ההיסטוריה והגורמים לתאונה הגרעינית של פוקושימה

פוקושימה דוצ'י: נוף של Vulnerability

מפעל הכוח הגרעיני של פוקושימה דוצ'י, המופעל על ידי חברת החשמל של טוקיו (TEPCO), ממוקם על החוף השקט של מחוז Fukushima, כ-250 ק"מ צפונית מערבית לטוקיו, החל בשנת 1967, עם הראשון מבין שישה כורי מים רותחים (BWRs) נכנס לשירות מסחרי בשנת 1971.

הבסיס העיצובי של הצמח לאירועים סיסמיים הניח על גודל רעידת אדמה מקסימלי של כ- 8.0 וגובה צונאמי של עד 5.7 מטרים.הקיר המגן, בגובה 5.7 מטרים מעל פני הים, נועד לעמוד באירוע כזה.הנחה זו, כמו חקירות מאוחרות יותר חשפו, הייתה אופטימית מסוכנת.ההיסטוריה של האזור של רעידות אדמה תת-קרקעיות אדמה גדולות - כולל מדדי-סן-קו-סקוטי-סי.

רעידת אדמה של 3.0 מגהתרוס

בשעה 2:46 בשעה מקומית ב -11 במארס 2011, רעידת אדמה בגודל 9.0 מגה-תרוסט פגעה בחוף Sanriku, עם ספקטרום שלה כ 130 ק"מ ממזרח ל- Sendai. זה היה רעידת האדמה החזקה ביותר שנרשמה אי פעם ביפן, והרביעית החזקה ביותר בעולם מאז החל תיעוד הסיסמיולוגי המודרני.ה רעידת האדמה, שנקראה באופן רשמי רעידת האדמה המזרחית הגדולה, גרמה לסלע אלים שנמשכו במשך כמה דקות.

רעידת האדמה גרמה נזק משמעותי לרשת החשמל החיצונית, תוך גניבת שישה מקווי השידור של הצמח. גנרטורים דיזל חירום החלו באופן אוטומטי לספק כוח למערכת הקירור הקריטית. לתקופה קצרה, הצמח היה יציב.עם זאת, רעידת האדמה כבר יצרה קערה של פרצות.העיוות הקרקעי פגע צינורות תת קרקעיים ומבנים, ואובדן הכוח מחוץ לאתר התכוון שהצמח כבר היה תלוי לחלוטין במערכות הגיבוי של הצונאמי.

הגל שהשתלט על ההגנה

כ-41 דקות לאחר ההלם הראשי, הראשון של סדרה של גלי צונאמי ענק פגע קו החוף. שנוצר על ידי העקירה אנכית מסיבית של קרקעית הים לאורך התעלה היפנית, הגלים היו בניגוד לכל מה שהמעצבים של הצמח נחשבו. הגל הגדול ביותר ב-Fukushima Daiichi הגיע מעל 14 מטרים בגובה, בקלות שטף את הים 5.7 מטר ובתוך המבנים, טורבינות, חדרי מגורים, אזורי חירום ושדה.

יםווטר הציף את גנרטורי דיזל, משאבות המים החיוניות של השירות, ואת מערכות ההפצה החשמליות, מדגימה את יכולת הצמח להסיר חום ריקבון מהליבות הכור ובריכת דלק בילו.התחנת החשיכה הייתה כמעט מוחלטת.רק גנרטור אחד אווירי-אוויר אחד בכור 6 נשאר אופרות, אך לא ניתן היה לשתף אותו ביעילות בשל הרס של רשת ההפצה.

The Cascade of Core Meltdowns

ללא קירור, החום הדעיכה מהליבות הסגורות האחרונות גרם לטמפרטורות מים לעלות וללחץ כדי להגדיל במהירות.רמת המים בכלי לחץ הכור צנחה, חשיפת מכרסמים הדלק. ⁇ זירוקונון של מוטות הדלק החלה להחמצן באטמוספירה הקיטור, לייצר גז מימן בטמפרטורות אקספרסמיות גבוהות.

