PRG-ZPD008-20041008-11373P1C Události ve Fukušimě Březen 2011

Japonské jaderné elektrárny

Japonské jaderné elektrárny OP – v provozu UC – ve výstavbě PL – plánované CD - odstavené Zdroj: JAIF

Elektrická soustava severního Honšu Severní Honšu (50 Hz) je oddělen od jižního (60 Hz). Po zemětřesení se automaticky odstavila většina plynových a uhelných elektráren a všechny jaderné (14 bloků) na severovýchodním pobřeží. Celková kapacita: 41 GW.

Zemětřesení u Japonska 11. 3. 2011 Varné reaktory Tlakovodní r. Jiné reaktory

Původ zemětřesení 11. března 2011 ve 14:46 japonského času (5:46 UTC) Normální posun: 83 mm ročně 11. března 2011 ve 14:46 japonského času (5:46 UTC) Hloubka hypocentra ≈ 22 až 32 km Délka trhliny: ≈ 500 km Přemístění D ≈ 10 m až 25 m (?) Přemístění P ≈ 17 m Historická klasifikace: Největší zaznamenané v Japonsku, páté největší zaznamenané na světě Magnitudo: MW = 9.0 JE Fukušima byla připravená na MW = 8.2 (Design Basis), toto zemětřesení bylo tedy 8x větší! (stupnice magnitud je logaritmická) Porovnání s největšími zemětřeseními v Evropě místo magnitudo Basilej 1356 6,9 Düren 1756 5,9 Albstadt 1978 5,1 Roermond 1992 5,3

Jaderná elektrárna Fukušima 11. 3 Jaderná elektrárna Fukušima 11. 3. byly v provozu bloky 1, 2, 3, v odstávce bloky 4, 5, 6. Do dvou minut po zemětřesení se běžící reaktory automaticky odstavily.

Oblast postižená zemětřesením a tsunami Situace japonských JE po zemětřesení Předpokládané natavení paliva Poškození bez tavení paliva Bezpečně odstavené Bezpečné, nepostižené zemětřesením Oblast postižená zemětřesením a tsunami Veškerá pozornost se soustřeďuje na elektrárnu Fukušima 1 (Daiiči). Ostatní jaderné elektrárny jsou v provozu nebo bezpečně odstavené.

Tsunami 11. 3. 2011, 15:41 JST (6:41 UTC) ve Fukušima-Daiiči Množství vody: 40 km3 (40 miliard tun) Výška vlny (vypočítaná a změřená GPS): maximum 23 m Doba příchodu od epicentra k pobřeží: 15 minut Doba příchodu od epicentra k Fukušimě: 55 minut Výška vlny ve Fukušimě(TEPCO): 14 m Zabezpečení Fukušimy I: 5.7 m Výška reaktoru a strojovny nad hladinou moře: 10 až 13 m Zabezpečení JE Onagawa: 25 m Zdroj: GRS a TEPCO

Areál JE Fukušima – těsně na pobřeží

Parametry reaktorů JE Fukušima I Blok Typ Zahájení výstavby Spuštění reaktoru Komerční provoz Výkon Dodavatel reaktoru Palivo Fukušima I–1 BWR-3 25. 7. 1967 17. 11. 1970 26. 3. 1971 460 MW General Electric UO2 Fukušima I–2 BWR-4 9. 6. 1969 24. 12. 1973 18. 7. 1974 784 MW Fukušima I–3 28. 12. 1970 26. 10. 1974 27. 3. 1976 Toshiba MOX Fukušima I–4 12. 2. 1973 24. 2. 1978 12. 10. 1978 Hitachi Fukušima I–5 22. 5. 1972 22. 9. 1977 18. 4. 1978 Fukušima I–6 BWR-5 26. 10. 1973 4. 5. 1979 24. 10. 1979 1,100 MW Fukušima I–7 (plánovaný) ABWR duben 2012 říjen 2016 1,380 MW Fukušima I–8 (plánovaný) říjen 2017

Seznam varných reaktorů v Evropě (ve světě jich pracuje celkem 94, Kromě Japonska a EU také v USA, Mexiku, Rusku, Číně, Indii)

