Práce na likvidaci následků jaderné havárie v elektrárně Fukušima I už významně pokročily. Současný pohled na elektrárnu (zdroj Tepco).

Na začátku tohoto roku vyšel poslední přehled o stavu likvidace následků havárie v jaderné elektrárně Fukušima I a vývoji jaderné energetiky v Japonsku. Podívejme se, jakého pokroku se podařilo docílit v tomto roce a v jakém stavu je areál elektrárny a její okolí nyní. V tomto roce se začala třetí etapa likvidace havárie. Jako začátek první etapy se označuje studené odstavení Fukušimy I, které se vyhlásilo 16. prosince 2011. Druhá etapa začala při zahájení vyvážení vyhořelých palivových souborů v listopadu 2013. Třetí etapa začala v září 2024, kdy se poprvé podařilo odebrat první vzorky ztuhlé taveniny z druhého reaktoru.

Vypouštění tritiové vody a další práce v areálu

Kontrola vypouštěné vody před začátkem druhé periody vypouštění (zdroj TEPCO).

Klíčovou událostí popisovanou v předchozím přehledu byl začátek vypouštění tritiové vody. To začalo na konci srpna minulého roku. Velice důležité je u tohoto procesu, co nejotevřenější průběh kontroly vypouštěné vody a jejich environmentálních dopadů. Účastní se ji zástupci rybářů a dalších zasažených částí společnosti. Tato kontrola musí být na mezinárodní úrovni, s účastí klíčových sousedů, kteří se mohou cítit ohroženi. Japonsko se v této oblasti opravdu snaží. V září 2024 byla podepsána smlouva mezi Japonskem a Čínou o možnosti nezávislého odběru a kontroly vzorků spolu s pracovníky MAAE. Čína tak bude organizovat svou reakci, jako je omezení dovozu ryb a dalších mořských plodů z Japonska, podle reálných dat. Výsledkem je, že se nepozoruje ovlivnění spotřebitelů mořských produktů z daného regionu.

Srovnání celkových aktivit jednotlivých radionuklidů vypuštěných během prvního roku vypouštění (TEPCO – Radiological Environmental Impact Assessment Report).

Do konce srpna, tedy během jednoho roku, proběhlo osm period vypouštění a celkově se do moře poslalo 62 400 metrů krychlových (tun) tritiové vody, která obsahovala zhruba 10 TBq aktivity. To je zhruba polovina stanovené limitní hodnoty. Připomeňme, že tato limitní hodnota je stanovena úrovní aktivity vypouštěné za rok během normálního provozu elektrárny. Příspěvek aktivity jiných radionuklidů, než je tritium, je o čtyři řády nižší. V září začala devátá perioda vypouštění. Na základě reálných údajů o vypouštěné aktivitě bylo opět pomocí modelu posuzováno šíření vypouštěné aktivity v oceánu (viz zpráva TEPCO). Výsledky plně odpovídají výsledkům modelování uskutečněném před zahájením vypouštění a popsaném v dřívějším přehledu. Všechny testy a průběžná kontrola ukazují, že dopady vypouštěného tritia na životní prostředí jsou zanedbatelné. Vyšší aktivity jsou zaznamenatelné pouze u ústí vypouštěcího kanálu během vypouštění. Všude jinde podle modelu i podle měření nepřekročilo zvýšení aktivity 1 Bq. Potvrzuje se, že na zdraví populace i na životní prostředí má vypouštění zanedbatelný vliv.

V bazénu je na druhém bloku 615 palivových souborů (zdroj TEPCO).

Pokračuje snaha o vyvážení vyhořelých palivových souborů ze zničených reaktorů. Jejich odvoz byl u bloku 4 dokončen v prosinci 2014 a u bloku 3 pak v roce 2021. U druhého bloku nedošlo k explozi vodíku a horní část budovy nebyla zničena. Uvnitř bloku a v místech, kde se nachází bazén s vyhořelým palivem, však byla při prvním průzkumu v roce 2012 pomocí robotů Quince zjištěna velmi vysoká aktivita a dávkový příkon, který dosahoval řádu stovky milisíevertů za hodinu. Původně se tak uvažovalo o tom, že se horní část budovy zbourá, instaluje se nové zavážecí zařízení a vybuduje nová horní část budovy.

Po úspěšném průzkumu prostor okolo bazénu na začátku dvacátých let se zjistilo, že dávkový příkon významně poklesl. Rozhodlo se tak, že se horní část budovy bourat nebude. Jak bylo popsáno v přehledu z května 2022, původní zavážecí zařízení se přesunulo stranou. Na jižní straně reaktorové budovy se vybudovala speciální komora, kudy se budou vyhořelé palivové soubory transportovat ven a pomoci speciálního tahače do společného skladu. Velmi intenzivně se pracovalo na jeřábu pro manipulaci s vyhořelými palivovými soubory. Vyvážení z bloku 2 by mělo být zahájeno v letech 2025 až 2026.

