Tájékoztató a Fukushima I (Dai-ichi) atomerű balesetről

A TEPCO (Tokyo Electric Company) által üzemeltetett erőmű összesen hat darab, úgynevezett forralóvizes típusú atomreaktorból, azaz reaktorblokkból áll, melyek két csoportban, a tengerparttal párhuzamos épületsort alkotva helyezkednek el. A természeti katasztrófa időpontjában a 4-5-6-os blokkokat időszakos, tervezett karbantartási munkálatok miatt leállították, a működő blokkokat pedig az automatikus reaktorvédelmi rendszer a földrengést észlelve azonnal leállította.

Normál leállás esetén a maghasadás során keletkezett hasadvány-termékek radioaktív bomlásának tulajdonítható, és a névleges teljesítmény néhány százalékát kitevő visszamaradó hőmennyiség elvezetését a külső villamoshálózatra kapcsolt normál üzemi hűtőrendszer biztosítja. Mivel a földrengés következtében az erőmű külső áramellátása is megszakadt, ezt a funkciót a vészhelyzeti hűtőrendszerek vették át, melyek áramellátását a tartalék akkumulátorok, valamint vészhelyzeti dízelgenerátorok részben biztosították is mindaddig, amíg a földrengést követő szökőár ez utóbbiakat is megrongálta, illetve az akkumulátorok mintegy 8 órás működés után le nem merültek. A természeti katasztrófa okozta pusztítás azt is lehetetlenné tette, hogy a megrongálódott berendezések pótlását biztosítsák.

A hűtés nélkül maradt 1-es és 3-as reaktorokban a fűtőelemek túlhevültek, és feltételezések szerint mindegyik blokkban, de a 2-es blokk reaktorában nagy valószínűséggel, részleges zónaolvadás következett be. A fokozott gőz és hidrogénképződés miatt megemelkedett nyomás a hermetikus burkolatban robbanásveszélyhez vezetett, melynek elhárítását korlátozott mértékű radioaktív kibocsátással is járó, úgynevezett gőzlefúvatásos nyomáscsökkentéssel kísérelték meg először az 1-es, majd később a 3-as blokkon is. A 2-es blokkon ezt a szeleprendszer megrongálódása nem tette lehetővé. A reaktorokban részben szárazra került és túlhevült fűtőelem rudak cirkónium burkolata oxidálódva (vagyis oxigént elvonva a vízgőzből) hidrogén felszabaduláshoz vezetett, mely a lefúvatás során a levegő oxigénjével érintkezve robbanáshoz vezetett, komoly kárt okozva mindkét reaktorcsarnok szerkezetében. A reaktorokat kívülről övező biztonsági burkolat hermetikussága azonban vélhetően nem sérült meg a robbanás következtében. A vészhelyzeti hűtőrendszer átmeneti teljes leállása miatt órákra hűtés nélkül maradt és szárazra futott 2-es blokk hermetikus burkolatán belül később bekövetkezett hasonló eredetű robbanás viszont minden bizonnyal a hermetikus burkolat kismértékű rongálódását is okozhatta, melyen keresztül radioaktív szennyeződés kerülhetett ki a környezetébe.

A 4-es blokkban, a karbantartási leállás részeként, az elhasznált fűtőelemeket már korábban átrakták a reaktorcsarnok felső szintjén található kiégett fűtőelem pihentető medencébe. A medence elégtelenné vált hűtésének betudható fokozott gőzképződés a vízszint csökkenését, hidrogénrobbanást, tüzeket, s mivel a pihentető medence a hermetikus burkolaton kívül van elhelyezve, az előzőeknél jelentősen nagyobb mértékű, nem szabályozott radioaktív kibocsátást eredményezett. Elsősorban a balesetet követő első héten az összes többi blokk fűtőelem pihentető medencéiben is jelentkeztek az elégtelen hűtésre utaló problémák, melyek oka – legalábbis részben – az 1-4 blokki robbanások okozta sérülések lehetett. Az 1-es és 3-as blokki robbanást követő radioaktív kibocsátásban ugyancsak feltételezhető a pihentető medencék érintettsége is.

