Ještě jednou k problému vyhořelého paliva a designu elektrárny Fukušima

Dobrý den,

na co budu vědět odpověď či ji alespoň tušit, odpovím.

Předem ale bych chtěl avizovat, že skutečně nemám v ruce - a asi by to bylo i nedostupné - bezpečnostní zprávy bloků Fukushima (v zásadě projektová bezpečnostní kritéria) a rovněž nejsem seznámen s japonskou legislativou. Tady jde především o tu, které byla platná při výstavbě zmiňovaných bloků.

Proto bych svou odpověď chtěl pojmout trochu šířeji, pokusím se vysvětlit vůbec proces projektování elektrárny pro danou lokalitu.

Otázka: Proč ukládali RAO na území elektrárny v oblasti, o které věděli, že je tektonicky nestabilní, jak dlouho ho tam odkládali? 40 let?

Ukládání RAO v areálu elektrárny je poměrně častou praxí. Podobně slouží i úložiště RAO v Dukovanech. Výhodnost spočívá v tom, že RA odpad produkovaný elektrárnou se nikam nepřeváží a je v areálu zabezpečen (fyzická ochrana). Výhodné je rovněž minimalizovat množství úložišť RA odpadů. (svážení odpadů na několik málo lokalit, třídění dle charakteru odpadu, vedení evidencí, zmiňované zabezpečení proti zneužití, atd..)

Tektonicky nestabilní podloží je prakticky po celém Japonsku. S ohledem na charakter RA odpadu ale nejde o zásadní problém. (není potřeba aktivní chlazení, nehrozí požár, kritičnost, nehrozí velké úniky radiace) Předpokládám, že i úložiště bylo projektováno s ohledem na seismicitu a nemám žádné informace o tom, že by s úložištěm byly na Fukushimě problémy (že by došlo k poškození či zaplavení).

Jinak o "stáří" úložiště informace nemám, zkusím se zeptat zítra kolegů, ale konzervativně předpokládám oněch 40 let. Tam je však otázka, zda odpad, který tam byl zavážen na počátku, je stále ještě významně aktivní (vzhledem k poločasům rozpadu).

Otázka: Je pravda, že do elektrárny sváželi i vyhořelé palivové soubory z jiných elektráren pro "dočasné" uskladnění před dalším zpracováním?

Nemám o tom informace, ale předpokládám, že ne. Když se podíváte na zprávu (pdf), je v ní uvedeno, že aktivní zóna reaktoru je složena z 400-548 souborů (PS). Pokud bych bral, že číslo 6291 skladovaných PS je platné a bral "tříletou kampaň bloků " (každý rok se vymění třetina PS) vyjde mi roční spotřeba na 6 bloků kolem 1000 PS, tedy vyskladněné PS jsou "vypáleny" za cca 6-7 let pouze 6ti bloky Fukushimy Dai-ichi. Interval 6-7 let navíc odpovídá běžné době, kdy jsou vyhořelé PS chlazeny v bazénech.

Otázka: Proč byly sklady AFR (vzdálen od reaktoru v překladu) budovány v těsném sousedství reaktorů?

To slovo "away" chápu spíš tak, že znamená, že sklad(y) nejsou bezprostředně u reaktoru, jak to bývá běžnější.

Daleko být nemohou jednak z podobných důvodů, jaké jsem psal u RO, ale především z bezprostřední potřeby vyhořelé palivo téměř neustále chladit. Jakýkoli transport poměrně čerstvě vyhořelých PS s sebou nese rizika, (nutno zajišťovat chlazení, stínění, fyzickou ochranu atd..), a proto je záhodno, aby čerstvě vyhořelé PS neopouštěly areál elektrárny.

Otázka: Proč nejsou ochlazovací bazénky s PS umístěny pod úrovní hladiny moře tak, aby v případě krajní nouze byla možnost prostě zvednout stavidla nebo odpálit přepážku a nechat je zaplavit vodou z moře, aniž by to vyžadovalo další energii? Proč jsou umísťovány pod střechu nad reaktory, kde nejen, že vyžadují neustálý přísun energie, ale jsou i v případě výbuchu reaktoru první na řadě? Elektrárny mívají standardní design, předpokládám, že podobné řešení s umístěním bazénků pod střechou mají i další elektrárny. Vždyť to je proti zdravému rozumu!

