Професор Д-р Георги Касчиев

Изминаха 10 години от ядрените аварии в японската АЕЦ Фукушима Даичи. Това е повод да се припомнят причините и дългосрочните последици от тях, както и ненаучените уроци.

Развитие на авариите

На 11 март 2011 год., петък, в 14:46 часа, на около 130 км източно от Япония става земетресение с магнитуд 9,0 по скалата на Рихтер. На брега на морето има 4 АЕЦ с общо 11 работещи реактори и всички са изключени аварийно. Една от централите е АЕЦ Фукушима Даичи, на около 180 км от епицентъра. Тя има 6 блока, като първите 4 са буквално на брега на морето, на около 9 м над морското ниво. По-новите 5-ти и 6-ти блок са разположени на по-висока кота и по-навътре в сушата. Първите 3 реактора работят на номинална мощност, останалите са спрени. В шестте реактора има общо около 877 т ядрено гориво, а в басейните до тях – около 3400 т. Земетресението не предизвиква преки щети на блоковете, но всички електропроводи са повредени и централата остава без външно захранване. Всички 13 аварийни дизелгенератори (ДГ) се включват нормално. 
Един от основните рискове за централите по крайбрежието е наводнение от цунами. Предупрежденията на учените за възможна вълна с височина над 15 м обаче са пренебрегнати и АЕЦ Фукушима Даичи има стена, осигуряваща защита срещу вълна с височина около 5,7 м. След земетресението възниква цунами и към 15:42 часа на 11.03 първата му вълна достига до брега, като помита помпената станция за охлаждаща вода, която е в морето. Гребенът на вълната е около 15 м и цялата площадката е залята. Турбинните зали са потопени и 12 от 13-те дизелгенераторите изключват. Повечето от батериите също са на дъното на турбинните зали и дефектират. Залети са и други електрически компоненти, които отказват. 
Защо става това? По проект ДГ са разположени на дъното на турбинна зала, което се намира на около 5 м под морското ниво. При модернизацията ДГ и батериите не са преместени на хълма. Не са инсталирани и защитени помпи в помпената станция. Монтирани са допълнителни ДГ, но пак на ниски коти. Единствено на 6-ти блок новият ДГ е поставен нависоко, поради което не е залят. Той е и единственият, който не се нуждае от охлаждаща вода, тъй като е с въздушно охлаждане. За късмет той продължава да работи през цялото време, персоналът периодично го подключва към системите за охлаждане на 5-6 блок, затова в тях не стават аварии.
Първите четири блока остават без захранване от ДГ, налични са само някои от батериите. Нивото на охлаждащата вода в реакторите спада и постепенно активните зони се оголват. На първи блок това става към още 19:30 на същия ден. Когато цунамито връхлита остатъчното енергоотделяне е все още значително - около 1,5% от номиналното, и горивото започва да се нагрява. Усилията на персонала да подаде охлаждаща вода, вкл. с пожарни коли, вкл. и морска вода обаче няма как да предотвратят катастрофата. При високи температури започват специфични химически реакции между обвивките на топлоотделящите елементи и парата, които водят до отделяне на топлина и генериране на водород (600 – 1000 кг/от реактор). Интензитетът им нараства с температурата, като над 1200 оС развитието става необратимо и се стига до разтапяне на металните елементи на касетите, на поглътителите, на обвивките, накрая и на таблетките с ядрено гориво. Образуваната лавоподобна маса с температура около 3000 оС  се свлича, разтопява опорните конструкции, достига до дъното на корпуса на реактора и го пробива. 
На 1-ви блок това става само след около 16 часа. Генерираният водород започва да се натрупва в реакторното здание. Усилията да се изпусне през вентилационната тръба са неуспешни. Постепенно се образува взривоопасна смес и в 15:36 на другия ден (12.03) мощна експлозия блок отнася покрива на зданието, крана, презареждащата машина и част от стените. 

Радиационният фон на площадката нараства близо 10 хиляди пъти

Втори и трети блок са от по-нов тип и с усъвършенствани системи за безопасност. Поради това персоналът успява по-дълго да подаде охлаждаща вода, но не и да предотврати разтапянето на активната зона и последващи водородни взривове.
Активната зона на 3 блок започва да се топи около 5:30 часа на 13.03 и на следващия ден (14.03) в 11 часа се стига до зрелищна експлозия.
Част от водорода, генериран в активната зана на 3-ти блок постъпва в 4-ти блок и в 6 часа на 15.03 предизвиква взрив с подобни последствия.  
Системите за охлаждане на 2-ри блок издържат около 3 дни, което води до по-слаби последици. Активната зона започва да се топи около 20 часа на 14.03 и към 19:40 часа на 15.03 лавоподобната горивосъдържаща смес достига дъното на корпуса. 

