Πώς φθάσαμε στη Φουκουσίμα

«Πυρηνικό εργοστάσιο της επαρχίας Φουκουσίμα υπ’ αριθμόν 1». Αυτό ήταν το συλλογικό όνομα των έξι πυρηνικών εργοστασίων στα βόρεια παράλια της Ιαπωνίας, στην πόλη Οκούμα, τα οποία ξεκίνησαν να λειτουργούν το 1971. Πρόκειται για έναν από τους 25 μεγαλύτερους πυρηνικούς σταθμούς στον κόσμο, με συνολική ισχύ 4,7 GW. Για να το καταλάβουμε αυτό, ας δούμε πρώτα τα στοιχεία ταυτότητας των εγκαταστάσεων στη Φουκουσίμα: Εχουν σχεδιαστεί από την General Electric, η Νο 1 έχει ισχύ 460 MW, οι επόμενες τέσσερις 784 MW και η έκτη 1.100 MW. Οι αντιδραστήρες είναι σχεδιασμένοι λίγο πριν από το 1970. Θα έπρεπε να σταματήσουν να λειτουργούν τον Φεβρουάριο του 2011 αλλά είχαν καταφέρει να πάρουν παράταση για άλλα δέκα χρόνια.

«Λιώνει η καρδιά του αντιδραστήρα». «Το Σύνδρομο της Κίνας». «Το εφιαλτικά ισχυρό παλιρροϊκό κύμα των 10 μέτρων αποτελείωσε τον αντιδραστήρα».

Πολλοί και δραματικοί οι τίτλοι, λίγες όμως οι πληροφορίες που αφήνουν να κυκλοφορήσουν οι ιαπωνικές Αρχές ενώ αγωνίζονται να δαμάσουν την καταστροφή. Μια καταστροφή που ξεκίνησε από σεισμό, με επίκεντρο στη θάλασσα, λίγο πιο έξω από τα εργοστάσια πυρηνικής ενέργειας της Φουκουσίμα, και το επακόλουθο ένα απρόσμενα(;) ισχυρό παλιρροϊκό κύμα, το οποίο ξεπέρασε πολύ εύκολα τα θαλάσσια φράγματα μπροστά από το συγκρότημα εργοστασίων Fukushima Dai-ichi, που σημαίνει «πυρηνικό εργοστάσιο της επαρχίας Φουκουσίμα υπ’ αριθμόν 1». Αυτό ήταν το συλλογικό όνομα των έξι πυρηνικών εργοστασίων στα βόρεια παράλια της Ιαπωνίας, στην πόλη Οκούμα, τα οποία ξεκίνησαν να λειτουργούν το 1971. Πρόκειται για έναν από τους 25 μεγαλύτερους πυρηνικούς σταθμούς στον κόσμο, με συνολική ισχύ 4,7 GW. Για να το καταλάβουμε αυτό, ας δούμε πρώτα τα στοιχεία ταυτότητας των εγκαταστάσεων στη Φουκουσίμα: Εχουν σχεδιαστεί από τη General Electric, η Νο 1 έχει ισχύ 460 MW, οι επόμενες τέσσερις 784 MW και η έκτη 1.100 MW. Οι αντιδραστήρες είναι σχεδιασμένοι λίγο πριν από το 1970. Θα έπρεπε να σταματήσουν να λειτουργούν τον Φεβρουάριο του 2011 αλλά είχαν καταφέρει να πάρουν παράταση για άλλα δέκα χρόνια.

