Centrala de la Fukushima, la cinci ani după accident. Bloomberg via Getty Images

10 ani de la Fukushima, cel mai mare dezastru nuclear post-Cernobîl36 min read

De Ionuț Preda 10.03.2021

Impactul accidentului de la Fukushima este încă greu de cuantificat chiar și după zece ani.

Pe 11 martie 2011, Japonia era lovită de un cutremur de magnitudine 9.0, al patrulea cel mai puternic măsurat vreodată. Cutremurul a produs și cele mai mari valuri de tsunami din istorie. Catastrofa s-a soldat cu zeci de mii de morți și zeci de miliarde de dolari în pagube, dar a avut și un alt efect sumbru: un accident nuclear.

Centrala nucleară de la Fukushima-Daiichi, situată pe coasta de Est a Japoniei, fix în zona cea mai afectată de tsunami-urile masive, a suferit avarii care au dus la topirea parțială a trei dintre miezurile celor șase reactoare și răspândirea materialelor radioactive pe o rază de 30 de km. Asemenea accidentului de la Cernobîl, acest dezastru nucleare se încadrează la nivelul maxim 7, de accident major, pe scara gravității certificată de Agenția Internațională pentru Energia Atomică (AIEA).

Și chiar dacă accidentul a avut loc într-o societate mai deschisă decât cea a URSS-ului, una care n-a încercat să mușamalizeze dezastrul, există încă destulă confuzie în ceea ce privește efectele și magnitudinea exactă a accidentului.

A fost un scenariu apocaliptic evitat la mustață? A afectat sănătatea pe termen lung a locuitorilor din regiune? Au gestionat autoritățile japoneze criza în mod eficient? Putea fi accidentul evitat? Iată câteva teme pe care experții încă se contrazic.

Un răspuns poate fi dat doar prin urmărirea filmului evenimentelor, așa cum a fost prezentat în raportului oficial AIEA despre accident.„The Fukushima Daiichi Accident”, iaea.org (PDF)

Cum funcționa centrala de la Fukushima?

Mai întâi, iată principiile pe baza cărora funcționa centrala atomică. Reactoarele nucleare folosite la Fukushima produceau electricitate prin fierberea apei. Miezul unui astfel de reactor conține bare de combustibil nuclear, în mare parte uraniu, învelite în zirconiu. În interiorul lor are loc procesul de fisiune nucleară, creând o sursă constantă de căldură. Apa este pompată în miez, care o încălzește și o transformă în abur. Aburul este folosit pentru a menține în mișcare o serie de turbine, care întrețin generatoarele care produc electricitatea în sine.

În astfel de reactoare, numite BWR – boiling water reactorsMai multe detalii pe wikipedia.org – apa joacă în același timp și rol de lichid de răcire pentru miezul nuclear, menținând combustibilul sub temperatura de topire. Aburul care trece prin turbine este trecut apoi printr-o serie de condensatori pentru a reveni la starea lichidă și își încheie circuitul prin a fi pompat înapoi în miezul reactorului.

În cazul în care nu există suficient lichid de răcire pentru a acoperi miezul, temperatura poate atinge cote la care combustibilul nuclear scapă din învelișul de zirconiu în care este ținut. În acest caz, materialul nuclear intră în contact direct cu apa și aburul din reactor, iar interacțiunile dintre elemente creează o substanță asemănătoare lavei, numită corium. Acesta, dar și alte reacții secundare, poate periclita învelișul care separă miezul reactorului de restul structurii, riscând scăparea materialului radioactiv în afara reactorului.

Ce se întâmplă în miezul unui reactor este într-un un echilibru fragil, mai ales dacă iei în considerare faptul că sistemele care asigură acest circuit funcționează, de obicei, tot pe baza energiei produsă de reactoare. Așa că sunt necesare mecanisme de siguranță pentru a asigura că miezul este răcit constant, indiferent de potențialele avarii.

