Jak nebezpečné jsou úniky radioaktivní vody z Fukušimy?

  0:01aktualizováno  0:01
Ve fukušimské elektrárně došlo k největším problémům za několik posledních měsíců. Co přesně se stalo, příčiny i možné důsledky událostí rozebírá v textu pro Technet fyzik Vladimír Wagner.

Obrázek z návštěvy japonského ministra průmyslu u nádrží ve Fukušimě I v posledním srpnovém týdnu | foto: TEPCO

Vladimír Wagner

Je český jaderný fyzik. Pracuje na oddělení jaderné spektroskopie v Ústavu jaderné fyziky AVČR v Řeži u Prahy. Zabývá se výzkumem horké a husté jaderné hmoty pomocí srážek relativistických těžkých iontů a možnosti transmutace jaderného odpadu intenzivními toky neutronů

Byl členem Nezávislé energetické komise II, která pod vedením Václava Pačesa a Dany Drábové připravovala pro Ministerstvo průmyslu a obchodu analýzu stavu a perspektiv vývoje české energetiky.


Elektrárna Fukušima I se znovu dostala na stránky novin. Je to v souvislosti s úniky radioaktivní vody, se kterými se tam pracovníci potýkají, a následnými reakcemi veřejnosti i vlády. O víkendu se také objevily zprávy o dalších únicích z elektrárny. Podívejme se, o jakou radioaktivní vodu ve všech zprávách jde a jaký problém představuje.

Samá voda

Začněmě u jádra problému, ale vezměme to trochu ze široka: Fukušima je radioaktivní vody plná po okraj. Voda pochází v zásadě ze tří zdrojů.

Prvním je mořská voda z tsunami, které zatopilo řadu prostor v elektrárně. Tato voda se stala do různé míry radioaktivní v průběhu havárie a únicích radioaktivity, které při ní nastaly.

Druhým zdrojem radioaktivní vody byla voda, nejdříve mořská a později technická, která se využívala k chlazení reaktorů a bazénů s vyhořelým palivem v době, než se u nich podařilo zajistit cirkulované chlazení. To bylo dokončeno zhruba v srpnu 2011. Jak je asi jasné, nová radioaktivní voda tedy z těchto dvou zdrojů už nepřibývá.

Kritickým se tak stává třetí zdroj radioaktivní vody: podzemní voda, která přitéká do areálu elektrárny a dostává se i do některých budov a podzemních tunelů i dalších prostor. V areálu elektrárny a jejich budovách i podzemních prostorách je však řada míst, která jsou silně radioaktivní, a radioaktivní látky se tak dostávají do přitékající vody. Ta se tak musí odčerpávat, dekontaminovat a skladovat. Stále se tak zvyšuje počet nádrží s vodou s různým stupněm kontaminace. A přísun podzemní vody do areálu není malý, činí několik stovek tun denně.

Pohled na areál Fukušimy s viditelným množstvím nádrží na radioaktivní vodu

Pohled na areál Fukušimy s viditelným množstvím nádrží na radioaktivní vodu

 Nutnost čistit a skladovat stále novou kontaminovanou vodu vedla společnost TEPCO k tomu, že dosud neodčerpala starou vodu ze všech podzemních prostor a kanálů. Částečně je využila jako nádrže.

Kam s ní?

Řešení problému narůstajícího množství kontaminované vody spočívá v realizaci dvou kroků. První je odčerpávání podzemní vody ještě před tím, než se dostane do areálu elektrárny a její vypouštění do moře. Její radioaktivita není vyšší než radioaktivita vody, která se do moře dostává potoky a řekami z jiných oblastí pobřeží a nepředstavuje tak žádné zhoršení ekologické situace. Společnosti TEPCO však zatím nebylo povoleno žádné vypouštění vody do moře a tedy ani toto.

Důvodem je hlavně odpor rybářů. Ti se pochopitelně obávají psychologického dopadu jakéhokoliv vypouštění vody do moře na spotřebitele a jejich živnost. Už od minulého roku probíhaly kontrolní rybolovy v pobřežních oblastech prefektury Fukušima a rybářská družstva z Futaby a Minami Soma plánovala na základě jejich pozitivních výsledků (mořské produkty nebyly kontaminované) zahájení testovacích výlovů. To po současných havarijních únicích radioaktivní vody padlo.