רצף האירועים התפתח במשך מספר ימים, לציון התקדמות מהירה ובלתי סלחנית:

• (FLT:0)Reactor 1:FLT:1 היתוך Core החל בתוך שעות של הצונאמי. עד 12 במרץ, ב-15:36, פיצוץ מימן שהופעל בקומה העליונה של בניין הכור, מפוצץ את הגג קלדינג ושחרור צונח של חומר רדיואקטיבי.הפיצוץ נגרם על ידי מימן כתוצאה מתגובה של צוותים שהועברו לרמות העליונות של הבניין היה בעיקר לחץ הדם.
• (FLT:0) Reactor 3:FLT:1 התפוצצות מימן דומה התרחשה ב-14 במרץ בשעה 1 ⁇ , פגיעה חמורה במבנה בניין הכור ופיזור פסולת.פיצוץ זה 11 עובדים ומאמץ תגובה מורכב נוסף.המיסה הליבה הייתה נרחבת, עם לחץ כבד מפרה את כלי הלחץ וגלישה על רצפת ההנעה.
• (FLT:0) Reactor 2:FLT:1 היתוך הליבה התרחש גם, אבל השלמות המכילה היה יותר מאתגר. A חשד כי הפרה של החזקת המכילה אפשרה שחרור של כמות משמעותית של מים רדיואקטיביים וגזים.חוסר התפוצצות מימן אינו מרמז על תוצאה פחות רצינית; נזק פנימי היה חמור, ודלפת מתמשכת של מים מזוהמים הייתה בעיה מתמשכת.
• (FLT:0)Reactor 4:Reactor 4:FLT:1) יחידה זו הייתה מודלק בעת רעידת האדמה, עם כל מוטות הדלק מאוחסנים בבריכה המבזבזת על הרצפה העליונה של בניין הכור.עם זאת, מימן שנוצר בכור 3 היגר באמצעות דוקטרמנטים משותפים בבניין הכור, שבו הוא צבר על 15 במרץ בשעה 18:00, פיצוץ מימן פגע קשות במבנה של כורה 4 פרצות דלקים, אך הוא המשיך להיות מחובר לכדי קשר עם זאת.

ממשלת יפן הכריזה על מצב חירום גרעיני ב-19:03 ב-11 במארס החלו צווי הפינוי לתושבים בתוך רדיוס דו-קרב באורך של 2 ק"מ, הורחבו מאוחר יותר ל-3 ק"מ, ואז 10 ק"מ, ובסופו של דבר לאזור של דבר היה אזור של 20 ק"מ.הפינוי היה מסובך על ידי האסון המתמשך: כבישים נפגעו, התקשורת הייתה משבשת, והציבור נותר ללא מידע ברור.

הסיבות למניעה: כשל מערכתי

אסון טבע כטריגר

הגורם המיידי של התאונה היה השילוב חסר תקדים של רעידת אדמה בגודל 9.0 וצונאמי שמחוץ לבסיס העיצוב של הצמח.קונצנזוס מדעי טוען כי רעידת האדמה עצמה לא גרמה נזק מבני קריטי במערכות בטיחות הכור.במקום זאת, היה זה ההצפה הכוללת של הצונאמי שנכה את כל שכבות כוח החירום והקירור.ה.האירוע הפגין "כישלון משותף" מעבר לגורם הסבירות להפסדים המרביים של הצמחיים שפשוט לא נועדו לגזע.

עיצוב והנדסת Vulnerabilities

(החקירה המקיפה של הוועדה העצמאית של יפן, הסוכנות לאנרגיה אטומית הבינלאומית (IAEA), ו-TEPCO עצמו חשף פרצות עיצוב עמוקות מושבות.גובה קרקעית הים התבסס על מודלים מיושנים של צונאמי ולא הועלתה למרות ראיות מדעיות מתעוררות של הריסות פוטנציאליות גדולות יותר.FLT:0 הדו"ח המקיף של IAEA על התאונהLTF הדגיש חולשה קריטית:

העיצוב של מארק I המשמש באתר עבור BWRs היו מגבלות ידועות: שולי לחץ עיצוב נמוכים ונפחים קטנים יותר של הכיבוי בהשוואה לעיצובים מאוחר יותר של דחיסה של תאונת דרכים, בניית לחץ יכול לאתגר את שלמות ההכללה, ומערכות האוורור לא היו קשה למנוע הצטברות מימן.מערכת החירום של כור ה- 1 אשר סמך על שסתום סוללות, לא היה מתפקד כאשר מערכות הגיבוי- DC לא היו מוגבלות.