Το ντόμινο
Ο σεισμός κατέστρεψε το δίκτυο διανομής ηλεκτρισμού της περιοχής, μπήκαν σε λειτουργία για περίπου μία ώρα οι εφεδρικές γεννήτριες με καύσιμο ντίζελ, αλλά η εισβολή του παλιρροϊκού κύματος είχε ως αποτέλεσμα να πάψουν να λειτουργούν και αυτές. Οπότε σταμάτησε το σύστημα ψύξης των συστημάτων παραγωγής ενέργειας στους αντιδραστήρες. Υπάρχουν πάντοτε τα εφεδρικά συστήματα παραγωγής ηλεκτρισμού με γεννήτριες που δουλεύουν με καύσιμο ντίζελ, αλλά δυστυχώς και αυτές, κατά πληροφορία που διέρρευσε, ήταν κακώς τοποθετημένες στο υπόγειο, κατακλύστηκαν από τα νερά(;), έπαθαν εμπλοκή και άρχισε η υπερθέρμανση των εγκαταστάσεων.
Διότι, σε γενικές γραμμές, σε έναν αντιδραστήρα παραγωγής ενέργειας έχουμε τη σχάση, δηλαδή το «σπάσιμο» ενός βαρύ πυρήνα, όπως το ουράνιο-235, σε δύο μικρότερους πυρήνες, ενώ ταυτόχρονα απελευθερώνεται ενέργεια, αφού οι μάζες των δύο προϊόντων της σχάσης (μπορεί να προκύψουν ως και 90 διαφορετικά ζευγάρια) είναι μικρότερες συνολικά από τη μάζα του αρχικού πυρήνα. Η διαφορά τους έγινε ενέργεια. Το σπάσιμο επιτυγχάνεται με τον βομβαρδισμό του πυρήνα με νετρόνια ορισμένης ταχύτητας – ούτε πολύ μεγάλης ούτε πολύ μικρής.
Αυτά τα νετρόνια ονομάζονται «θερμικά νετρόνια». Εχουν την ικανότητα να εισχωρήσουν στον πυρήνα, δημιουργείται ουράνιο-236 για χιλιοστά του δισεκατομμυριοστού του δευτερολέπτου, προκαλούνται βίαιες ταλαντώσεις εκεί μέσα και τελικά προκύπτουν δύο νέοι πυρήνες και δύο έως τρία νετρόνια, όλα αυτά με ταχύτητες πολύ μεγάλες. Η ενέργεια που απελευθερώνεται κατά την καύση ενός μορίου υδρογονάνθρακα είναι το ένα εκατομμυριοστό της ενέργειας που απελευθερώνεται από έναν μόνο πυρήνα. Ή αλλιώς: από ένα κιλό ουρανίου, όταν αυτό υποστεί σχάση, απελευθερώνεται ενέργεια ίση με περίπου 23 εκατομμύρια κιλοβατώρες, αρκετή δηλαδή για να φωτίζει ένας παλιός λαμπτήρας των 100 W επί 30.000 χρόνια.

Μέσα στον αντιδραστήρα
Η γνωστή ως «αλυσιδωτή αντίδραση», που κρατάει σε λειτουργία τον αντιδραστήρα, με τη σειρά της κρατιέται… ζωντανή από τα δύο-τρία νετρόνια που μπορούν με τη σειρά τους να πυροδοτήσουν τη σχάση νέων πυρήνων. Αν αυτό δεν ελέγχεται, ακόμη και ένα γραμμάριο ουρανίου-235 μπορεί να απελευθερώσει απότομα ενέργεια ισοδύναμη με 20.000 τόνους εκρηκτικής ύλης ΤΝΤ. Τα νετρόνια που παράγονται έχουν μεγάλες και άρα ακατάλληλες ταχύτητες για καινούργιες σχάσεις. Πρέπει να συγκρουστούν όχι με πολύ μεγαλύτερης μάζας αντικείμενα, διότι θα αναπηδήσουν πάλι με ανεπιθύμητα μεγάλες ταχύτητες, αλλά με περίπου ανάλογης μάζας. Το κατάλληλο αυτό υλικό ονομάζεται επιβραδυντής και είναι συνήθως νερό. Βοηθάει να γίνουν οι απαραίτητες σχάσεις και επίσης να μη συλληφθούν από πυρήνες ουρανίου-238, γιατί αυτό είναι ένα γεγονός που δεν μας ωφελεί σε τίποτε.

Στη λεγόμενη καρδιά του αντιδραστήρα, εκτός από το καύσιμο, συνήθως ουράνιο, τοποθετούνται και οι ράβδοι ελέγχου, οι οποίες εισχωρούν λιγότερο ή περισσότερο στον χώρο αυτόν και είναι κατασκευασμένες από υλικό ικανό να απορροφά σε μεγάλο βαθμό νετρόνια, ελέγχοντας έτσι τον ρυθμό της αλυσιδωτής αντίδρασης. Η αντίδραση μπορεί να σταματήσει σε δευτερόλεπτα, αλλά το ραδιενεργό υλικό εξακολουθεί να δίνει θερμική ενέργεια για πολύ χρόνο, διότι έχουν παραχθεί διάφορα ραδιενεργά στοιχεία που συνεχίζουν να διασπώνται απελευθερώνοντας και θερμική ενέργεια. Αν λοιπόν δεν υπάρχει μηχανισμός να μεταφέρεται αυτή κάπου έξω, εξακολουθεί ο κίνδυνος υπερθέρμανσης και ανάφλεξης.