Прието е да се говори за една авария, тъй като не е възможно да се разделят радиоактивните емисии от отделните блокове. Сумарните емисии я поставят на най-високото 7-мо ниво по международната скала, като тази в АЕЦ Чернобил през 1986 год.

Радиоактивно замърсяване и евакуация на населението 

След експлозиите започва неконтролируемо изпускане на радиоактвни продукти в атмосферата. За късмет през първите дни няма дъждове, вятърът основно духа откъм сушата и отнася около 80% от радиоактивните емисии в океана. Постепенно се замърсява огромна територия с условен радиус 80 км около централата. От най-засегнатите райони с радиус 20 км официално са евакуирани почти 165 хиляди души, които получават компенсации. Освен тях хиляди от зоната с радиус 30 км доброволно се евакуират, т.е. без да получават помощи. За евакуираните са създадени временни комплекси. Към 2021 год. със статут на евакуирани са все още над 38 хил. души. 

Охлаждане на застиналите горивосъдържащи маси 

Те са под корпусите на 1-3 рактор, където свободният обем е много ограничен. Те генерират топлина и трябва да се охлаждат. За тази цел в реакторите се подава вода, част от която достига до тях.  Към 2021 год. все още се налага подаване на охлаждаща вода, като разходът е намалял до около 140 m³/ден. 

Генериране, очистване и съхранение на радиоактивните води 

Освен охлаждащата вода, през пукнатини в основите на зданията, в тях постъпва и подземна вода. Приложени са редица инженерни мерки за да се намали до минимум това явление. При мощните сезонни дъждове обаче в зданията влизат големи количества вода. Постъпилата по един или друг начин вода се замърсява с радиоактивни продукти и се събира в подземните части на зданията, откъдето периодично се изпомпва. За съхраняване на радиоактивните води скоростно са монтирани резервоари от различен тип. След няколко години са направени и системи за очистването им. Технологии за извеждане на радиоактивните тритий и въглерод-14 обаче няма и те остават в пречистените води. Особено опасна е концентрацията на тритий, който ще се разпадне напълно след около 120 години. Обемът на тези води към 2021 вече е над 1,2 млн m³ и резервоарите се очаква да бъдат запълнени през 2022 год. На площадката няма повече свободно място за нови резервоари. Властите казват, че няма друго решение освен да ги изхвърлят в океана, или да ги изпарят в атмосферата. Планира се процесът да продължи няколко десетилетия. Тези намерения се отхвърлят от рибарската общност и от много неправителствени организации я Япония, а Китай и Южна Корея отправиха официални протести срещу тях. 

Изваждане на отработеното гориво (ОГ) от басейните 

През декември 2014 год. е завършено изваждането на всички 1533 горивни касети от 4-ти блок. През април 2019 год. започва изваждането на ОГ от басейна на 3-ти блок и на 28.02.2021 год. всички 566 касети са извадени. ОГ се премества в общото хранилище за ОГ на площадката, откъдето постепенно се прехвърля в контейнери за сухо съхранение. Планира се изваждането на ОГ от блокове 1, 2, 5 и 6 да започне през 2024 год. и да приключи през 2031 год.

Радиоактивни отпадъци на площадката 

При събиране на отломки от разрушените здания, дървета и др. и при очистване на водите се генерират радиоактивни отпадъци в различни форми и с различна активност. Обемът им бързо нараства, като по оценки към 2030 год. ще са около 770 хил тона. Те продължават да се съхраняват във временни хранилища на площадката. Кондиционирането и дълговременното им съхранение е нерешен проблем.

Застинали горивосъдържащи маси в 1-3 блок 

Това е най-тежкият проблем пред японските власти. През последните години бяха установени редица места под реакторите (вероятно не всички) където има остатъци от горивосъдържащи маси. Няма почти никаква информация за геометричните и физико-механичните им характеристики. Решено е първо да се започнат проучвания във втори блок, където радиационните нива са най-високи. За целта е конструирана роботизирана ръка с дължина около 22 м, която да вземе проби. В края на миналата година обаче е направено изненадващо откритие, че под защитните плочи над реактори 2 и 3 има отложени много радиоактивни материали, които създават убийствено радиационно поле. Операциите с роботизираната ръка са отложени за 2022 год. Налага се извода, че изваждането на горивосъдържащите маси ще е много по-трудно, бавно, скъпо и рисковано, отколкото се е предполагало. Решението как да стане това ще бъде взето към 2025 год., а целият процес ще продължи поне 30 години. 

Персонал и професионално облъчване

Към средата на 2020 год. на площадката работят близо 7 хил. души. Болшинството от тях са от събконтракторски фирми. В ход е епидемиологично изследване на около 20 хил. работници, които са получили дози над 100 милизиверта. Досега четирима работници са диагностицирани със заболявания вследствие на облъчването – трима с левкемия и един с рак на щитовидната жлеза.