Princip varného reaktoru

Blok s varným reaktorem General Electric

Varný reaktor JE Fukušima I

Schema bariér varného reaktoru JE Fukušima I

Výroba elektřiny v bloku jaderné elektrárny s varným reaktorem

Tsunami zničila vnější síť elektrického napájení elektrárny a zásobníky paliva pro dieselagregáty (označené kroužkem)

JE Fukušima – chlazení za normálních podmínek Bazén použitého paliva vzduch Reaktorová hala (ocelová konstrukce) Betonová reaktorová budova (sekundární kontajnment) Aktivní zóna i Reaktorová tlaková nádoba Primární kontajnment i Kondenzační komora – součást kontajnmentu Hlavní odvod páry Hlavní přívod chladicí vody

Systém chlazení varného reaktoru Nefunkční bez - elektřiny k pohonu čerpadel paliva pro záložní dieselagregáty zásoby užitkové vody Vše zničila tsunami.

Bezpečnostní systémy varného reaktoru (pro případ LOCA – projektové havárie ztráty chladiva) systém odvodu zbytkového tepla nízkotlaké chlazení aktivní zóny vysokotlaké vstřikování vody chlazení aktivní zóny u bloků 2 a 3 (BWR4) kondensátor (chlazení bloku 1 (BWR3) systém vstřikování kyseliny borité

Tepelný výkon reaktoru po jeho odstavení (přestože neprobíhá štěpná reakce, vyvíjí se teplo rozpadem štěpných produktů)

Přehřívání reaktoru Při nedostatku chlazení se stále vařila voda v reaktoru, rostl tlak, pára se musela přepouštět do sekundárního kontajnmentu. Povrchová teplota reaktoru přes 1200o C Při nedoplňování vody do reaktoru došlo k částečnému obnažení palivových článků. Reakcí vodní páry s pokrytím palivových článků (slitina zirkonia) vzniká vodík Zr + 2H2O > ZrO2 + 2H2 Vodík nahromaděný pod střechou sekundrního kontejnmentu vybuchl.

12. 3. 2011- exploze vodíku na 1. bloku Fukušimy 1

Následky výbuchu vodíku – zničený sekundární (vnější) kontajnment, primární (vnitřní) kontajnment zůstal zřejmě neporušen

Japonský úřad pro jadernou bezpečnost zařadil havárii v elektrárně Fukušima 1 na pátý stupeň sedmibodové mezinárodní stupnice jaderných a radiačních událostí INES. JE

Stupnice INES pro hodnocení jaderných a radiačních událostí Kriteria pro hodnocení: Dopad na životní prostředí Úroveň poškození zařízení a zasažení pracovního prostředí uvnitř elektrárny Dopad na bezpečnostní systémy Stupně 1 – odchylka, funkční nebo provozní (nepředstavuje riziko, ale odhaluje nějaký nedostatek) 2 – porucha (neovlivňuje bezpečnost, ale může vést k následnému přehodnocení bezpečnostních opatření) 3 – vážná porucha (únik radioaktivity mimo elektrárnu, ale nejsou třeba zvláštní opatření) 4 – havárie s účinky v jad. zařízení (částečné poškození aktivní zóny reaktoru, ozáření pracovníků, únik radioaktivity mimo elektrárnu bez potřeby zvláštních opatření) 5 – havárie s účinky na okolí (velká část aktivní zóny poškozena, únik radioaktivity mimo elektrárnu, opatření podle místních havarijních plánů) 6 – závažná havárie (únik biologicky významných radionuklidů mimo elektrárnu, komplexní využití havarijních plánů) 7 – velká havárie (velký únik biologicky významných radionuklidů mimo elektrárnu, možnost okamžitých zdravotních následků, dlouhodobé následky pro životní prostředí)