La Fukushima, existau generatoare diesel, menite să intre în funcțiune în cazul pierderii legăturii cu rețeaua electrică națională și a opririi reactoarelor. Alternativ, erau și surse limitate de curent continuu, precum baterii DC sau panouri solare. Ca soluție de urgență în cazul în care reactorul este separat complet de ansamblul de turbine, reactoarele aveau și sisteme auxiliare de răcire, care puteau funcționa fie pe baza energiei create de reactor, fie pe baza generatoarelor diesel.

Filmul evenimentelor

În dimineața zilei de 11 martie, trei dintre cele șase reactoare (4,5 și 6) de la Fukushima erau oprite pentru realimentare, iar celelalte trei funcționau la parametri normali. Imediat după seism, a fost inițiată oprirea de urgență a reactoarelor, conform unei proceduri bine stabilite  – o serie de bare de control din materiale care reglează fisiunea au fost introduse în miez pentru a opri procesul, rezultând în scăderea temperaturii, dar și oprirea producției de energie a reactorului.

Însă, chiar și după ce fisiunea este oprită, miezul tot necesită răcire, deoarece temperaturile reziduale rămân destul de ridicate pentru a topi învelișul barelor de combustibil, chiar dacă într-un un ritm mai lent.

Și reactoarele aflate în proces de realimentare necesitau răcire: barele de combustibil nuclear utilizat au și ele cu temperaturi suficient de ridicate pentru a topi învelișul, motiv pentru care sunt depozitate în bazinele de apă situate lângă reactor după extragere.

Cutremurul a avariat liniile electrice care conectau Fukushima cu rețeaua externă de electricitate, lăsând generatoarele diesel și sursele DC ca singurele soluții pentru a menține sistemele de răcire după oprirea reactoarelor. Dacă aici s-ar fi oprit totul, generatoarele diesel ar fi gestionat situația fără probleme; nu au existat daune structurale semnificative în urma seismului.

Doar că marea problemă a venit după cam 40 de minute, sub forma unor valuri de 15 metri înălțime.

Lupta cu reactoarele

Principala vulnerabilitate a instalației de la Fukushima era faptul că generatoarele în cauză erau situate fie în subteran, fie la mezaninul clădirilor reactoarelor. Ceea ce a crescut riscul ca ele să fie inundate, mai ales pentru că centrala de la Fukushima era construită la o elevație de 10 metri, iar faleza protectoare avea o înălțime de doar șase metri.

Scenariul unui tsunami uriaș fusese discutat ocazional în cadrul companiei care deținea centrala, Tokyo Electric Power Company (TEPCO), iar vulnerabilitatea centralei în fața unui tsunami uriaș ar fi fost abordată chiar cu patru zile înainte de dezastru.„Why Fukushima Was Preventable”, carnegieendowment.org

Ar fi fost oricum prea târziu. Valurile imense iscate de cutremur au trecut cu ușurință peste faleză, inundând camerele turbinelor și scurtcircuitând instalațiile electrice. Camerele care conțineau generatoare și alte surse de electricitate au fost și ele inundate: reactoarele 1, 2 și 4 și-au pierdut toate sursele de curent, 3 și 5 au rămas doar pe sursele limitate de curent continuu. Doar reactorul 6 a fost singurul care mai avea un generator capabil de a oferi curent alternativ.

Personalul atomocentralei a rămas, practic, fără indicatori despre nivelul apei sau temperatura din miezurile reactoarelor afectate, dar și despre statusul sistemelor de răcire alternative, singurele care puteau prelua sarcina răcirii combustibilului. Guvernul japonez a declarat imediat urgență nucleară, și a ordonat primele evacuări, pe o rază de doi kilometri.

Zilele care au urmat au căpătat accente dramatice, cu răsturnări de situație din oră în oră. Personalul și echipele de intervenție trebuiau să asigure cumva un flux continuu de apă care să acopere miezurile reactoarelor, dar mai mult în orb, neavând indicații despre nivelul apei. Tehnicienii au reușit să repornească temporar instrumentele de analiză pentru reactorul 1 cu baterii de la mașinile prezente la fața locului, dar investigații ulterioare au arătat că acestea au oferit, oricum, informații false,„24 Hours at Fukushima”, ieee.org deoarece nivelul apei din miezul reactorului ajunsese, în realitate, sub barele de combustibil.