Az egyes reaktorok állapota és azok környezeti hatásai alapján a japán hatóság március 18-án a balesetet a hétfokozatú Nemzetközi Nukleáris Esemény Skála (INES) szerint az 1–3-as blokkok esetében 5-ös (környezeti hatással bíró baleset), a 4-es blokkra vonatkoztatva pedig 3-as (súlyos üzemzavar) súlyosságúnak minősítette.

A sugárzás egészségügyi következményeinek megelőzése érdekében a hatóság március 11-én este elrendelte az erőmű közvetlen (2–3 km-es) környezetében élő lakosság kimenekítését**, melyet a helyzet súlyosbodása miatt 12-én 20 km-re terjesztettek ki (kb. 170 000 személy), a 20 és 30 km-közötti zónában élők védelmét szolgáló baleset-elhárítási intézkedésként pedig javasolták az elzárkóztatást*. A részletes környezeti sugárzási mérési eredmények ismeretében, a következő két hétben több alkalommal született javaslat a kimenekítési zóna határainak finomítására, valamint a radioaktív kibocsátások miatt egyes területeken az elzárkóztatás ismételt elrendelésére. Ennek tükrében március 25-én a hatóságok ugyan nem rendelték el, de javasolták a 20-30 km közötti zónában lakóknak, hogy hagyják el otthonaikat. Március 16-án elrendelték a kimenekített lakosság számára a jódtabletták kiosztását, a jódprofilaxis*** alkalmazását azonban csak nyomatékosan javasolták az érintetteknek, de kötelező jellegű elrendelésre nem került sor.

*Elzárkóztatás: a balesetet követő korai időszak olyan elsődleges lakosságvédelmi intézkedése (beavatkozás), melynek bevezetése akkor indokolt, ha az általa 2 nap alatt elkerülhető sugárdózis nagysága eléri vagy meghaladja a 10 mSv-t.

**Kimenekítés: a korai időszak olyan elsődleges lakosságvédelmi intézkedése, melynek elrendelése akkor indokolt, ha alkalmazásával az 1 hét alatt elkerülhető sugárdózis nagysága eléri vagy meghaladja az 50 mSv-t.

***Jód-profilaxis: a radioaktív jódfelvétel megelőzése vagy csökkentése érdekében a napi természetes jódszükséglet mintegy ezerszeresét kitevő (mintegy 100 mg) természetes jód bevételével a pajzsmirigy telítése, és ez által a további jódfelvétel átmeneti megakadályozása. Elrendelése akkor indokolt, ha alkalmazásával a korlátozott radiojód felvétellel elkerülhető pajzsmirigy dózis eléri vagy meghaladja a 100 mSv-t.
Kisebb dózisértékek esetén a jódprofilaxis nem javallt, sőt kifejezetten ellenzett, mert esetenként előforduló súlyos mellékhatásaiból (pl. jód-allergia) eredő kockázat nagyobb, mint az alkalmazásától várható előnyök.