Στους αντιδραστήρες παραγωγής ενέργειας τη θερμότητα της αντίδρασης απορροφά νερό ή λιωμένο νάτριο σε κλειστό κύκλωμα (δεν έρχεται σε επαφή με το καύσιμο και τις ράβδους), το οποίο πηγαίνει σε άλλον λέβητα. Εκεί θερμαίνει πολύ έναν σωλήνα που μέσα του κυκλοφορεί άλλο νερό. Το νερό αυτό μετατρέπεται σε ατμό και κινεί έναν στρόβιλο για να παραχθεί ρεύμα. Τον ατμό τον οδηγούμε σε άλλο κύκλωμα ψυχρού νερού, τον συμπυκνώνουμε και ξαναπαίρνουμε το νερό. Αν σταματήσει η ροή του νερού που ψύχει τον ατμό, το όλο σύστημα συνεχίζει να θερμαίνεται και, όπως λένε, λιώνει την «καρδιά» του αντιδραστήρα, δηλαδή τον πυθμένα, το καύσιμο και τις ράβδους. Ετσι φθάνουμε υποθετικά, αλλά πολύ παραστατικά βέβαια, στο Σύνδρομο της Κίνας, δηλαδή από τις Ηνωμένες Πολιτείες λιώνοντας το έδαφος από κάτω ανοίγει (δήθεν) μια στοά που βγάζει στην Κίνα!

Κλειστού και ανοιχτού τύπου
Κανονικά θεωρείται ότι οι άνθρωποι του αντιδραστήρα έχουν σε περίπτωση βλάβης του συστήματος ψύξης το πολύ ένα εικοσιτετράωρο για να την αποκαταστήσουν προτού λιώσουν οι σωλήνες και αναμειχθούν ραδιενεργά υλικά με τον ατμό και όλα μαζί διαρρεύσουν στο περιβάλλον. Οπως έγινε στο Τσερνόμπιλ, που ήταν ανοιχτού τύπου αντιδραστήρας, και όλα βγήκαν με τη μία έξω. Ενώ στον κλειστού τύπου αντιδραστήρα υπάρχει ένα πολύ ανθεκτικό περίβλημα που κλείνει μέσα όλα τα επίμαχα μέρη. Μια πολύ λογική απορία είναι: «Γιατί τα συστήματα ψύξης του αντιδραστήρα να εξαρτώνται από το εξωτερικό ηλεκτρικό δίκτυο;». Δεν θα μπορούσαμε να παίρνουμε όλο το ηλεκτρικό ρεύμα της εγκατάστασης από αυτό που παράγει ο αντιδραστήρας; Η απάντηση είναι ότι δεν θέλουν να γίνεται έτσι, διότι ένα πρόβλημα στα κυκλώματα του εργοστασίου θα άφηνε αμέσως χωρίς ρεύμα το εργοστάσιο.
Και γιατί να μη λειτουργήσουν οι εφεδρικοί ντίζελ κινητήρες έστω και αν έχουν νερό γύρω τους; Εδώ υπάρχει μια απάντηση, χωρίς να είναι βέβαιο ότι αυτό συνέβη στην Ιαπωνία. Πάντως μπορεί να εργάζονται κανονικά, αλλά, λόγω άλλης βλάβης, το δίκτυο του αντιδραστήρα να μη δέχεται το ρεύμα που παράγουν και τότε οι κινητήρες να μη δουλεύουν σωστά. Στις αμερικανικές προδιαγραφές πάντως υπάρχει η πρόβλεψη εκτός από τις τύπου ντίζελ εφεδρείες να υπάρχουν και μπαταρίες. Ακούστηκε ότι προσπάθησαν να μεταφέρουν μπαταρίες και στο ιαπωνικό εργοστάσιο, αλλά δεν έχει γίνει ακόμη σαφές γιατί αυτό δεν δούλεψε.

Το αλάτι της καταστροφής

Το ότι έφθασαν να ρίχνουν βόριο (το οποίο χρησιμεύει ως επιβραδυντής των νετρονίων) και νερό από τη θάλασσα είναι πάντως μια κίνηση απελπισίας. Διότι κανονικά στις σωληνώσεις κυκλοφορεί αποσταγμένο νερό, χωρίς την παραμικρή δηλαδή πρόσμειξη. Τα άλατα του θαλασσινού νερού όχι μόνο απειλούν να φράξουν τις σωληνώσεις ή να αλλοιώσουν την απόδοση της ράβδου καυσίμου, αλλά μπορούν ακόμη, σε υψηλές θερμοκρασίες (όπως αυτές που έφθασαν να επικρατούν στους αντιδραστήρες της Φουκουσίμα), να διαβρώσουν ως και το ατσάλινο περίβλημα του αντιδραστήρα! Το κακό είναι ότι στην παλαιότερη σχεδίαση, όπου το νερό δεν κυκλοφορεί σε μεγάλη πίεση (2.250 psi), έχουμε αρκετή ανάμειξη του ατμού με ραδιενεργά υλικά. Ετσι φθάσαμε στο σημείο από την υπερθέρμανση να έχουμε διάσπαση του νερού σε οξυγόνο και υδρογόνο, ανάφλεξη του υδρογόνου και εκτίναξη μαζί με τα αέρια και πολλών από τα παλιά ραδιενεργά κατάλοιπα που είχαν συσσωρευθεί στον γερασμένο αντιδραστήρα. Και έτσι η κατάσταση έγινε ακόμη χειρότερη.