Srovnání reaktorů ve Fukušimě a v ČR Podklady pro ŘV projektu č. 03/2006PRG-ZPD008-20041008-11373P1C PRG-ZPD008-20041008-11373P1C Srovnání reaktorů ve Fukušimě a v ČR FUKUSHIMA – DAIICHI, DAINI TEMELÍN, DUKOVANY Uvedení do provozu 1971 – 1978 Technologie s varným reaktorem (BWR) Projektové zemětřesení - horizontální povrchové zrychlení 0,18 g V roce 1978 přestála JE Fukushima zemětřesení 0,125 g bez poškození Zemětřesení 11. 3. 2011 přesáhlo 0,4 g (stupeň 9) Projektové tsunami – 6,5 m vs. tsunami 11. 3. 2011 – až 10 m Uvedení do provozu (EDU 1985 – 1987, ETE 2000 -2002) Technologie s tlakovodním reaktorem (VVER, PWR) Temelín i Dukovany jsou v seismicky klidných zónách a jsou postaveny tak aby odolaly zemětřesení 5,5 stupně, t.j. 10krát silnějšímu, než bylo nejsilnější zemětřesení zaznamenané v ČR (4,6 stupně). S ohledem na umístění elektráren na kopcích nehrozí povodně (historické povodně z roku 2002 přestála ETE bez problémů) 28 28 28 28

Srovnání projektů BWR a VVER PRG-ZPD008-20041008-11373P1C Srovnání projektů BWR a VVER BWR Výhody Nízké provozní parametry (7,6 MPa, 285 °C) Jednoduchý projekt (žádné parogenerátory) Nevýhody Velká nádoba reaktoru Aktivní pára do turbiny VVER Výhody Malá nádoba reaktoru Oddělený I.O a II.O Nevýhody Vysoké provozní parametry (15,7 MPa, 320 °C) Složitější projekt Prostředkem pro dodržení požadované úrovně JB je princip ochrany do hloubky, spočívající v použití vícenásobných fyzických bariér proti úniku ŠP do okolí a zabezpečení integrity těchto bariér systémem vzájemně se doplňujících technických a organizačních opatření. Vzhledem k tomu, že systém bariér a příslušných opatření je vzájemně se doplňující, musí být síla všech bariér vyvážená a nelze připustit, že slabina jedné bariéry je nahrazena robustností jiné bariéry. Zafungování vyšší úrovně DID lze akceptovat pouze při selhání nižší úrovně v důsledku vícenásobného selhání technických prostředků pro udržení její integrity. V žádném případě se nelze spoléhat na sílu vyšší úrovně DID při vědomí slabiny bariéry nebo technických opatření pro udržení její integrity nižší úrovněDID.

Fukušima před zahájením zalévání mořskou vodou z vrtulníku

Měření kontaminace půdy v okolí Fukušimy dva týdny po události Škála: Normální úroveň (kolem 1 Sv/h) – zelená Nejvyšší naměřená úroveň (90 μSv/h) – růžová Kontaminace tvořena iodem 131 a cesiem 137 Zdroj: IAEA interpretace dat Japonského ministerstva vzdělání, kultury, sportu, vědy a techniky.

Radiační situace ve Fukušimě do 17. 3. 2011

Radiační trend v okolí Fukušimy v prvních 20 dnech

Porovnání radiačního zatížení: Japonsko 23. 3 Porovnání radiačního zatížení: Japonsko 23. 3. 2011 a let letadlem Moskva - Tokyo Tento obrázek ukazuje radiační zatížení člověka, který absolvuje let z Moskvy do Tokia a člověka, který 12 dní po nehodě ve Fukušimě pobývá 20 km od elektrárny. J-village je sportovní základna, vybudovaná a využívaná za účelem tréninku a soustředění japonského národního fotbalového týmu, v současné době jsou v ní ubytované týmy, které pracují na sanaci poškozené elektrárny. Z porovnání obou křivek je jasné, že  7,5 tisíc kilometrů dlouhý let ve výšce 10 km nad zemí představuje pro člověka podstatně větší radiační zátěž, než pobyt ve vzdálenosti 20 km od Fukušimy.„ (Zdroj: Ing. Ondřej Ploc, absolvent FJFI, který žije a pracuje v Chibe v Japonsku a m.j. studuje dávky pro letecký personál.)

Radiační situace v japonském městě Chibe 21. 3 Radiační situace v japonském městě Chibe 21. 3. 2011 (hodnoty velmi míirně stouply po dešti díky jodu 131, ale stále se pohybovaly kolem 0,2 μSv/h, což je např. i normální průměrné pozadí v ČR. Koncem března jsou již zpět na normálu.) (Zdroj: Ing. Ondřej Ploc, absolvent FJFI, který žije a pracuje v Chibe v Japonsku.)