A baleset elhárítási munkákban, illetve a baleset következményeinek felszámolásában résztvevők (erőművi dolgozók, tűzoltók, katonák, polgári védelmi alakulatok tagjai, speciális szakfeladatok végzésével megbízott egyéb cégek és szervezetek dolgozói stb.) változó mértékű, de a normál időszaki sugárexpozíciót mindenképpen meghaladó nagyságú sugárterhelésnek vannak kitéve, melynek megengedett maximális mértékét az ún. veszélyhelyzeti dóziskorlát szabályozza. Ennek jogszabályba foglalt értéke egy eseményhez kötődően 100 mSv, azonban élet- és nagy értékű vagyonmentési, valamint a helyzet súlyosbodásával fenyegető helyzet elhárítására irányuló feladatok esetén ez 250 mSv-re növelhető. Tekintettel a helyzet kritikus voltára, a japán sugárvédelmi hatóság a baleset első napjaiban 250 mSv-re növelte a veszélyhelyzeti dóziskorlátot. Egyes nagyobb kibocsátásoknál – legutóbb március 23-án – a dózisteljesítmény olyan magasra szökött a létesítményen belül, hogy a dolgozókat átmenetileg ki kellett menekíteni. Hiteles források szerint a baleset első három hetében összesen 21 dolgozó szenvedett 100 mSv-t meghaladó, de a megengedett szintet meg nem haladó mértékű (max 180 mSv) egésztest-dózist. Közülük hárman szenvedtek jelentős mértékű helyi sugárexpozíciót, amikor a 2-es blokki turbinacsarnok ellenőrzésekor a padlózaton lévő víztócsába nem megfelelő védőöltözetben belegázolva, a nagy aktivitású víz bejutott a cipőjükbe, melynek következtében a lábfej bőrét 2-3 Gy (Sv) sugárdózis érte. Mindhárom dolgozót kórházba szállították megfigyelés céljából, de miután nem jelentkeztek a bőr sugársérülésére utaló elsődleges jelek (vagyis a bőr által elszenvedett sugárdózis nem érte el a bőrpír kialakulásához szükséges – átlagosan 3 Gy – küszöbdózist), két nap után haza engedték őket. Ami az egyéb, nem sugaras sérüléseket illeti, az 1-es blokki robbanásnál négy munkás sérült meg, három további pedig egyéb baleset-elhárítási tevékenység közben. A nagyobb, 3-as blokki robbanásnak 6 halálos áldozata (a japán hadsereg sugárvédelmi alakulatának katonái) és 11 sérültje volt.

A baleset-elhárítási tevékenység egyik fő iránya a kritikus szintű zónaolvadás elkerülése és a hermetikusságot veszélyeztető egyéb fellépő események elhárítása, vagyis a reaktorok elégséges szintű hűtésének biztosítása. Ezt a helyszínre szállított nagy teljesítményű mobil szivattyúk segítségével többnyire sikerült is biztosítani tengervíznek, újabban pedig édesvíznek a reaktorba és a hermetikus burkolaton belüli térbe történő befecskendezésével. A súlyosan megrongálódott reaktorcsarnokokban lévő pihentető medencékbe a vizet helikopterről, nagy teljesítményű tűzoltó fecskendőkkel, rendőrségi vízágyúkkal, illetve magassági betonadagoló gépekkel juttatták, illetve juttatják el. Mindezek eredményeként mostanra sikerült mindegyik medencében helyreállítani a vízszintet és stabilizálni a medencék hőmérsékletét. A tevékenység másik fő iránya a létesítmény áramellátásának biztosítása. Ennek első fázisaként kiépítésre került egy ideiglenes vezeték, mely az erőmű hálózatát egy közeli, működő távvezetékkel köti össze. Március 20-tól fokozatosan állítják helyre a belső elektromos hálózatot, s bár ennek eredményeként egyre több helyen van már áram, azonban a normálüzemi hűtőrendszerek csatlakoztatására csak a belső hálózat ellenőrzése és a szükséges javítások elvégzése után kerülhet sor. Ennek megtörténtéig a reaktorok vészhelyzeti hűtését továbbra is az ideiglenes szivattyúkkal történő befecskendezéssel kell biztosítani. A helyszíni munkák harmadik fő irányát a szerkezeti elemek sérülésének kezelése, és az ebből eredő további súlyos környezetszennyeződés megelőzése képezi.