לכידת ארגונית ושיקום

מעבר למפעל הפיזי, התאונה חשפה כשלים ארגוניים מערכתיים.הדיאטה הלאומית של ועדת החקירות הגרעיניות של יפן בתאונה עצמאית הגיעה למסקנה שהאסון היה "עובדה" ביסודו – תוצאה של התנגשות בין מפעיל הצמח, הרגולטורים והממשל.TEPCO הפחית באופן שיטתי את הסיכון הצונאמי, שלא היה מזלזל בעונשים מנוגדים כגון העלאת חומת הים או סלילת הגנרטורים הפנימיים של חוסר מחשבה על פני קבוצה בלתי תלויה.

סוכנות בטיחות גרעינית ותעשייתית (NISA), שהובלה במנדט הכפול של קידום אנרגיה גרעינית ושיקום בטיחותה, המופעלת תחת סכסוך טכסוך טבועה של עניין.לכידת רגולטורית זו משמעה כי אזהרות הושתקו וכיוונויות חירום לא הייתה מספיקה לחלוטין.

השלכות רחבות: ההשפעה האנושית והסביבתית

שחרור מכשירי רדיונוקלידים – בעיקר יוד-131, cesium-134, ו- cesium-137 – minateded Zones of Fukushima Province.FLT:0 The United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation (UNSCEAR)FLT:1 העריך כי השחרור האטמוספרי הכולל היה כ-10% מה-Rernoby, בעוד שההיקף של אוכלוסיות קשות נגרם לשיבוש המקומי.

• (FLT:0) הונאה ופירוק: מעל 150,000 אנשים פונו מאזור של 20 ק"מ ואזורים מזוהמים אחרים מעולם לא חזרו, בשל חששות מתמשכת, אובדן תשתיות חברתיות, וטרם טראומה פסיכולוגית מתמשכת.הפינוי עצמו הטיל קשיים חמורים על אוכלוסיות פגיעות, כולל חולים וזקנים, עם דיווחים הקשורים למוות ישירות של לחץ רפואי והפרעה רפואית.
• (FLT:0) השפעות בריאותיות: ⁇ FLT:1) המינון המיידי של קרינה לציבור היה מוגבל יחסית בגלל פינוי מהיר.לא התרחשו מקרים חמורים של מחלות קרינה בקרב תושבים, ואת הסיכון המוגבר של סרטן צפוי להיות קטן מדי כדי להיות מזוהה מבחינה אפידמיולוגית.עם זאת, ההשפעה הבריאות הנפשית - כולל חרדה, דיכאון, ושיעור התאבדות מוגבר בקרב אוכלוסיות קשישים עקורים - הייתה משמעותית עבודה, למרות שעדיין לא הייתה קשורה לדלקת ריאות, אם כי היא בעלת השפעה של שישה עובדים, אם כי הם היו בסיכון גבוה יותר, אם כי הם גורמים לסרטן.
• (FLT:0) זיהום סביבתי: ⁇ FLT:1 Cesium-137, עם מחצית חיים של כ-30 שנים, נשאר גוש ארוך טווח של אדמה ויערות. מאמצי דקוניום אישרו את שיעור המינון המנופח באזורי מגורים, אך האחסון של אדמה ופסולת הוסר הפך לאתגר לוגיסטי מונומנטלי מובהק של שחרור המים המזוהמים, כולל שחרור IMSDIMSIMS, לאחר 2023, החל מתנאי בטיחותיים.
• יובל: [ה]הנטל הכלכלי הכולל הוא עצום.TEPCO היה למעשה לאומי, והממשלה היפנית העריכה את העלות הכוללת - כולל פירוק, פיצוי ודה-הפחת - ביותר מ-22 טריליון יואן (כ-200 מיליארד דולר) את ההשבתה של כל הכור הגרעיני לבדיקה בטיחותית, ולאחר מכן הפחתת תקנות האנרגיה הדרמטית של יפן, לפני עלייתה של כמעט לפחמות גזים משמעותית, לפני עלייתה של 40% מהדלקים.

אתגר ההשמצה: A Multi-Decade Endeavor

קביעת ארבעת הכורים שנפגעו היא אתגר הנדסי חסר תקדים, צפוי לקחת 30-40 שנים או יותר.המשימה המרכזית היא רצף של פסולת דלק מלוטין מכורי 1, 2, ו 3 - תערובת של דלק, ז'רקוניום קלדינג, וחומרים מבניים אשר מוצקו לתוך מסה מאוד.

ניהול המים המזוהמים נותר בעיה קריטית ובלתי פתורה.מים קרקעיים רואים כל הזמן לתוך המרתף הכור ומערבבים עם מים קירור המשמשים כדי לשמור על ההריסות מגניבות.נכון ל-2023, מעל 1.3 מיליון מ"ק של מים מזוהמים - מספיק למלא 500 בריכות שחייה בגודל אולימפי - נשמרו בטנקים זמניים.