Práce na bloku 1 jsou ještě náročnější, je třeba dokončit horní část budovy a konstrukce pro jeřáb, který bude manipulovat s vyhořelými palivovými soubory. Jeho vyvážení by tak mělo začít v letech 2027 až 2028.

Umístění vzorku aktivní zóny do speciálního do přepravního pouzdra 6. listopadu 2024. (zdroj TEPCO).

Práce na přípravě likvidace zničených reaktorů

V polovině srpna 2024 začala operace na vyzvednutí vzorků zničené aktivní zóny u druhého reaktoru. Využilo se speciálně vyrobené dlouhé teleskopické dálkově ovládané rameno označované jako Robot Telesco. Pro vložení ramene se využil vstup X-6. Rameno dokáže dosáhnout až do vzdálenosti 22 m. Původně se předpokládalo, že celá operace bude trvat zhruba dva týdny. Nastala však řada problémů, které bylo nutné překonat a vše se významně zdrželo. Nejdříve se špatně složilo rameno a v září pak selhala, asi vlivem vysoké dávky záření, kamera.

Uchopení vzorku s hmotností zhruba 3 g speciálními kleštičkami se nakonec podařilo dokončit 30. října 2024, 6 listopadu se jej podařilo umístit do přepravního boxu a následně do stínícího kontejneru. Poté byla provedena dozimetrická měření, která ukázala, že 20 cm od povrchu kontejneru je bezpečný dávkový příkon, nižší než 24 mSv/h. V listopadu se ta podařilo odebrat vzorky ztuhlé taveniny z aktivní zóny druhého reaktoru. Zatím to byly jen zmíněné 3 g. Odebraný vzorek byl pomocí speciálního kontejneru dopraven do Ústav jaderného inženýrství Oarai JAEA v prefektuře Ibaraki. Nyní budou vzorky podrobně studovány, a to měsíce až rok. Získané poznatky umožní vyladit metody likvidace zničených aktivních zón reaktorů.

Schéma automatického teleskopického ramene Robot Telesco (zdroj TEPCO).

Je jasné, že jeden malý vzorek nedá dostatečný obraz o rozmanitosti různých materiálů, které se při tavení aktivní zóny reaktoru a vnitřních zařízení vytvořily. Bude tak potřeba odebrat více vzorků z různých míst a prozkoumat jejich konzistenci i chemické složení. Pak bude možné upřesnit postup při odstranění trosek a úplné likvidaci zničené aktivní zóny reaktoru. Předpokládá se využití částečného zaplavení některých částí kontejnmentu a využití stínícího vlivu vody.

Zahájení likvidace aktivní zóny u jednotlivých bloků vyžaduje také celou řadu prací na úpravě jejich budov a jejich okolí. Bude třeba přestavět horní části, aby byly hermeticky uzavřené a zabránilo se případným únikům radioaktivity při likvidaci zničené aktivní zóny. Bude třeba zbořit několik budov v jejich okolí, aby bylo možné postavit potřebné zázemí včetně nové budovy na uložení zbytků zničené aktivní zóny. To zabere delší dobu. Jako první se připravují tyto práce u třetího bloku.

Kontejner pro přepravu vzorků ztuhlé taveniny zničené aktivní zóny druhého reaktoru elektrárny Fukušima I (zdroj TEPCO)

Důležitou událostí pro pokrok v likvidaci následků havárie ve Fukušimě I je dokončení a otevření prvního střednědobého přechodného úložiště vyhořelého paliva v Japonsku. Nachází se v lokalitě Mutsu v prefektuře Aomori a provozuje je společnost Recyclable Fuel Storage (RFS). Ukládá se zde palivo, u něhož se v budoucnu po spuštění závodu na přepracování vyhořelého paliva předpokládá recyklace. Projekt byl zahájen v roce 2005 a dokončeno bylo v roce 2013. Bylo však potřeba zajistit splnění nových přísnějších bezpečnostních podmínek stanovených po havárii ve Fukušimě I, hlavně zvýšení odolnosti proti zemětřesení a cunami. Licenci pro provoz od japonského úřadu pro jadernou bezpečnost NRA tak zařízení obdrželo až nyní.