Здравни последствия за населението 

В префектура Фукушима периодично се провеждат изследвания на щитовидната жлеза на всички, които към 11 март 2011 год. са били на възраст до 18 години. Към февруари 2020 год. общо 237 души са диагностицирани с рак или съмнение за рак, от тях 187 са оперирани. Методиката е силно критикувана, има съмнения за подценяване на последиците. Въпреки, че случаите нарастват всяка година, властите отказват да признаят връзка с авариите от 2011 год.

Очистване на замърсените територии 

Основните дейности са приключени през 2018 год. като в тях не са включени труднодостъпните местности и горите. Достигане на радиационен фон до нивата отпреди аварията технически не е възможно, като в редица населени места в префектура Фукушима фонът все още е няколко пъти по-висок. Към март 2018 год. са изгребани около 17 млн м3 радиоактивна почва, която първоначално се съхранява в огромни пластмасови чували на открито. За тези цели са изразходвани около 24,4 млрд  долара. Избрани са 8 площадки за хранилища за временното им съхранение и е започнато прехвърляне, сортиране и погребване на чувалите.

Компенсации за щети от авариите 

Към края на 2020 год. на засегнатите от авариите са изплатени над 95 млрд долара. Много групи от населението не са обхванати и водят съдебни дела за компенсации за причинени щети.

Общи икономически загуби от авариите

Те включват загубите на активи, загуби от по-скъпа заместваща енергия, от намален износ и туризъм, от загубата на огромна площ около централата, от бракуване на храни, за компенсации, почистване на замърсените територии и на площадката и други. През 2016 год. японското правителство ги оценява на 202,5 млрд долара. През 2017 год. Центърът за икономически изследвания в Япония ги оценява между 470 и 660 млрд долара, а през 2019 год. изчислява, че общите загуби до 2050 год. може да превишат 730 млрд долара. 

Последици за ядрената енергетика в Япония 

Преди авариите във Фукушима в Япония работят 54 реактора, които произвеждат близо 30 % от електроенергията. След 11 март 2011 год. постепенно всички са спрени за анализ на безопасността и модернизации. 21 един от тях никога няма да бъдат пуснати, вкл. 10-те във Фукушима Даичи и Фукушима Даини. Вероятно от съображения за престиж правителството твърди, че всички останали 33 реактора имат статут „в работа“. Досега обаче са пуснати само 9 от тях. През 2019 год. те са произвели 7,5 % от електроенергията. През 2020 год. този дял ще бъде много по-малък, тъй като 4 от 9-те реактори бяха спрени поради различни причини, а други не са пуснати.

Ненаучените уроци

Авариите във Фукушима показват ясно какви сложни инженерни проблеми трябва да се решават за справяне с техногенните последици от една тежка  авария в АЕЦ, както и катастрофалните икономически последици от нея. Ако такава стане в гъстонаселената Европа, последствията ще бъдат като след регионална война.
Много хора твърдят, че авариите във Фукушима са предизвикани от силното земетресение и последвалото цунами. Следва заключение, че у нас това не е възможно.
Няма такова нещо! Още през 2012 год. комисия на японския парламент заключава, че авариите са резултат не от природна, а от техногенна катастрофа. Основните причини се коренят в това, че компанията ТЕПКО и държавните органи не са отделили нужното внимание за анализ на рисковете. Проявили са високомерие и и необоснована самоувереност, нежелание да се отчита чуждото мнение, неспособност да се извличат уроци от собствения опит и този на другите, стремеж към секретност и желание да се прикрива информация. Подценяването на рисковете е довело и до липса на готовност за действия за намаляване последиците от аварии. Станало е практическо срастване между ядрените оператори, регулаторите и политиците. Това затворено общество е решавало всички въпроси без обсъждане с експерти от други сфери и с обществеността. Това обяснява защо в редица международни доклади преди авариите има високомерно заключение, че в Япония не е възможна тежка авария на АЕЦ. 
За съжаление същото отношение се демонстрира при авантюристичните планове за изграждане на АЕЦ Белене, която е в зона със среден, клонящ към висок сеизмичен риск и вероятно деградирали антисеизмични инженерни съоръжения. Това ясно показва, че нашите управляващи не са си взели никакви поуки от авариите във Фукушима.
Управлението на здравната криза, предизвикана от КОВИД-19 показа, че не е научен друг от уроците от авариите във Фукушима и Чернобил. След тях стана ясно е, че когато хората се поставят в условията на рязка промяна на начина на живот и силен стрес, неизвестни рискове, опасения за здравето и живота си и несигурност за бъдещето, тяхното психично състояние рязко се влошава. Това води до отключване на много здравословни проблеми и развиване на реални заболявания.   
На 21 февруари т.г. силно земетресение отново разтърси префектура Фукушима. Засега няма сведения за нови повреди на реакторните здания и другите инсталации, но то напомня за нуждата работите по почистване да се извършат колкото може по-скоро.