Jak se vyvíjí radiační situace ve Fukušimě a okolí
Vladimír Wagner
Ačkoliv naměřená data o radiační situaci jsou japonskými úřady i mezinárodními organizacemi zveřejňována průběžně, vyšlo v minulých dnech několik jejich souhrnných přehledů. Ty nám umožňují si udělat poměrně realistickou představu o vývoji situace a pokusit se i o nějaké úvahy o budoucím vývoji. Článek navazuje na předchozí dva, které za zabývaly vývojem událostí v jaderné elektrárně Fukušima I, jejich dopady a tedy i radiací. Stejně jako v předchozích článcích musím upozornit, že mé znalosti jsou omezené a proto prosím nejen kolegy, kteří se intenzivněji zabývají dozimetrií, aby údaje doplnily a případně korigovaly mé chybné či nepřesné názory. Pod minulými texty se v diskuzi objevila řada velice zajímavých informací.
Než se budeme věnovat jednotlivým oblastem, připomenul bych, že v současné době jsou největším problémem krátkodobé izotopy, které mají právě díky svému rychlému rozpadu vysokou aktivitu. Jedná se zvláště o jod 131, který má poločas rozpadu 8 dní a za tu dobu tak radioaktivita daná tímto izotopem klesne na polovinu. Z dlouhodobějšího hlediska bude významné cesium 137, které má poločas rozpadu 30 let. K současné radioaktivitě přispívá málo, ale jeho význam poroste v dlouhodobějším horizontu.
Vodní zdroje pro obyvatelstvo
Velice důležitým úkolem během takové události je sledování zdrojů pitné vody pro obyvatelstvo. V tomto případě se měří radioaktivita v jednotkách Becqurel na kilogram, přičemž počet Becquerelů znamená počet rozpadů námi měřeného izotopu v kilogramu vody za sekundu. Používá se i vyjádření na litr a protože hmotnost jednoho litru vody je jeden kilogram, jsou tyto jednotky v případě vody stejné. Pro vodárenství jsou v Japonsku nastaveny pro dlouhodobé pití dvě důležité limity pro obsah radioaktivního jodu 131. První je limita pro používání vody dospělými, která je 300 Bq/kg. Přísnější pak platí pro kojence, která je 100 Bq/kg.
Obsah radioaktivního jodu 131 ve zdrojích vod v Tokiu překročil
limitu pro kojence pouze ve dvou dnech.
Pokud
se podíváme na situací v Tokiu, kde je velký počet obyvatel, tak hodnoty
limity pro dospělé nebyly překročeny v žádném z vodních zdrojů, které
je zásobují pitnou vodou. Limita pro kojence byla překročena během dvou dnů,
kdy dosáhla aktivita litru vody zhruba 200 Bq. Jednalo se o dny
Obsah radioaktivního
jodu 131 ve zdrojích vody v perfektuře vzdálenějších od Fukušimy (Čiba).
Podobná situace byla i v perfektuře Čiba, kde také nebyla překročena mezní hodnota pro dospělé obyvatelé, ale v několika případech, ovšem jen na jeden den, byla překročena mez pro využití vody pro kojence.
Horší situace byla v perfekturách blíže k elektrárně (Tochigi, Ibaraki) a zvláště v samotné perfektuře Fukušima, ve které se nachází elektrárna i evakuační zóna. Tam byla překročena na pár dní mez i pro dospělé a překročení meze pro kojence bylo dlouhodobější. To byl jeden z důvodů, proč japonské úřady vyhlásily nepovinou evakuaci i z pásma mezi dvacátým a třicátým kilometrem vzdálenosti od Fukušimy I. Kromě zvýšené hladiny radiace, kterou budeme diskutovat v další části článku, tam byl problém se zásobováním vodou a potravinami. I v této perfektuře se však situace postupně zlepšuje. Přesto však, i když byla všechna omezení na využívání pitné vody 31. března odvolána v okolních perfekturách, pro města a vesnice samotné Fukušimské perfektury tato omezení stále platí. Dokumentovaný vývoj kvality vodních zdrojů však dává dobrou naději, že i tady bude možné omezení postupně zrušit.
Radioaktivita způsobená
jodem 131 v různých zdrojích pitné vody v prefektuře
Fukušima klesla na bezpeční hodnoty.