Do úložiště se bude přemisťovat palivo z reaktorů společnosti TEPCO a Japan Atomic Power. Půjde o palivo z varných a tlakovodních reaktorů. Celkově pojme 5000 tun a umožní uvolnit úložiště v areálech elektráren. Mohly by se tak uvolnit i prostory v areálu elektrárny Fukušima I. Kapacita přechodných úložišť v areálech elektráren je zhruba 20 000 tun a je zhruba z 80 % zaplněna.

Kontejner se vzorkem zničené aktivní zóny opouští areál elektrárny (zdroj TEPCO).

Úložiště zahájilo provoz a přijalo první kontejner s 12 tunami vyhořelého paliva v 69 palivových souborech. Ty pocházejí ze čtvrtého bloku elektrárny Kashiwazaki-Kariwa. V následujících dvou letech by k nim mělo přibýt dalších 8 kontejnerů s 96 tunami paliva.

Zařízení pro přepracování vyhořelého paliva a produkci recyklovaného paliva typu MOX se v blízké lokalitě Rokkasho buduje už od roku 1993. Její spuštění se však stále odkládá. Do provozu by se mohlo dostat v letech 2026 až 2027. Jde o klíčová zařízení nejen pro likvidaci Elektrárny Fukušima I, ale také pro budoucí rozvoj jaderné energetiky v Japonsku. K tomuto tématu se vrátíme později podrobněji.

Loď, která přepravila kontejner s vyhořelým palivem do přechodného úložiště (zdroj TEPCO).

Rekonstrukce zasažených oblastí

Pokračuje intenzivní práce na dekontaminaci a revitalizaci nejsilněji zasažených oblastí. V minulém přehledu se psalo o otevření rekonstrukčních základen v šesti městech a vesnicích, na jejichž územích jsou nejsilněji zasažené oblasti. Ty jsou základnami pro postupný návrat do těchto oblastí. Podařilo se téměř úplně obnovit dopravní infrastrukturu, což by také mělo přispět ke zrychlení infrastruktury.

Po otevření přechodného úložiště pro radioaktivní odpad z dekontaminace a přesunu odpadu z předchozí dekontaminace, který byl ve velkém počtu provizorních úložišť, do něj, bylo možné zahájit v prosinci 2023 intenzivní dekontaminaci nejsilněji zasažených oblastí. Obyvatelé Fukušimy mají slíbeno, že po třiceti letech se toto úložiště uzavře a odpad se roztřídí a finálně využije nebo uloží mimo prefekturu Fukušima.

Vývoj počtu evakuovaných v důsledku havárie ve Fukušimě I. Červeně jsou označeni evakuovaní přechodně žijící v prefektuře Fukušima, modře jsou ti, kteří přechodně bydlí mimo domovskou prefekturu a zeleně, u nichž se místo, kde přechodně bydlí nezná (zdroj Fukushima Prefectural Government).

Rozloha území, kde platí evakuace, se z maxima 1150 km² zmenšila na 309 km² (v červenci 2024). Počet evakuovaných obyvatel poklesl z hodnoty 164 865 v květnu 2012 na 25 610 v listopadu 2024. Ke konci května 2024 je natrvalo v nejsilněji zasažených městech a vesnicích méně než polovina obyvatel: vesnice Kacurau 37 %, Iitate 33 %, města Tomioka 21 %, Namie 15 %, Okuma 8 % a Futaba jen 2 %. Je však třeba zdůraznit, že částečně to je dáno i tím, že rekonstrukce oblastí zničených cunami je náročná a trvá dlouho. Atmosférická radioaktivita významně poklesla a neliší se od běžných hodnot v jiných místech na světě.

Ve vesnici Iitate bylo otevřeno v květnu 2024 centrum pro podporu návratu obyvatel. Postupně se daří obnovovat farmy a zemědělskou produkci, zvláště proslulý chov dobytka. Další restaurace tak nabízejí hovězí od farmářů z Iitate.

Japonská jaderná energetika

Klíčovým krokem v tomto roce bylo spuštění prvního varného reaktoru po havárii ve Fukušimě I. Jde o druhý blok jaderné elektrárny Onagawa. Ta byla nejblíže epicentru zemětřesení 11. března 2011. Škody na zařízení vlivem zemětřesení však byly nečekaně malé. Čtyři z pěti elektrických vedení sice byla přerušena, ale jedno zbývající dokázalo zajistit potřeby všech tří bloků a umožnilo jejich bezproblémové uvedení do stavu studeného odstavení. Menší požár vzniklý ve strojovně byl rychle uhašen.

Vývoj atmosférické dávky v prefektuře Fukušima za dvanáct let od havárie (zdroj Fukushima Prefectural Government).