Ενας από τους εργάτες που ασχολούνται με το να «ηρεμήσουν» οι αντιδραστήρες εκμυστηρεύθηκε σε φίλο του ότι δεν τον νοιάζει και αν πεθάνει. Είναι όμως αρκετό αυτό;


ΟΙ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΕΣ ΚΑΙ ΠΩΣ ΤΙΣ ΜΕΤΡΑΜΕ

Σε σχέση με την υγεία μας, βασικό ρόλο παίζουν οι λεγόμενες ιονίζουσες ακτινοβολίες. Πρόκειται για τις ακτινοβολίες που διαθέτουν αρκετή ενέργεια ώστε να εξοστρακίζουν ηλεκτρόνια από τα άτομα και τα μόρια. Αυτό που μένει είναι θετικά φορτισμένο και ονομάζεται ιόν. Τα ραδιενεργά υλικά εκπέμπουν ιονίζουσες ακτινοβολίες όταν διασπώνται οι πυρήνες τους και αυτές είναι τριών ειδών: Αλφα, Βήτα και Γάμμα.

Η ραδιενέργεια ή αλλιώς η ισχύς μιας ραδιενεργού πηγής μετρείται σε Becquerel
1 Bq: Ενα γεγονός εκπομπής ακτινοβολίας ανά δευτερόλεπτο.
* Είναι πολύ μικρή μονάδα, γι’ αυτό χρησιμοποιούνται πολλαπλάσιά της:
1 kBq = 1.000 Bq, 1 MBq = 1.000.000 Bq, 1 GBq = 1.000.000.000 Bq

Μια πιο παλαιά μονάδα για τη μέτρηση της ραδιενέργειας είναι το Κιουρί (Curie)
1 Ci = 37.000 MBq
Πιο εύχρηστες είναι οι υποδιαιρέσεις του: millicurie, microcurie, nanocurie, picocurie. Οπου το καθένα είναι ίσο με το ένα χιλιοστό του προηγουμένου του.
Χρήσιμη σχέση: 1 Bq = 27 pCi

Χρόνος ημιζωής
Η ένταση της ακτινοβολίας από μια ραδιενεργό πηγή μειώνεται με την πάροδο του χρόνου. Αυτό σημαίνει ότι έχουμε λιγότερες διασπάσεις πυρήνων. Ημιζωή λοιπόν είναι ο χρόνος που περνάει ώσπου η ένταση της ακτινοβολίας να πέσει στο μισό. Για παράδειγμα, μια πηγή 50 Bq θα έχει φθάσει στα 25 Bq ύστερα από μια ημιζωή.

Δόση ακτινοβολίας
Οταν μια ιονίζουσα ακτινοβολία πέφτει στο ανθρώπινο σώμα, δίνει την ενέργειά της στους ιστούς και στα όργανα. Το ποσόν που απορροφάται από αυτά ανά μονάδα βάρους του ιστού ή του οργάνου εκφράζεται σε μονάδες που ονομάζονται gray (Gy). Δόση ενός gray είναι ισοδύναμη με ενέργεια ακτινοβολίας 1 Joule που απορροφάται ανά κιλό ιστού ή οργάνου του σώματος.

Rad
: Είναι μια πιο παλαιά μονάδα απορροφούμενης δόσης ακτινοβολίας και ισχύει:
1 Gy = 100 rads

Προσοχή: Ισες δόσεις από ακτινοβολίες διαφόρων τύπων δεν είναι το ίδιο επιβλαβείς. Η ακτινοβολία Αλφα είναι πιο βλαβερή από ό,τι οι ακτίνες Γάμμα. Για τον λόγο αυτόν υπάρχει μια μονάδα που δίνει την «ισοδύναμη δόση». Για κάθε δηλαδή ακτινοβολία υπάρχει και ένας συντελεστής και με αυτόν πολλαπλασιάζεις τη δόση που έχεις σε μονάδες Gy. Αυτή η μονάδα «ισοδύναμης δόσης» ονομάζεται Sievert.

1 Sv = 100 rem
1 rem = 10 mSv

Ενα Sievert είναι μεγάλη δόση. Η συνιστώμενη δόση για έναν χρόνο δεν πρέπει να ξεπερνά τα 5 mSv.
10 Sv: Κίνδυνος θανάτου από μια τέτοια δόση μέσα σε ημέρες ή εβδομάδες
1 Sv – 100 mSv: Κίνδυνος προσβολής από καρκίνο αργότερα

Science
ΒΗΜΑτοδότης
Σίβυλλα
Helios Kiosk