V tuto chvíli to tak může vypadat, ale zkusím Vám popsat, jak překládka paliva vypadá. Při vyjímání paliva z reaktoru nesmí dojít k "obnažení" palivových trubek. Ty se tak musí transportovat pod hladinou (chlazení + stínění). Odstavenému reaktoru je zdemontováno víko a následně je nad reaktorem vytvořen sloupec vody. Jsou vytažena hradítka mezi bazény a reaktorem. Vznikne tedy pomyslná jedna hladina, (jeden bazén) který propojí reaktor s oním bazénem. Pomocí zavážecího stroje (jeřábu) jsou poté soubory z reaktoru vytaženy a pod vodou přesunuty do bazénu. Opět z důvodu minimalizace rizik při transportu je záhodno, aby byl bazén co nejblíž reaktoru. Např. aby při vzniku určitých "havarijních podmínek" bylo možno reaktor co nejrychleji a nejjednodušeji vyvézt. Vyvážení probíhá po jednotlivých PS a z důvodu zabezpečení nepoškození při přepravě i dost pomalu (krokem). Vyvážení je tak záležitostí mnoha desítek hodin i do bazénů, které jsou v bezprostřední blízkosti.

Chtěl jsem tím naznačit, že jakékoli složitější manipulace s sebou kumulují další rizika, kterým je třeba předcházet. (hovořím o provozu v projektových mezích!)

Pokud nastane událost "nadprojektová", jak se tomu stalo zde, mohou se zdát některé projektové principy jako nelogické či obtížně pochopitelné. U všech událostí je nutno nalézt tzv. "kořenovou příčinu" , tedy fatální selhání čehosi, co tuto událost umožnilo.

Fatální v případě Fukushimy nebylo "nadprojektové" zemětřesení, ale nadprojektová tsunami, která zaplavila funkční a běžící dieselagregáty. Pokud by zaplaveny nebyly, troufám si tvrdit, že by k ničemu, čeho jsme svědky, nedošlo.

Pro zajímavost (klikněte pro zvětšení):

Jedná se o pokročilý varný reaktor, který měl TEPCO stavět ve Fulkushimě. Když si to trochu podrobněji prohlédnete, uvidíte, že dieselagregáty má umístěny přímo v reaktorové budově (sekundárním kontejnmentu), narozdíl od starých BWR, které je měly de-facto nad molem čerpací stanice. Přibylo i bezpečnostních systémů.

Vyplývá z toho skutečnost, že bezpečnostní standardy a způsoby zajištění jaderné bezpečnosti se posunují neustále (není to reflexe na současnost).

Další debata o bezpečnostních standardech navíc jistě nastane.

Celou odpovědí jsem chtěl vysvětlit (a jsem Vám k dispozici v případě dalších otázek), že se při projektování musí brát v potaz bezpečné provozování (co nejmenší provozní rizika, co nejmenší dávky aktivity personálu v rámci běžného provozu) a zároveň odolnost vůči těžkým haváriím. Aby k nim prakticky nemohlo dojít. Bohužel je trpkou zkušeností to, že bloky, které měly být vyřazovány v nejbližších letech, patřící mezi nejstarší na světě, byly zasaženy živlem, který se v oblasti nikdy v novodobé historii ani s rezervou nevyskytl. Novější bloky by to "ustály".

Závěrem: v dnešní době (generace reaktorů III+) jsou projektovány a stavěny jaderné bloky, které jsou odolné i vůči "těžké havárii" - tedy havárii s roztavením paliva a protavením reaktorové nádoby. Daleko víc se využívá "pasivních systémů", tedy systémů založených na fyzice, zejm. gravitaci.

Zdravím,
Marek Bozenhard