A baleset-elhárítási erőfeszítések sikereként könyvelhető el, hogy nagyobb mérvű környezeti dózisteljesítmény növekedéssel járó kibocsátás március 19-én reggel volt utoljára, mely azonban az élénk dél-keleti szélnek köszönhetően jelentős sugárszennyeződés alakult ki az erőműtől nyugatra, észak-nyugatra eső, viszonylag távol eső (60-80 km) területeken is. Március 22-től a sugárzás jóval alacsonyabb szinten, de a megszokott háttérsugárzási értéket (a térségben ez 30 nSv/h, Magyarországon pedig 80-100 nSv/h) mintegy százszorosan meghaladva, stabilizálódni látszik. Az azóta észlelt néhány kisebb ingadozást is figyelembe véve mindez arra utal, hogy a legjelentősebb kibocsátások a földrengést követő első néhány napban történtek, és a jelenleg mérhető dózisteljesítmény szinteknek immáron egyre nagyobb jelentőségű összetevője a korábbi kihullásokból származó talajfelszíni szennyeződés, az ún. „ground shine". Annak ellenére azonban, hogy a további robbanások és katasztrofális kibocsátások kockázata mostanra jelentősen csökkent, az illetékes helyi hatóságok és a Nemzetközi Atomenergia Ügynökség (NAÜ) napi helyzetértékelései alapján a helyzet továbbra is rendkívül súlyos. Ezt jelzi egyebek mellett a turbinacsarnokokban és az azokkal összeköttetésben levő kábelcsatornákban talált víz esetenként rendkívül nagy aktivitásszintje és felszíni dózisteljesítménye (a 2-es blokk esetében > 1 Sv/óra), továbbá a kábelcsatorna aknájának alján április 2-án felfedezett mintegy 20 cm széles repedés, melyen keresztül a víz közvetlenül az óceánba szivárog.

A környezet radioaktív szennyeződése

A kibocsátott radioaktivitás izotóp összetételét, és az alkotóelemek egymás közti részarányát számos tényező befolyásolja. Közülük a hasadványtermékek (leányelemek) keletkezett mennyisége (hasadási hozama), valamint azok illékonysága meghatározó jelentőséggel bír. Kibocsátással járó reaktorbaleset esetén először a radioaktív nemesgázok távoznak, ezeket követi az egyik legnagyobb hasadási hozammal bíró és egyben illékony jód és jóddá alakuló rövid felezési idejű radioaktív elemek, mint a tellur. A maghasadási reakcióban szintén tekintélyes mennyiségben keletkező cézium izotópok illékonysága is jelentősen megnő a magas kibocsátási hőmérsékleten. Mindezekből adódóan, a nukleáris baleseti kibocsátások két domináló, de semmiképpen nem kizárólagos radioaktív eleme a jód (elsősorban I-131) és a cézium (Cs-134 és Cs-137). Mivel radioaktív bomlása során mindkét elem béta és gammasugárzást is kibocsát, potenciális egészségkárosító szerepük külső és belső sugárforrásként, továbbá testfelületi szennyezőként is igen jelentős. A baleset korai szakában rendszerint a jód okozza a nagyobb problémát, azonban nyolcnapos felezési idejéből adódóan viszonylag hamar (két-három hónap múltán) lebomlik. Harminc éves felezési idejével viszont a Cs-137 tekinthető a legjelentősebb hosszabb távú kockázati tényezőnek.

Dozimetriai és sugárvédelmi mértékegységek.

Aktivitás: egy sugárzó anyag aktivitását a benne másodpercenként elbomló instabil atommagok számával jellemezzük, melynek SI mértékegysége a bequerel (Bq; 1 Bq = 1 bomlás/másodperc). Aktivitáskoncentrációnak nevezzük a radioaktív anyagok egységnyi közegben jelen levő aktivitását (Bq/m3 levegőben, Bq/m2 vagy Bq/cm2 felszíneken).

Expozíció (besugárzási dózis): a sugárvédelemben kétféle definíciója használatos. Köznapi értelmezésben valamilyen hatásnak kitett állapotot jelöl. A tudományos definíció szerint a foton sugárzás hatására 1 kg levegőben keletkező töltések összessége, melynek SI mértékegysége a coulomb per kilogramm (C/kg). Korábbi mértékegysége a röntgen (R; 1R = 2,58 x 10-4 C).

Elnyelt dózis (D): bármely anyag egységnyi tömegében elnyelődött energia, melynek SI mértékegysége a gray (Gy; 1 Gy = 1 J/kg). Dózisteljesítmény, dózisráta, dózisintenzitás: Egységnyi időre eső besugárzási vagy elnyelt dózis.