Vývoj dozimetrické situace
V dalším rozboru budeme sledovat biologické účinky záření, kterému je člověk po určitou dobu vystaven. Veličiny, které to popisují jsou dávka a dávkový příkon. Jejich jednotkami jsou sievert a sievert za hodinu. Jak už jsem zmiňoval v minulém článku, v Tokiu vzrostla radiace po vodíkových explozích a odpouštěních páry v elektrárně Fukušima I zhruba čtyřikrát, z hodnoty dávkového příkonu z přirozeného pozadí 0,036 mikrosievertů za hodinu na hodnotou 0,14 mikrosievertů za hodinu. Od té doby postupně klesá a nyní už je jen méně než třikrát větší než přirozené pozadí. Zajímavé je možná doplnit, že hodnota přirozeného radioaktivního pozadí je v Tokiu velmi nízká a i hodnota radiace ve zmíněném maximu příspěvku z Fukušimy byla pod hodnotou, které je běžný Evropan vystavován z přirozeného pozadí. A to už vůbec nemluvě o hodnotách, kterým jsou vystaveni Finové a o nichž jsem mluvil v minulé článku. Pokud se přestěhujete do Tokia, tak i teď dostanete menší dávku než, když zůstanete v Evropě.
Některé další příklady efektivní dávky, které jsou vystaveny některé oblasti vzdálenější od elektrárny, jsou na obrázku a ukazují, jak se silně projevoval vývoj situace v elektrárně a také počasí. Zvýšení dávkového příkonu nastalo například po prvním dešti, který spláchl jod z atmosféry na zem. Dále je vidět, že dávkový příkon zhruba exponenciálně klesá. Dominantní vliv v něm má zmíněný jod 131, takže pokles je relativně rychlý a zmenšení na polovinu probíhá v řádu několika dní. Pochopitelně není ten pokles dán čistě poločasem rozpadu daného izotopu, ale i jeho transportem v životním prostředí. Je však vidět, že hodnoty se pohybovaly v řádu několika málo jednotek mikrosievertů za hodinu a nyní už klesly pod jeden mikrosievert za hodinu. Navíc těmto hodnotám byli obyvatelé těchto oblastí vystaveni jen několik dní, takže v daném případě dostanou celkovou dávku, která nepřekročí povolenou hodnotu roční dávky pro civilní obyvatele, která je jeden milisievert a nejspíše bude u nich vliv radiace z Fukušimy I i významně menší, než je tato hodnota.
Hodnoty efektivní dávky, které byly vystaveni obyvatelé některých
oblastí vzdálenějších od elektrárny (převzato ze serveru Great Tohoku Earthquake).
Horší situace je pochopitelně v perfektuře Fukušima, ve které elektrárna leží. Tam byly nejvíce zasažena města, která leží na západ od elektrárny, hlavně samotná Fukušima a město Iidate Mura. I když ve většině oblastí perfektury Fukušima nepřesáhl dávkový příkon deset mikrosievertů, tak v těchto místech dosáhl až 40 (Iidate Mura) a 20 (Fukušima) mikrosievertů za hodinu. Dávkový příkon však rychle klesal, zpočátku značně rychleji, než je dáno pouhým poločasem rozpadu jodu 131, takže se brzy dostal i v těchto oblastech pod hodnotu 10 mikrosievertů za hodinu. A jak už jsem zmiňoval v minulém článku, bude celková dávka, které budou vystaveni obyvatelé v tomto roce díky tomuto jodu nejvýše v řádu několika málo milisievertů, což je dávka srovnatelná s hodnotou, kterou obdržíme z přirozeného pozadí. I v tomto případě nemá tato dávka žádný vliv na zdraví obyvatel.
Tento relativně rychlý pokles byl podle mého názoru hlavní důvod, proč se japonské úřady rozhodly nerozšiřovat evakuační zónu. V současné době už radiační situace ve všech oblastech mimo evakuovanou zónu poklesla pod hodnoty, které má jako limit pro evakuaci Mezinárodní agentura pro atomovou energii (IAEA), takže už ani tato organizace nedoporučuje rozšíření evakuační zóny na další místa.
První část dat o dávkovém příkonu z perfetury Fukušima
s hodnotami i přímo z města Fukušima.