בריכות הדלק המבוזבזות בכורות 1 עד 4 עדיין מכילות כמויות גדולות של דלק מובזבז.לסלק דלק מהאגב הכור 3 שנפגע הושלם בשנת 2021 לאחר שנים של תכנון, אבל בריכות בכורות 1, 2, ו-4 נותרו להיות מרוקן.הפרק הסופי של מבני הכור ידרוש הנדסה חדשנית כדי למנוע מהדורות נוספות של אבק רדיואקטיבי והריסות.

רפורמות בטיחות גלובלית ונוף הגרעין

לתאונה של פוקושימה הייתה השפעה עמוקה על תוכניות כוח גרעיניות ברחבי העולם.ביפן, כל הכורים הנותרים נסגרו בהדרגה לסקירות בטיחות, ורשות הרגולציה הגרעינית העצמאית (NRA) הוקמה בשנת 2012 כדי לאכוף סטנדרטים בטיחותיים נוקשים יותר. כמה כורים החלים מאז החל מחדש תחת הסטנדרטים האלה, אך התנגדות ציבורית נותרה גבוהה, וחלוק החשמל הגרעיני לא התאושש לרמות קודמות של חשמל גרעיני.

מבחינה גלובלית, התגובה הייתה מגוונת.גרמניה האיצה את ה-FLT:0EnergiewendeFeloLT:1 והחליטה להזיז כוח גרעיני לחלוטין, תהליך שהושלם באפריל 2023. שוויץ ובלגיה אישר מחדש תוכניות לצאת מעצמה גרעינית. France, בריטניה וארצות הברית שמרו על תוכניות הגרעין שלהן, אך יישמו "מבחנים מתוחים" כדי להעריך מחדש את היציבות נגד אירועים טבעיים.

סין ודרום קוריאה, הן עם תוכניות ההרחבה הגרעינית השאפתניות, ערכו ביקורות משלהם ושידרוגים מיושמים המבוססים על שיעורי Fukushima. השימוש בערכת בטיחות פרוביביליסטית גדל ברחבי העולם, ותוכניות ניהול תאונות חמורות התחזקו.כורים רבים ברחבי העולם עיצבו משאבות ניידות נוספות, סוללות ומערכות אוורור קשיחות שנועדו להתמודד עם תחנת שחורה ממושכת.

שיעור סיום והדרך קדימה

Fukushima הדגיש מספר שיעורים קריטיים עבור תעשיית הגרעין, ולניהול של מערכות טכנולוגיות מורכבות.הערכת בטיחות פרובביליסטית חייבת לשקול באופן מציאותי אירועים נדירים, גבוהים מאוד, אשר יכולים במקביל להשבית מספר רב של שכבות של הגנה. תרבות בטיחות חזקה המעודדת שאלות ותקשורת כלפי מעלה חיונית לאתגר את הלכידות הארגונית.

התאונה גם העלתה מחקר בעיצובים מתקדמים של כור המשלבים תכונות בטיחות פאסיביות – מערכות שדורשות שום פעולה ממפעיל או כוח חיצוני לשמירה על קירור במשך ימים או שבועות. כורים מודולריים קטנים (SMRs) ודור IV מדגישות יותר ויותר מנגנוני בטיחות טבועה שעלולים למנוע תרחיש דמוי Fukushima.החוויה עשויה לתרום לפיתוח טכנולוגיות גרעיניות בטוחות יותר, אפילו כוויכוח העולמי על תפקידה של האנרגיה הגרעינית בטיפול באקלים ממשיך.

הממד האנושי נשאר מרכזי.קהילות של פוטבה, אוקמה, ועיירות שכנות אחרות עברו שנים של עקירה וחוסר ודאות.שיקום פרנסתם, שימור המורשת שלהן, ולהבטיח תקשורת שקופה על סיכונים רדיואקטיביים היא יסודית לתהליך ההתאוששות.

מסקנה

התאונה הגרעינית של פוקושימה הייתה אסון בלתי נמנע, שהופעל באירוע טבעי חסר תקדים שנצל את פרצות החבוי עמוק בעיצוב, תרבות ארגונית, וראייה רגולטורית.השקית של ההתמוססות הליבה, הפיצוצים המימן והפרסום הרדיולוגיים הותירו סימן קבוע על האזור ועל תקני בטיחות גרעינית גלובליים.