Ministerská delegace si prohlíží inkriminované nádrže stejného typu jako ta, ze...

Ministerská delegace si prohlíží inkriminované nádrže stejného typu jako ta, ze které unikala radioaktivní voda.

Větší část rybářů tak začíná být nakloněna tomu, že povolí čerpání podzemní vody nad areálem a její vypouštění do moře. Na spotřebitele má mnohem větší dopad informace o nekontrolovaných únicích radioaktivní vody než vysvětlené a kontrolované vypouštění podzemní vody odčerpané před areálem. Pokud by se podařilo zahájit odčerpávání podzemní vody nad areálem, radikálně by se snížilo zvyšování množství kontaminované vody v prostorách elektrárny. A to by otevřelo možnost ke konečnému vyřešení problémů: tedy dekontaminaci radioaktivní vody.

Druhým krokem by totiž mělo být odstranění téměř všech radioizotopů z kontaminované vody. Ta probíhá ve dvou fázích. První je částečná dekontaminace, která se využívá při cirkulovaném chlazení reaktorů, a zbaví vodu téměř veškerého cesia.

Voda zbavená cesia by se měla zpracovat dalším zařízením ALPS, které je mnohem komplikovanější, ale dokáže zbavit vodu téměř všech radioaktivních prvků. Po průchodu tímto zařízením by ve vodě měl zůstat pouze jeden významnější radionuklid.

Je jím tritium, těžký izotop vodíku, který má navíc dva neutrony. Na rozdíl od lehčích izotopů vodíku je radioaktivní s poločasem rozpadu něco přes dvanáct let. Tritium se chemicky nedá od lehčích izotopů vodíku odseparovat. Je ovšem přirozenou součástí našeho životního prostředí. Vzniká v interakci kosmického zářeni v atmosféře a vyskytuje se ve vodě normálně.

Pokud se tak zajistí, že se koncentrace tritia při vypouštění v dané oblasti znatelně nezvýší, lze ho bez rizika do moře vypouštět. Na rozdíl třeba od cesia, tritium se také v tělech živých organismů nehromadí a je pouze beta radioaktivní. Elektron uvolňovaný při rozpadu tritia má navíc velmi nízkou energii a pohltí ho už velmi malá vrstva vody. Takto dekontaminovaná voda by se tak mohla také vypouštět do moře.

Jako vždy jde o čas

Při tomto druhém kroku je však potřeba vyřešit dva základní problémy. ALPS bylo v testovacím režimu spuštěno teprve v květnu tohoto roku. Velmi dlouho totiž trvala jeho konstrukce i schvalování jeho provozu úřadem pro jadernou bezpečnost. Důvodem byla zpočátku nevyhovující odolnost kontejnerů, do kterých se ukládají vysoce radioaktivní filtry a další provozní komponenty po vypršení své životnosti, při pádových testech.

Od té doby je zařízení v testovacím provozu, ale ten není bez problémů. Objevilo se několik trhlin a některé části bude potřeba pokrýt antikorozní vrstvou. Zároveň je třeba zjistit, jak často je třeba vyměňovat různé filtry a další prvky, aby se efektivita dekontaminace nesnižovala.

Zařízení je tedy potřeba vyladit a uvést do stálého stabilního a efektivního provozu. Nedůležitější však je prokázat nejen odborné japonské veřejnosti, že zařízení funguje spolehlivě a v dekontaminované vodě je opravdu jediná významnější aktivita – tritium. A následně dosáhnout získání souhlasu s vypouštěním dekontaminované vody po dozimetrické kontrole do moře.

V případě rybářů to bude nejspíše velice náročné. Je také třeba zdůraznit, že kapacita tohoto zařízení je i v ideálním případě jen o něco větší, než je množství podzemní vody, která přitéká do areálu a je ji třeba dekontaminovat. Druhý krok tak může přispět k rychlému radikálnímu poklesu množství kontaminované vody jen v případě, že dojde ke kroku prvnímu.

Zpět k únikům

K různým menším únikům radioaktivní vody docházelo při likvidaci následků havárie po celou dobu. Týkaly se hlavně složitého systému trubek a zásobníků spojených s cirkulovaným chlazením reaktorů a čištěním a dekontaminací vody. Jejich počet se postupně zmenšoval, jak se dařilo systém trubek zkracovat a různá zařízení vylepšovat. Na druhé straně však rostl počet nádrží a množství skladované vody s různým stupněm kontaminace podle toho, kterým dekontaminačním zařízením prošla.