Egyenérték dózis: a különböző sugárzásfajták azonos elnyelt dózisainak biológiai károsító hatása jelentősen mértékben különbözhet. Ennek áthidalására egy olyan dozimetriai mértékegységre volt szükség, melynek alapja a sugárzás által okozott biológiai károsodás. Az egyenérték dózis egyik tényezője az elnyelt dózis (D), szorozva az adott sugárzás biológiai hatékonyságát kifejező ún. sugárzási súlytényezővel. SI mértékegysége a sievert (Sv; 1 Sv = 1 J/kg). A szervezetbe került radioizotópoktól származó egyenérték dózist lekötött egyenérték dózisnak nevezzük.

Effektív dózis: az emberi test összes szövetére vagy szervére vonatkozó, azok sugárérzékenységének megfelelő szöveti súlytényezővel súlyozott egyenérték dózisok összege. SI mértékegysége ugyancsak a sievert (Sv).

A Fukushima-1 (Dai-ichi) atomerőmű területén, többségében a telephely határvonala mentén telepített mérőállomások, folyamatosan rögzítik a környezeti gamma dózisteljesítmény-adatokat (1. ábra).

Az 1. ábra tanúsága szerint az első néhány nap drámai eseményeihez (robbanások, tüzek, füst és gőzpára) köthető az eddigi radioaktív kibocsátás nagyobb része is, melynek eredményeként a létesítmény határán (az ábrán kék színnel jelzett főkapu, mely 1 km-re van a reaktor épületektől) egy-egy eseményhez kötődően rövid időszakokra ugrásszerűen megemelkedett a dózisteljesítmény. Március 15–16-án esetenként elérte, vagy meg is haladta a 10 mSv/h értéket. A sérült 3-as blokk mellett pedig rövid ideig veszélyes szintű, 400 mSv/h értéket is mértek, ami a dolgozók azonnali kimenekítését is szükségessé tette. Március 16-a óta a telephelyi dózisteljesítmény szint egyenletesen csökken, melyre csak átmeneti hatást gyakoroltak a soron következő kisebb kibocsátások. A hónap végén a telephelyi dózisteljesítmény átlagos szintje 100 μSv/h volt.

A telephelyen kívüli dózisteljesítmény szintek becsült és valós értékeit mutatja két időpontban (március 15 és 30) a 2. ábra, összehasonlítási lehetőséget is nyújtva az 1986-os csernobili balesetnél mért adatokkal.

A becsült és mért dózisteljesítmény szintek között esetenként tapasztalható különbség az aktuális meteorológiai körülmények (szélirány, szélsebesség, csapadék, stb.) módosító hatásának tulajdonítható. Az első napokban kibocsátott szennyeződés nagyrészt az óceán felé, és kisebb mértékben déli irányba vonult, átmeneti dózisteljesítmény növekedést és radioaktív kihullást eredményezve még a mintegy 200 km-re eső Tokióban is. A későbbi kibocsátások viszont elsősorban az észak-nyugati, nyugati irányba eső területeken okoztak helyenként igen jelentős mértékű szennyeződést.

A rendszeres és kiterjedt radiológiai mérések tanúsága szerint az erőmű 30–60 km-es körzetében a I-131 aktivitáskoncentrációja néhány megyében olyan magas értéket ért el a környezetben, hogy egyes élelmiszerekben átmenetileg meghaladta a nukleáris balesetekre vonatkozó fogyaszthatósági határértékeket*. Emiatt számos településen kellett elrendelni részleges vagy teljes fogyasztási és forgalmazási korlátozást az ivóvízre, tejre, friss húsárukra, továbbá szabadtéri termesztésű zöldségfélékre (spenót, spárga, saláta, retek, zöldhagyma, káposztafélék stb.). Az ivóvíz fogyasztási korlátozásokat mostanra nagyrészt feloldották, mindössze néhány településen vannak részleges korlátozások érvényben (pl. ivóvíz fogyasztási korlátozás csecsemők és gyermekek számára). A jód mellett a Cs-134 és Cs-137 aktivitáskoncentrációja is emelkedett az ivóvízben, de mindenütt belül maradt a fogyaszthatósági határértékeken.

