlo k úplnému zapečetění třetího ochranného obalu, aby při roztavení jádra nedošlo k úniku žádného radioaktivního materiálu. Po jeho roztavení by následovalo období vyčkávání na to, až dojde k rozpadu všech vedlejších radioaktivních produktů štěpného procesu a k usazení veškerého radioaktivního materiálu na stěnách. Poté by došlo k obnovení funkce standardních chladících systémů, s jejichž pomocí by bylo roztavené jádro ochlazeno na zvladatelnou teplotu. Ochranný obal by byl uvnitř vyčištěn. Poté by začal nepříjemný úkol oddělit roztavené jádro od samotného obalu a kousek po kousku nyní opět ztuhlé jaderné palivo přesunout do transportních kontejnerů a odvézt ke zpracování. V závislosti na stupni poškození by byl daný blok elektrárny buď opraven nebo demontován.

Jaká je tedy stávající situace? Můj odhad:

- Elektrárna je bezpečná a bezpečná zůstane.

- Japonsko má na svém kontě jadernou havárii čtvrté úrovně INES: jaderná havárie s místními následky. To je nepříjemné pro společnost, které elektrárna patří, ale nikoho jiného se to nedotýká.

- Při vypouštění páry z tlakové nádoby došlo k úniku radiace. Veškeré radioaktivní izotopy z aktivované páry zmizely (rozpadly se). Došlo k úniku velmi malého množství cesia a jódu. Pokud jste zrovna ve chvíli, kdy k jejich vypouštění došlo, seděli fukušimské elektrárně na komíně, pravděpodobně byste měli přestat kouřit, abyste se dožili stejně vysokého věku, jakého jste se mohli dožít předtím. Izotopy cesia a jódu byly odneseny do moře a nikdo se s nimi už nesetká.

- Došlo k mírnému poškození prvního ochranného obalu. To znamená, že do chladící vody uniklo i jisté množství radioaktivního cesia a jódu, ale nikoliv uranu ani jiných opravdu nebezpečných materiálů (oxid uranu se ve vodě „nerozpouští“). Uvnitř třetího ochranného obalu jsou zařízení, která si dokáží s podobným znečištěním chladící vody poradit. Dojde k jejímu vyčištění, cesium a jód budou odděleny a později uloženy v bezpečném skladu jako radioaktivní odpad.

- Mořská voda, která byla používána jako chladící kapalina, bude do jisté míry aktivovaná. Protože byly plně zasunuty řídící tyče, štěpná reakce uranu neprobíhala a tedy se na aktivaci vody nijak nepodílela. Její vedlejší radioaktivní produkty (cesium a jód) byly už v této fázi zásahu také prakticky pryč, protože štěpení uranu dávno přestalo. To míru aktivace vody dále snižuje. Pointa je ta, že dojde k nízké úrovni aktivace použité mořské vody, která bude taktéž odstraněna dekontaminačními zařízeními v rámci elektrárny.

- Mořská voda bude postupně nahrazena klasickou chladící vodou.

- Jádro reaktoru bude rozebráno a přepraveno ke zpracování, tak jako v případě standardní výměny palivových tyčí.

- Palivové tyče a celá elektrárna budou zkontrolovány, zda nedošlo k jejich poškození. To bude trvat zhruba 4-5 let.

- Bezpečnostní systémy všech japonských elektráren budou posíleny tak, aby vydržely zemětřesení o síle 9.0 a tsunami (či ještě více).

- Nejzávažnějším problémem bude dle mého názoru dlouhodobý nedostatek elektřiny. Došlo k odstavení 11 z 55 reaktorů ve všech japonských elektrárnách, které bude třeba zkontrolovat, čímž klesne výroba elektrické energie jadernými elektrárnami v Japonsku o 20 %, přičemž jaderné elektrárny do japonské rozvodné sítě dodávají celkově 30 % energie. Nezajímal jsem se aktivně o možný dopad na elektrárny, které nebyly katastrofou přímo postižené. Ke kompenzaci budou pravděpodobně využity plynové elektrárny, které obvykle slouží jen pro vykrývání extrémních špiček. Netuším, jakým způsobem Japonsko získává ropu, plyn či uhlí, ani jaké škody postihly přístavy, rafinérie, sklady a dopravní sítě, či jak byly poškozeny rozvodné systémy. To vše vám ale v důsledku v Japonsku navýší účty za elektřinu a patrně můžete očekávat častější výpadky po dobu oprav a během energetických špiček.

- To vše je jenom zlomkem z mnohem většího problému. Je třeba si poradit se stavbou útulků, dodávkami pitné vody a jídla, se zdravotní péčí, s opravami dopravní a komunikační infrastruktury, ale také s dodávkou elektřiny. Ve všech těchto oblastech bude nutno čelit nemalým problémům a komplikacím.

Pokud chcete sledovat další vývoj situace, zapomeňte na standardní média a obracejte se na následující zdroje:

http://bravenewclimate.com/
http://www.world-nuclear-news.org/default.aspx
http://www.world-nuclear-news.org/RS_Battle_to_stabilise_earthquake_reactors_1203111.html
http://www.world-nuclear-news.org/RS_Venting_at_Fukushima_Daiichi_3_1303111.html
http://bravenewclimate.com/2011/03/12/japan-nuclear-earthquake/
http://ansnuclearcafe.org/2011/03/11/media-updates-on-nuclear-power-stations-in-japan/