CITEȘTE ȘI: Povestea Cernobîlului. Partea 1: „Focul. Sâmbătă, 1:25 a.m.”

Accident nuclear Fukushima

Corium în interiorul reactorului 2 de la Fukushima, surprins de un robot specializat. Handout via Getty Images.

În lipsa surselor de curent alternativ, singura soluție erau echipajele de pompieri, care puteau pompa apa în reactoare. Însă  a mai apărut o problemă. Autospecialele au fost nevoite să întrerupă intervenția pentru a trece la pomparea apei de mare, după ce sursele proprii de apă au fost epuizate, și au avut probleme și cu ordinele contradictorii ale companiei în acest sens.„Yoshida’s call on seawater kept reactor cool as Tokyo dithered”, japantimes.co.jp

Atenția s-a concentrat inițial pe reactoarele 1 și 2, rămase complet fără electricitate. Doar că reactorul 3 a început să aibă probleme la fel de mari ca celelalte două. Sursele de curent continuu s-au epuizat după 20 de ore, timp în care eforturile de a reporni sistemul de răcire al reactorului au eșuat – dar au contribuit, în schimb, la ridicarea temperaturii din miez.

La scurt timp, au apărut și primele efecte ale supraîncălzirii combustibilului nuclear: la temperaturile ridicate din interiorul reactorului, aliajul de zirconiu care forma învelișul barelor de combustibil a reacționat cu apa și aburii din reactor, emanând cantități ridicate de hidrogen. Rând pe rând, acumulările de hidrogen au provocat explozii în clădirile reactoarelor 1,3 și 4 (în ultimul caz, deoarece combustibilul se afla în afara reactorului, se bănuiește că hidrogenul s-ar fi scurs din clădirea reactorului 3, prin intermediul unor țevi comune) până pe 15 martie. Între timp, nivelul de radiații a început să crească puternic în jurul reactorului 2, semnalând faptul că învelișul miezului ar fi fost compromis.

Acesta a fost și punctul critic al dezastrului. În timp ce aria de evacuare fusese extinsă la 20 de kilometri în jurul centralei, TEPCO a propus să-și retragă întreg personalul de la fața locului, din cauza riscului de iradiere severă. Acest lucru ar fi însemnat abandonarea oricăror eforturi serioase de a menține reactoarele sub control.

Din fericire, prim-ministrul Japoniei de la acea vreme, Naoto Kan, a refuzat însă propunerea. Ulterior avea să declare că s-a temut de un scenariu în care abandonarea centralei ar fi creat o reacție în lanț: nori radioactivi care ar fi necesitat evacuarea unui perimetru vast, dar și a celorlalte centrale nucleare din regiune, lăsându-le și pe acestea vulnerabile unor dezastre.„Fukushima: Japan leaders feared „devil’s chain reaction””, reuters.com Decidenții japonezi au luat în calcul scenarii care includeau evacuarea întregii regiuni metropolitane din Tokyo pentru câțiva zeci de ani, iar cele mai sumbre calcule „amenințau însăși existența națiunii japoneze”.

Ca urmare a deciziei de a continua intervenția, TEPCO a lăsat la fața locului un echipaj care număra inițial aproximativ 50 de tehnicieni pentru a continua eforturile, botezați în media drept „Cei 50 de la Fukushima” (în realitate, numărul lor a tot variat, fiind mult mai mare pentru cea mai mare parte a intervenției). Decizia s-a dovedit a fi foarte inspirată; deși la momentul respectiv se vorbea despre faptul că cei rămași erau „pregătiți să moară”,„Fukushima 50: ‘We felt like kamikaze pilots ready to sacrifice everything’”, theguardian.com situația nu era, în fapt, chiar atât de severă.