Pokud se podíváme až k hranici samotné elektrárny, lze při hodnocení radiační situace využít data změřená u jednotlivých bran elektrárny. Tam je úroveň radiace a tím i dávkového příkonu už dost vysoká. V maximu se blížila hodnotě přes 300 mikrosievertů za hodinu. Od 20. března pak stabilně klesá s úbytkem, který zhruba odpovídá poločasu rozpadu mezi pěti až osmi dny. I to potvrzuje, že je za ní dominantně zodpovědný jod 131. V současné době je u hlavní brány dávkový příkon menší než 150 mikrosievertů za hodinu a u západní brány se blíží k hodnotě 50 mikrosievertů za hodinu. Snižováním hodnot dávkového příkonu v těsném okolí elektrárny se zlepšují podmínky pro práci podpůrných a organizačních týmů, které zajišťují servis pro pracovníky pracující přímo uvnitř.
Druhá část dat o dávkovém příkonu z perfektury Fukušima
s hodnotami naměřenými v Iidate Mura. Pokles v centrální části vznikl
použitím jiné přístrojové techniky.
Rychlost poklesu dávkového příkonu je dána poločasem rozpadu radioaktivních izotopů a jejich pohybem v životním prostředí. Ze začátku bude pokles relativně velice rychlý, protože půjde o rozpad jodu 131, takže každý měsíc klesne radioaktivita nejméně o řád. To je i časová škála, která bude ovlivňovat dobu návratu evakuovaných do svých domovů. Důležité bude, jaká aktivita bude spojena s cesiem 137, které má poločas rozpadu 30 let a po rozpadu jodu zůstane tou dominantní složkou. Před návratem je třeba provést pečlivou kontrolu radiační situace a hlavně množství a šíření cesia 137, které v životním prostředí vydrží déle a může se v budoucnu v některých místech i koncentrovat.
Měření dávkového příkonu na hranicích elektrárny. Konkrétní data převzata
ze zpráv JAIF o stavu elektrárny a reaktorů.
Už
teď je třeba sledovat výskyt jodu
Monitorování radiační situace v životním prostředí bude velmi významným prvkem návratu dané oblasti k normálu. Velmi intenzivně chce v této oblasti pomoci Japonsku i Mezinárodní agentura pro atomovou energii. Jednak při měření a také při pomoci s výběrem plodin vhodných k produkci a odpovídajících agrotechnických postupech v postižených oblastech v nejbližších letech. Pokud se nezhorší situace v elektrárně, měla by se situace v jejím okolí pouze a poměrně rychle zlepšovat. Základním předpokladem však je, že se podaří řešit a vyřešit situaci v samotné elektrárně. Takže se teď podívejme na ní.
Přehled dávkových příkonů pro různé
perfektury blízko jaderné elektrárny Fukušima I.
Situace v elektrárně
I když i v situaci v elektrárně jsou vidět značné pokroky a došlo k určité stabilizaci, je nutné souhlasit s vyhlášením Mezinárodní agentury pro atomovou energii, že situace je stále velmi vážná. Podívejme se, co se podařilo uskutečnit během doby od posledního článku, který zde vyšel. Jak už bylo naznačeno v předchozím článku, podařilo se v podstatě vyřešit situaci s reaktory pět a šest. Tam už je obnoveno stabilní chlazení jak reaktorů tak i bazénů vyhořelého paliva.
Hlavní pozornost se tak soustřeďuje na zbývající čtyři reaktory. V současné době je elektřina přivedena ke všem reaktorům a velíny reaktorů jsou osvětlené. Při chlazení reaktorů a vodních bazénů se postupně přechází z mořské vody na sladkou. Postupně bude snaha přejít z dolévání vody na její recyklaci. Před spuštěním vlastního chlazení jednotlivých reaktorů je ovšem třeba zkontrolovat pumpy, elektrické rozvody a další zařízení. Tam ovšem pracovníci narazili na první velký problém. V turbínových halách reaktorů jedna až tři bylo zjištěno velké množství silně radioaktivní vody. Nejhorší situace je u druhého reaktoru, kde byla na povrchu vodu naměřena hodnota dávkového příkonu 1000 milisievertů za hodinu. Tuto vodu je třeba nejdříve odčerpat, než bude možno pokračovat v kontrole a opravě chladícího zařízení. Problém je, že je třeba někde uskladnit velký objem silně radioaktivní vody. Předpokládá se, že se přesune do nádrží, které jsou na místě. V nich je však voda, která není tak kontaminována a ta se musí přesunout do jiných nádrží vně. Takže se momentálně provádí různá přepumpování různě radioaktivních vod. Dobře je že se podařilo snížit hladinu radioaktivní vody v kanálech, u kterých hrozilo, že mohly přetékat ven. K posílení uskladňovacích možností se plánuje dopravit k elektrárně plovoucí tanker, který by měl být schopen pojmout 18000 tun vody.