Začaly se tak objevovat problémy s některými nádržemi. První významnější se objevily v červnu u podzemních bazénů. Během léta se pak objevilo několik dalších problémů. Jedním bylo zjištění zvýšeného obsahu stroncia a tritia v jednom z vrtů, ze kterého se čerpá podzemní voda.

Vrty využívané ke kontrole podzemní vody

Vrty využívané ke kontrole podzemní vody

Tento vrt je jeden z řady kontrolujících, jak hodně radioaktivních materiálů se do ní dostává. Zmíněný vrt je směrem k moři relativně blízko druhého bloku a míst, která byla v průběhu havárie velmi silně kontaminována. Proběhlo intenzivní pátrání po zdroji radioaktivity. Zatím nejpravděpodobnější se jeví podzemní tunel, ve kterém zůstala silně radioaktivní voda.

Zmíněný tunel byl problematický už brzy po havárii, kdy z něj trhlinou tekla radioaktivní voda do moře. Tato trhlina se zacpala a část vody z daných prostor se odčerpala. Z důvodů, které byly zmíněny v předchozí části, se však větší část radioaktivní vody v podzemních tunelech ponechala. Je pochopitelné, že tento postup společnosti TEPCO vyvolává nyní značnou kritiku. Zahájila tak práce na tom, aby se voda i z těchto tunelů odčerpala a dekontaminovala.

Dvojnásobná smůla

Nejznámějším však je únik 300 tun radioaktivní vody z jedné z velkých nádrží, která pojme až 1 000 tun. Voda v nádrži už byla zbavena cesia a čekala na dekontaminaci v zařízení APLS.

Je také jen jednou z mnoha. V areálu je celkem 350 nádrží podobného typu. V daném případě bohužel nezafungovala obrana proti únikům. Okolo nádrží je nízká bariéra, která vytváří bazének sloužící k zadržení radioaktivní vody při úniku. Bohužel však u ní byl otevřený kohout, který umožňuje odpustit dešťovou vodu při silných lijácích, a radioaktivní voda se dostala ven.

V případě úniku 300 tun radioaktivní vody zůstal bohužel otevřený kohout, který...

Při úniku 300 tun radioaktivní vody zůstal bohužel otevřený kohout, který zajišťoval, aby se ochranná strouha nenaplňovala dešťovou vodou. Ministerská delegace při prohlídce inkriminovaného kohoutu.

Jde o největší únik radioaktivní vody, který se zatím udál po stabilizaci situace v elektrárně. Podle posledních zpráv se však po odčerpání vody a po odstranění zeminy do hloubky půl metru zjistilo, že v této hloubce se už radioaktivita nevyskytuje. Zároveň se ukázalo, že v kanalizaci, která je v dosažitelné vzdálenosti, se nezvýšila aktivita. Je tak velmi nepravděpodobné, že by se radioaktivní voda z tohoto úniku dostala do moře, i když tuto možnost nelze zcela vyloučit.

Kvůli úniku se také provádí kontrola ostatních nádrží v areálu. Právě při něm se zjistilo, že některé z nich mají na některých místech povrchu zvýšenou aktivitu, která by mohla svědčit o úniku radioaktivní vody z ní. V neděli zveřejnila společnost TEPCO, že při jedné kontrole se zjistilo zvýšení dávkového příkonu na povrchu nádrže až 1800 mSv/hod. Celkově se při současných kontrolách našly tři nádrže s místem se zvýšenou aktivitou na povrchu a jedno takové místo na trubce systému pro obsluhu nádrží.

Stupeň nebezpečí

Jak zmínilo zpravodajství, ve Fukušimě došlo ke zvýšení "stupně nebezpečí". To znamená, že došlo k posunu klasifikace nehody na stupeň 3 na stupnici INES. A to poté, co se zjistilo, kolik vody (300 tun) z nádrží uniklo. Co si pod tím představit?