Un vârf al radiațiilor, de 1000 milisieverți pe oră, a fost înregistrat pe 16 martie, provocând evacuarea temporară a întreg personalului (pentru comparație, limita de iradiere considerată acceptabilă pentru muncă în Japonia este de 100 mSv pe parcursul vieții.) A fost vorba, însă, doar de o creștere subită, măsurătorile revenind destul de rapid către nivele mult mai puțin nocive.

Intervenția la fața locului a continuat aproape non-stop, iar alimentarea cu electricitatea și a fost restabilită, sistemele de răcire ale celor cinci reactoare redevenind funcționale până la sfârșitul lui martie 2011. Ulterior, au început eforturile pentru aducerea parametrilor de radioactivitate și stabilitate la normal.

Țintele pe care guvernul japonez le-a setat pentru a declara încheiată faza de accident a dezastrului au fost atinse, pentru toate reactoarele, până în decembrie 2011, fără victime directe în rândul muncitorilor (cel puțin până atunci).

Accident nuclear Fukushima

Barele de combustibil nuclea utilizate, aflate într-un bazin special din reactorul 4, ar fi putut lua foc dacă nivelul apei ar fi scăzut. Bloomberg via Getty Images

Cât de aproape a fost, de fapt, scenariul diavolului?

E lesne de înțeles de ce accidentul a dat naștere unor scenarii post-apocaliptice, chiar mai severe decât în cazul Cernobîl. Veștile negative din primele zile ale intervenției, natura incertă a situației, dar și istoria tragică a Japoniei cu subiectul iradierii – Hiroshima și Nagasaki erau în continuare subiecte sensibile în mentalul colectiv japonez și la deceniile bune după primele atacuri cu arme nucleare – au venit pe fondul unei tragedii naționale soldate cu zeci de mii de morți și daune materiale inestimabile. La momentul respectiv, situația chiar era resimțită ca o apocalipsă în derulare.

CITEȘTE ȘI: 75 de ani de la Hiroshima și Nagasaki: cine supraviețuiește unui atac nuclear?

Iar aceste scenarii, care de obicei sunt născute din panica colectivă, au fost discutate la cele mai înalte nivele guvernamentale. Pe timpul crizei, Comisia Japoneză pentru Energie Atomică a studiat,„Fukushima and ‘The Devil’s Scenario’ – the bullet that Japan dodged”, nuclear-news.net în secret, posibilitatea ca evoluția să fie una sumbră, numită „scenariul diavolului”. Raportul a fost însă publicat de-abia la peste un an după accident, din cauza potențialului de a stârni panică în rândul populației.

În acest scenariu, reactorul 4 este punctul critic. Acolo, întreg combustibilul nuclear era plasat într-un bazin, ca parte a procedurii de realimentare aflată în desfășurare la momentul dezastrului. Spre deosebire de reactoarele 5 și 6, care treceau prin proceduri similare, dar au avut norocul de a avea surse de alimentare la îndemână, reactorul 4 a pierdut toate sursele de energie electrică.

Cum capacitatea de pompare externă era deja împărțită cu cele trei reactoare active, a apărut temerea că barele de combustibil nuclear din bazin ar putea trece de temperatura de aprindere, provocând un incendiu care s-ar răspândi la celelalte reactoare.  Rezultatul ar fi fost eliberarea unor cantități uriașe de elemente radioactive în atmosferă, iar de aici până la evacuarea centralelor nucleare adiacente, precum se temea prim-ministrul Kan, sau chiar evacuarea a peste 13 milioane de locuitori din zona metropolitană Tokyo, aflată la doar 240 de km de centrală, nu ar fi fost un drum prea lung.

O analiză publicată ulterior de Academia Națională de Științe a Statelor Unite„Fukushima Daiichi Nuclear Accident: Lessons Learned for Spent Fuel Storage”, nap.edu susține că scenariul incendiului din bazinul reactorului 4 nu a fost deloc departe de realitate. De altfel, atunci când a avut loc explozia la clădirea reactorului 4, specialiștii japonezi s-au temut că hidrogenul ar fi provenit din oxidarea învelișului de zirconiu al barelor de combustibilul aflate în bazin, ceea ce sugera că temperatura lor ar fi în creștere. Ulterior, scenariul a fost infirmat, și teoria considerată mai plauzibilă este că gazul s-ar fi scurs din reactorul 3 prin țevi comune.