*Fogyaszthatósági határérték: a nukleáris balesetekre vonatkozóan különböző élelmiszerekre megállapított fogyaszthatósági határértékeket a 3954/87 Euratom és a 12/1998 sz. EüM rendelet az alábbiakban szabályozza.

A Nemzetközi Atomenergia Ügynökség tájékoztatója szerint március 30-án a kiülepedett I-131 aktivitás 2,5 – 240 Bq/m2 , a Cs-137 pedig 3-57 Bq/m2 határértékek között volt mérhető 8 megyében (prefektúrában). Tokióban mindkét izotóp aktivitásszintje 30 Bq/m2-nél kisebb volt.

Az utóbbi néhány napban az erőmű körzetéből vett tengervíz minták jód és cézium aktivitáskoncentrációja jelentősen emelkedett, feltehetően nagyrészt a 2-es blokki kábelakna repedésen keresztüli szivárgás következtében. Aggodalomra adott okot továbbá az, hogy a telephelyen vett talajmintákból kis mennyiségben bár, de plutóniumot is sikerült kimutatni. Eredetét illetően a vélemények megoszlanak, azonban a radionuklid összetétel alapján nem kizárt az sem, hogy – legalább részben – a korábbi légköri atomkísérletek maradványa.

A baleset során a légkörbe kijutott radioaktív szennyeződés március utolsó hetére szétterült az északi féltekén, és érzékeny mérőműszerekkel a jódot mindenütt, a céziumot pedig több helyen sikerült kimutatni. A világszerte végzett I-131 és Cs-137 mérési eredményekre alapozott becslések szerint kibocsátásuk nagyságrendje elérhette az 1986-os csernobili balesetnél tapasztalt értékek kétharmadát. Ezzel kapcsolatban azonban meg kell jegyezni, hogy ez utóbbinál a reaktorban moderátorként alkalmazott grafit égése miatt egyéb radioaktív elemek is tetemes mennyiségben jutottak ki a légkörbe.

Az Országos Atomenergia Hivatal március 31-i tájékoztatója szerint hazánkban „számos intézmény ellenőrzi koordináltan a levegő radioaktív összetevőit. A mintavétel speciális berendezéseken történik, melyek hosszú időn, napokon keresztül szívják át a környezetből a levegőt erre a célra készített szűrőkön. A szűrőket ezután kiveszik a berendezésekből és szintén hosszú mérési idővel, érzékeny detektorral mérik a mintából érkező sugárzást. A jelenleg mért jód-131 aktivitás-koncentráció értékek meghaladták az érzékenységi határt, ám mértékük nem haladja meg a hazánkban az orvosi diagnosztikai célú jód izotópok gyártásából és felhasználásából alkalmanként mérhető értéket. Az ilyen mértékű sugárzás semmilyen kockázattal nem jár sem az emberekre, sem a környezetre nézve. Ezt alátámasztják az országos környezeti sugárzás-ellenőrző rendszer dózisteljesítmény adatai is, amelyeken semmilyen mértékű emelkedés nem tapasztalható." A jellemző értékként mért néhány száz mikrobequerel/m3-es érték azt jelenti, hogy egymillió köbméter levegőben következik be másodpercenként ennyi, jódtól származó radioaktív bomlási esemény.

Hivatkozások:

http://www.haea.gov.hu/web/v2/portal.nsf/hirek_havi_hu?OpenView&ExpandView&Count=200

http://www.osski.hu/info/ksv/ksv.html

http://www.tepco.co.jp/en/nu/monitoring/index-e.html

http://www.mext.go.jp/english/

http://www.iaea.org/newscenter/news/tsunamiupdate01.html

http://en.wikipedia.org/wiki/Fukushima_I_nuclear_accidents

http://www.isis-online.org/uploads/isis-reports/documents/Accident_Sequence_Fukushima_31March2011.pdf

http://en.wikipedia.org/wiki/File:Fukushima7.png