Stupnice INES byla zavedena, aby trochu zjednodušila a zpřístupnila pro neodbornou veřejnost klasifikaci jaderných událostí a nehod. A umožnila se orientovat v jejich závažnosti. Bohužel si nejsem jistý, zda splnila svůj účel. Ve veřejnosti se vytvořil spíše dojem, že každý stupeň jiný než 0 je katastrofa.

Stupeň INES 3 znamená tzv. vážnou nehodou. Jedná se o takové úniky, při kterých se nemusí dělat opatření na ochranu obyvatelstva v okolí elektrárny. Unik radioaktivity je těžký, ale jen uvnitř zařízení. Tedy něco, co je vážné, ale se zanedbatelným vlivem na okolí u zařízení v normálním provozu.

Nevím, do jaké míry má smysl o tomto stupni vůbec u Fukušimy mluvit. Ta má za sebou havárii stupně INES 7 a okolí je tedy po evakuaci a kontaminované. Ty nové objevy vysoké aktivity na povrchu některých jiných nádrží na klasifikaci nic nezměnily a nezmění.

Jestli a kolik vody mohlo z těchto míst proniknout ven a případně, jestli se něco z toho mohlo dostat do moře, se zjišťuje. Pokles hladiny u postižených nádrží se nepozoruje. Přesto je třeba urychleně situaci řešit a také zjistit, zda u nich došlo ke skutečnému úniku a zda se případná uniklá radioaktivní voda nemůže dostat do moře.

Jak se bránit

Vyšetřuje se i příčina. Možná je důvodem fakt, že pár nádrží - včetně té, ze které došlo k úniku - se dodatečně přemisťovalo. Je možné, že její poškození souvisí s touto operací. I proto se dotyčné nádrže přečerpaly a kontrolují. Zvenčí se kontrolují i všechny ostatní. Nová opatření, která by měla podobným událostem zabránit, jsou dvě. První je využívání pouze svařovaných nádrží a druhým je umístění kontrolního čidla, které průběžně sleduje hladinu vody v nádrži.

Inženýři se snaží zabránit i průniku radioaktivní vody až do moře. Kromě zmíněných vrtů, ze kterých se čerpá radioaktivní voda, se staví podzemní bariéry, které by zamezily pronikání vody z areálu do moře. První část barier se budovala formou injektáže nepropustných materiálů. Problém takové bariéry je ten, že poslední zhruba necelé dva metry pod povrchem není účinná a pokud podzemní voda vystoupá až do takové blízkosti k povrchu, tak se přes ni přeleje. Proto se za ní buduje ještě kovová stěna, která tento nedostatek vyřeší. V úvahách je obehnání celé oblasti s reaktory či využití stěny vybudované zmrazením zeminy pomocí ledové vody vháněné do vrtů. Je však otázka, jak je to efektivní a reálné.

Jaké je nebezpečí?

Je třeba zdůraznit, že současné úniky jsou zanedbatelným zlomkem úniků, ke kterým došlo v prvních týdnech po havárii. V moři pak dochází k extrémnímu zředění. Takže už pár kilometrů od Fukušimy I je normálními metodami neměřitelná a hluboko pod hygienickými limity a přirozenou radioaktivitou.

Protože však jsou radioizotopy velice snadno identifikovatelné pomocí spektroskopických metod, lze je s využitím velmi citlivých metod a velkých vzorků vody zjišťovat i v extrémně malých množstvích. Stále lze třeba v moři identifikovat cesium 137 ze zkoušek jaderných bomb. Ovšem aktivita je v tomto případě v jednotkách becquerelů na kubický metr vody, tedy hluboko pod hranicí, kdy má radioaktivita nějaké zdravotní následky.

Ovšem pomocí aktivity radioaktivních izotopů v různých místech a hloubkách se dá do jisté míry studovat, jak se míchá mořská voda a jak cirkulují mořské proudy. Lze se podívat například na výsledky skupiny, která se zabývá studiem radioaktivity mořské vody na Havaji a právě dva roky po Fukušimě s nimi pracoval i náš kolega Jan Kameník (více zde) Jeho skupina měřila aktivitu cesia ve vzorcích mořské vody získaných během plavby z Japonska na Havajské ostrovy, a to jak v roce 2011 (zde), tak více než po roce v roce 2012 (zde).