Scenariul a fost prevenit printr-un eveniment destul de norocos: explozia care a avariat clădirea reactorului a afectat și un mecanism prin care combustibilul utilizat este transmis din reactor în bazinul-deșeu. Avaria a permis apei din reactor să aprovizioneze constant bazinul în care erau depozitate barele folosit. Fără acest flux de apă, modelul academicienilor americani prezicea că barele de uraniu ar fi atins temperaturi de ardere în aprilie 2011, iar scenariul ar fi fost dificil de evitat doar prin pomparea apei din surse externe.

Nu toți cercetătorii sunt, însă, de acord că un astfel de eveniment ar fi dus la un scenariu atât de sumbru. Pentru a-și decide strategia legată de trupele americane din Japonia pe timpul crizei, Casa Albă a apelat„Fukushima’s Worst-Case Scenarios”, slate.com la un grup de experți de la Laboratorul Național Lawrence Livermore din San Francisco, cu experiență cu în analizarea dezastrelor de pe platforme nucleare sau petroliere. Consensul lor a fost că, deși posibilitatea unui incendiu pornit la reactorul 4 era plauzibilă, elementele radioactive în cantități periculoase pentru sănătate nu s-ar fi răspândit mai departe de 120 de kilometri de Tokyo, conform unor modele complexe care simulau cele mai posibile direcții de răspândire pe baza tendințelor curenților de aer din Japonia.

În plus, chiar și directorul de la acea vreme a agenției atomice japoneze, Shunsuke Kondo, a afirmat că scenariul unor dezastre în lanț la centrale nucleare adiacente a fost unul creat integral de politicieni, neavând vreo bază în simulările studiate de instituție. Există și ceva nuanță în privința zonelor de excluziune: Konde susținea că o zonă de relocare voluntară ar fi putut ajunge până la periferia lui Tokyo, în cazul în care nivelul de radiații s-ar fi apropiat de limita de expunere 100 mSv, care crește riscul de a face cancer cu 0.5%.

Dar nu s-ar fi pus necesitatea unei evacuări integrale, pe termen lung, a capitalei japoneze, sau a vreunuia din marile centre urbane apropiate, concluzie pe care ar fi adoptat-o intern și decidenții de la Washington.„Inside the White House During Fukushima”, foreignaffairs.com

Clădirea reactorului 3 de la Fukushima, avariată și la cinci ani de la dezastru. Bloomberg via Getty Images

Și totuși, care au fost efectele pe termen lung?

Marcând aniversarea de 10 ani de la catastrofă, un raport ONU„Fukushima radiation did not damage health of local people, UN says”, theguardian.com publicat marți susține că emisiile de radiații din urma evenimentului nu a provocat efecte vizibile asupra sănătății populației locale. S-a descoperit, ce-i drept, o rată ceva mai crescută a cancerului de tiroidă la adolescenți, un efect de obicei asociat iradierii, dar diferența față de ratele pre-Fukushima este destul de scăzută pentru a putea fi atribuită și altor factori, precum unui screening mai eficient pentru astfel de boli.

În schimb, peste 2.200 de persoane ar fi murit în timpul și din cauza evacuării, majoritatea persoane în stare precară de sănătate care au trebuit mutate din spitale și aziluri de bătrâni, dar și persoane care au suferit atac de cord sau alte afecțiuni din cauza stresului. „ Fukushima nuclear disaster: did the evacuation raise the death toll?”, ft.com coroborat eforturilor de evacuare.

Efecte semnificative nu au fost descoperite nici în rândul celor care au participat la intervenția de la centrală. Un singur muncitor a fost certificat ca victimă directă a expunerii la radiație, decedând din cauza cancerului la plămâni în 2016. „Japan confirms first Fukushima worker death from radiation”, bbc.com Două alte persoane care au participat la intervenție au suferit arsuri provocate de radiație, iar 16 au suferit răni fizice în urma exploziilor provocate de hidrogenul acumulat în reactori.