Elektřina už do Fukušimy I proudí i díky těmto pracovníkům.
Dost velký problém je, že pro chlazení reaktorů i bazénů s vyhořelým palivem je potřeba dodávat stále novou vodu a zároveň je třeba odčerpávat a uskladňovat velké množství radioaktivní vody. Proto je potřeba, co nejdříve zprovoznit alespoň některé uzavřené cykly chladící vody. Důležité však je, že se zatím daří držet stabilní teplotu a tlak u reaktorů. Tam se situace dost zjednodušila poklesem produkovaného tepelného výkonu díky rozpadem krátkodobých izotopů. Teď už ovšem tento pokles začíná být velice pozvolný. Důležité je chladit i bazény s vyhořelým palivem. Tam je nejnáročnější situace u čtvrtého bloku, kde je ho nejvíce a je nejčerstvější. Zdá se však, že situace je víceméně stabilizovaná.
Dalším problémem je zjištěný únik silně radioaktivní vody do moře. V blízkosti druhého a třetího reaktoru byla v moři zaznamenána radioaktivita, která přesahovala 3000krát a později více než 4000krát limity pro aktivitu jodu 131 ve vodě vypouštěné z elektráren. To číslo se může zdát hrozně velké, ale je třeba si uvědomit, že tato limita je 50 Bq/l a tedy poloviční oproti limitě pro kojeneckou vodu. Navíc se v mořské vodě radioaktivita velice rychle rozředí a jod 131 se relativně rychle rozpadá. Problém tedy není ani tak současné množství aktivity, ale to, že se neví, odkud se bere. V tomto směru je důležitým faktem, že se našla trhlina v základech druhého reaktoru, která asi vznikla už při zemětřesení a která je možná zdrojem tohoto úniku. Chystá se její zabetonování. Pokud by to byl jediný takový zdroj, tak by to byla velmi pozitivní zpráva. Zamezení únikům radioaktivity z elektrárny je jednou z nejdůležitějších věcí, kterou je třeba udělat. Proto se v hledání dalších možných zdrojů pokračuje.
Pohybovat se v zdevastované elektrárně ve vysoce radioaktivním
prostředí není jednoduchou záležitostí.
Důležitým faktorem je zlepšování radiační situace v samotné elektrárně i v jejím nejbližším okolí. Pozitivní je, že se daří omezovat dávku, kterou dostávají pracovníci elektrárny. Do 29. března obdrželo hodnotu větší než 100 mSv pouze dvacet pracovníků. K zmírnění úniků radioaktivity z areálu elektrárny má přispět i postřik trosek latexovou hmotou, která by radioaktivní izotopy fixovala a zabránila jejich rozfoukávání po okolí. Zastavení všech úniků radioaktivity z ní a úplné získání kontroly nad chlazením a dalšími činnostmi v elektrárně jsou základním předpokladem, aby se vůbec dalo uvažovat o návratu lidí do evakuované zóny. Pochopitelně až po odpovídajícímu zlepšení radiační situace v ní, jak bylo diskutováno v předchozích částech textu.
Je vidět, že situace v jaderné elektrárně Fukušima I není jednoduchá a ještě může dojít k řadě zvratů a cesta k řešení nebude krátká. Přesto je však vidět výrazný pokrok a jsou už mnohem jasněji vidět cesty, které by měly vést k předpokládanému cíli. To znamená zabezpečení elektrárny, jejího chlazení a bezpečného udržování všech potřebných funkcí. Tak aby se zabránilo všem možnostem dalšího úniku radioaktivity a ohrožení okolí. Zkrátka dosáhnout takových podmínek, aby se dalo uvažovat o bezpečném návratu evakuovaných lidí do svých domovů.
Čtyři nejvíce postižené reaktory jaderné elektrárny Fukušima I.
V Řeži 4. 4. 2011