V obou případech byla v blízkosti Japonska patrná zvýšené aktivita cesia. Poměrně brzy však klesla na úroveň aktivity, která pochází z testů jaderných bomb. A ještě daleko od Havaje přestala být měřitelná a zaznamenávala se pouze aktivita cesia vzniklého při bombových testech. Může vzniknout otázka, jak se dala odlišit aktivita z Fukušimy od té z bombových testů, když byla jejich intenzita srovnatelná. Umožňuje to izotop cesia 134, který má poločas rozpadu dva roky, takže cesium 134 z bombových testů už se dávno rozpadlo.

O výzkumu jsem se zmiňoval, abych ukázal, že aktivita z Fukušimy je v oceánu po zředění extrémně nízká. A pravděpodobně, až po čase dojde k úplnějšímu promíchání a ještě většímu zředění, nebude na pozadí cesia z testů jaderných bomb ani detekovatelná. Přímo nepředstavuje žádné riziko, jeho aktivita je hluboko, o mnoho řádů, pod přirozeným radioaktivním pozadím mořské vody. Výzkum na Havaji se nedělal proto, že by byla obava z nějakého rizika, ale kvůli studiu mořských proudů a míchání mořské vody.

Problémem však může být situace přímo u elektrárny. Jen několik kilometrů od elektrárny je aktivita z Fukušimy I v mořské vodě bez využití velmi citlivých metod neměřitelná. Ovšem některé radioaktivní prvky, jako je třeba cesium a stroncium, se mohou hromadit v bahně. A pak se mohou kumulovat v mořských organismech, v planktonu a také v rybách i dalších mořských živočiších. Pokud by se nezabránilo jejich pronikání do potravinového řetězce, mohlo by se hromadit i v lidském těle a představovat zdravotní riziko.

Ministerská delegace ve Fukušimě si prohlíží místa, kde se budují ochranné...

Ministerská delegace ve Fukušimě si prohlíží místa, kde se budují ochranné bariéry.

Při hlavním úniku těsně po havárii se nakumulovalo v bahně v přístavu ohraničeném vlnolamem u Fukušimy poměrně hodně aktivity, která ekologické riziko představuje. Bahno se tedy fixovalo, část dna se betonovala a postavila se bariéra, která ztěžuje transport materiálů i mořských živočichů z přístavu pryč. Částečně se prováděla i dekontaminace vody. Právě kvůli tomuto riziku se omezil rybolov v pobřežních vodách a až se znovu obnoví, budou se úlovky velice pečlivě dozimetricky kontrolovat, jestli splňuje všechny hygienické normy. Nové úniky jsou mnohem menšího rozsahu a ekologickou situaci nezmění.

Jak už bylo zmíněno, netýká se problém kumulace tritia. Tritium také vzniká i přírodním procesem. Je také jedním z mála radioizotopů, které se dostávají v určitém množství ven i při normálním provozu jaderné elektrárny. Ovšem v takovém množství, které je hluboko pod hygienickými limity a nepředstavuje riziko pro životní prostředí. I tak se dozimetrická situace v tomto případě pečlivě monitoruje. (Příklad toho, jak se také tyto radioizotopy sledují, je popsán populární formou zde.) Výsledky sledování výskytu přírodní i umělé radioaktivity a jejího monitorování jsou pro Českou republiku v každoročních zprávách Státního úřadu pro jadernou bezpečnost.

Čili oproti únikům před stabilizací situace v elektrárně jsou ty současné velmi malé. Nezmění ekologické dopady havárie. To však neznamená, že by se neměly brát vážně a neměly by se omezit na co nejmenší míru. V současné fázi jde o největší výzvu pro zúčastněné pracovníky.

Následky těchto úniků jsou však spíše psychologické. Ztěžují postup rekonstrukce a obnovy života v zasažených oblastech, který je také závislý na rybolovu. I to je důvod, proč se situace v poslední době stala středem intenzivního zájmu nejen japonské veřejnosti i politiků. Výsledkem je i vyhlášení japonské vlády, že bude intenzivněji sledovat práce v elektrárně (viz tato zpráva) a návštěva japonského ministra průmyslu v areálu.

Pokud to přivede k pracím na likvidaci havárie ve Fukušimě I nezávislé odborníky s nápady a schopností pomoci nebo dodávky potřebného materiálu, zařízení a prostředků, bude takový nárůst zájmu užitečný. Pokud ovšem poslouží jen jako prostředek politického boje, k efektivnímu řešení problémů nepřispěje. Narážím tím na to, že speciální parlamentní komisi pro dozor nad pracemi ve Fukušimě navrhuje japonská opozice a rýsují se i komise další.