Cele mai semnificative efecte au fost cele sociale, asupra populației evacuate, și efectele care s-au revărsat asupra mediului înconjurător. În total, în jur de 160.000 au fost evacuate, iar în prezent 41.000 se află încă în imposibilitatea de a se întoarce la reședințe, din cauza nivelelor ridicate de radiații încă ridicate din anumite zone.

Un raport Greenpeace,„A decade since the Fukushima disaster”, greenpeace.org publicat tot cu ocazia aniversării, notează însă că doar 15% din zona de excluziune a fost decontaminată pe parcursul acestui deceniu, acuzând politicienii de la Tokyo că de lipsă de transparență și exagerare a succesului acțiunilor de decontaminare.

Și mai îngrijorătoare ar putea fi efectele asupra oceanelor. Accidentul a contaminat deja zonele de coastă, care au nivele de radiații de milioane de ori mai ridicate decât cele recomandate de guvernul japonez, iar radiațiile au ajuns și în alte părți ale Oceanului Pacific.

Dar asta pălește în comparație cu posibilitatea ca o parte din cantitate imensă de apă radioactivă folosită la răcirea reactoarelor – cam 1,2 milioane de litri – să fie deversată în ocean anul viitor.„Fukushima: Japan ‘to release contaminated water into sea’”, bbc.com Pe parcursul celor zece de ani de intervenție, apa contaminată a fost stocată în zeci de containere imense construite în perimetrul Fukushima, doar că spațiul destinat stocării începe să se termine.

E drept, guvernul de la Tokyo insistă că apa va fi filtrată până ajunge la nivele considerate sigure ale elementelor radioactive cu excepția tritiumului, înainte de a fi deversată. Dar este încă neclar cât de nociv este acel element pentru oameni și viața oceanică.

Per total, chiar dacă nu a avut efecte la fel de dezastruoase precum la Cernobîl, bilanțul real al accidentului nuclear de la Fukushima este încă în desfășurare. Vom avea o imagine reală asupra lui doar peste câteva decenii; până atunci, rămâne un memento că energia nucleară are un potențial distructiv masiv, chiar și atunci când nu e folosită direct cu acest scop.

CITEȘTE ȘI: Moștenirea Cernobîl: Otrava invizibilă și teama de moarte



Text de

Ionuț Preda

Redactor cu câțiva ani de experiență în presa centrală. Este curios despre aplicarea tehnologiilor SF în lumea reală și evoluția ideilor de-a lungul istoriei.

ȘTIINȚĂ|Q&A

Zoom out. O plimbare prin Univers cu astronomul Adrian Șonka

De
Adrian Șonka urmărește la serviciu corpurile cosmice cu ajutorul telescoapelor, iar în timpul liber scrie relaxat despre ele. 
ȘTIINȚĂ|OVERVIEW

Cât de cald este „prea cald”? Când devine canicula letală

De
Când mercurul crește în termometre, corpul uman începe o luptă constantă pentru a-și controla propria temperatură.
SĂNĂTATE|OVERVIEW

La 100 de ani de la descoperirea vaccinului împotriva tuberculozei, România e pe podiumul UE la incidența bolii la copii

De
Albert Calmette și Camille Guérin au înregistrat primul succes în imunizarea împotriva tuberculozei în anul 1906, când, cu ajutorul unei tulpini atenuate a bacilului tuberculozei bovine, au creat un vaccin pe care l-au numit vaccinul BCG. Acesta a fost folosit pentru prima dată la oameni în anul 1921 în Franța, însă pe scară largă de-abia după cel de-al doilea război mondial și doar în SUA, Marea Britanie și Germania.
SPAȚIU|OVERVIEW

Războiul Bezos-Branson: începutul turismului spațial sau mofturi de miliardari?

De
Richard Branson și Jeff Bezos s-au bătut pe titlul de „primul miliardar în spațiu”. Dar cât de mult contează care ajunge primul?