V principu je jasné, co je potřeba udělat a jak situaci řešit. Ovšem je třeba vykonat značné množství konkrétní práce. Podrobný popis současné situace nejen okolo radioaktivní vody, ale i dalších prací, úspěchů i problémů při likvidaci havárie ve Fukušimě I je v článku na serveru Osel, kde je také odkaz na další články cyklu, který sleduje vývoj ve Fukušimě od počátku již více než dva roky.

Autor:

50. výročí přistání na Měsící

Americký kosmický let Apollo 11 splnil svoji misi 20. července 1969. Na povrch Měsíce jako první člověk vstoupil velitel posádky Neil Armstrong. Doprovázel jej Edwin "Buzz" Aldrin, zatímco Michael Collins zůstal na palubě vesmírné lodi.

Téma Apollo 11 v článcích Technet.cz:
O čem si povídali kosmonauti Apolla 11. Poslechněte si tisíce hodin „ticha“
Co kdyby Apollo 11 zůstalo na Měsíci? Pohřbili by je přes rádio zaživa
Vlajky na Měsíci stále stojí. Podívejte se na důkaz ze sondy LRO

Nejčtenější

Chyběl necelý metr. Parašutisté nekopali v kryptě obležené nacisty marně

Radarový průzkum krypty v únoru 2019

Po 77 letech od atentátu na Heydricha se podařilo prokázat existenci průchozí stoky před kostelem sv. Cyrila a Metoděje...

Neudělejte chybu jako Ovčáček. Ověřovací kód nikdy nikomu neposílejte

Pro bezpečí na internetu je důležité nesdělovat soukromé ověřovací kódy, někdo...

Pokud vám přijde zpráva s potvrzujícím kódem, zacházejte s ní jako s tajemstvím. Nepište ji nikam, kam nepatří. Nikomu...

Jsou neskutečně levné a jedovaté. Čínské tonery do tiskáren obsazují trh

Jak vybrat náplň do tiskárny, aby do ní padla jako ulitá? Ne každá je vhodná a...

Především kvůli nízké ceně lidé riskují zdraví a kupují ultralevné tonery do laserových tiskáren od neznámých výrobců....

Proč havarovaly Boeingy 737 Max? Firma spěchala a porušila vlastní zásady

Jak vznikly problémy, které vedly k havárii nejnovějších letadel Boeing 737 MAX

Nejnovější letadla Boeing 737 MAX 8 už tři měsíce nelétají. Při dvou jejich nehodách totiž zemřelo 346 lidí. Stopy...

Nečekaný objev. Našli jsme stopy po posledním boji parašutistů

Stopy po výbuchu granátu, který podle dostupných indícií smrtelně zranil Jana...

Osmnáctého června 1942, ve čtyři hodiny deset minut ráno, začal v Resslově ulici v Praze nerovný boj. Stovky esesmanů...

Další z rubriky

Rozdávat jód po výbuchu Černobylu nemělo v ČSSR smysl, řekl odborník

Ředitel Státního ústava radiační ochrany Zdeněk Rozlívka v diskusním pořadu...

V čem se mýlí filmy a seriály o černobylské havárii, a v čem mají naopak pravdu. I to bylo jedno z témat Rozstřelu s...

Smrt nad Kanálem. Zahynuli při letecké nehodě, StB je obvinila z emigrace

V 70. letech 20. století se na obloze potkávaly rozmanité typy letadel, jak...

Kanál La Manche je tichým svědkem desítek nouzových přistání i zřícení letadel. Zahynuli zde českoslovenští hokejisté i...

Proč havarovaly Boeingy 737 Max? Firma spěchala a porušila vlastní zásady

Jak vznikly problémy, které vedly k havárii nejnovějších letadel Boeing 737 MAX

Nejnovější letadla Boeing 737 MAX 8 už tři měsíce nelétají. Při dvou jejich nehodách totiž zemřelo 346 lidí. Stopy...

Akční letáky
Akční letáky

Prohlédněte si akční letáky všech obchodů hezky na jednom místě!

Najdete na iDNES.cz