Také dopad cunami bylo menší než jinde. Elektrárna totiž měla ochranou stěnu před cunami vysokou téměř 15 metrů nad úrovní moře. Některá místa tak sice byla zatopena, ale nevedlo to k větším problémům pro elektrárnu. Na samotné město Onagawa mělo cunami dramatické dopady a část obyvatel našla ochranu a pomoc včetně zásob právě v jaderné elektrárně. Její příklad ukázal, že je možné, aby jaderné zařízení překonalo i tak dramatickou přírodní katastrofu.

V této elektrárně jsou tři varné bloky. U prvního z nich, který má výkon 524 MWe a do provozu byl uveden v roce 1983, bylo v roce 2018 rozhodnuto o konečném odstavení a likvidaci. Jeho rekonstrukce do stavu, aby splnil nové bezpečnostní podmínky, by byly příliš ekonomicky i časově náročné.

Další dva mají výkon 825 MWe. Blok Onagawa 2 byl uveden do provozu v roce 1994 a Onagawa 3 pak v roce 2001. U nich byla realizace opatření, aby splňovaly nové bezpečnostní podmínky, ekonomicky efektivní. Začalo se tak na nich intenzivně pracovat. V roce 2020 bylo konstatováno, že reaktor Oganawa 2 splňuje nově stanovené bezpečnostní podmínky. Dále pak bylo potřeba dosáhnout dohody se zastupiteli místních komunit o možnosti opětného zprovoznění reaktoru. Po splnění všech potřebných kroků se 3. září 2024 začalo do reaktoru zavážet palivo. Dne 29. října 2024 se pak reaktor znovu rozběhl.

Ke spuštění se chystají i další varné reaktory. Jedním z nich je reaktor Šimane (Shimane) 2 s výkonem 789 MWe, který byl do provozu uveden v roce 1989. V rámci bezpečnostních opatření po fukušimské havárii byla vybudována 15 m vysoká hráz chránící před cunami a také realizována opatření, která zajišťují ochranu před případným výbuchem vulkánu Mount Sanbe. Všechna potřebná opatření byla dokončena a schválena jaderným dozorem NRA v červenci 2021. Jednalo se o sedmnáctý reaktor, který takto schvalováním NRA prošel, a o pátý varného typu. Poté začala intenzivní jednání s místními komunitami, aby se zajistilo jejich svolení se spuštěním reaktoru. Štěpná řetězová reakce se rozběhla 7. prosince 2024 a 25. prosince začal dodávat elektřinu do sítě. Do komerčního provozu by měl být uveden 10. ledna 2025. Jde tak o čtrnáctý reaktor, který se podařilo po havárií ve Fukušimě I uvést do provozu, a druhý varný.

V elektrárně Šimane jsou ještě dva bloky. U Šimane 1, který má výkon 460 MWe a do provozu byl uveden v roce 1974, se rozhodlo o likvidaci. Jeho přizpůsobení novým bezpečnostním podmínkám by bylo ekonomicky nerealizovatelné. Šimane 3 je reaktor ABWR s výkonem 1373 MWe, který je ve výstavbě a pracuje se na jeho dokončení při splnění všech současných bezpečnostních požadavků.

Jaderná elektrárna Onagawa (zdroj: Kurihalant Co. Ltd)

První dva reaktory byly podle nových pravidel uvedeny do provozu v srpnu a říjnu 2015, jednalo se o bloky Sendai 1 a 2, dále jsou pak v provozu ještě bloky Genkai 3 a 4, Ikata 3, Mihama 3, Ói (Ohi) 3 a 4 a Takahama 1, 2, 3 a 4. Nyní je tak v provozu dvanáct tlakovodních reaktorů a první dva reaktory varné. Připomeňme, že blok Takahama 1, který byl spuštěn v roce 1974 je první, který dostal povolení být v provozu déle než 50 let. Zatím bylo možné přidat ke čtyřiceti letům od zahájení provozu dalších dvacet po splnění podmínek stanovených úřadem NRA. Nová úprava pravidel, která byla nedávno schválena, umožňuje provozování i po šedesáti letech od zahájení provozu. Do šedesáti let provozu se totiž nebude počítat doba, kdy byl reaktor po havárii ve Fukušimě odstavený. Tato změna je racionální, během této doby totiž nebyla vnitřní stěna ozařována neutronovým polem.

Ještě dalších dvanáct bloků má u regulačního úřadu NRA podanou žádost o obnovení provozu. Z nich právě některé varné reaktory jsou již velmi blízko splnění podmínek pro obnovení provozu. Jde o reaktor Tokai 2 a Kašiwazaki-Kariwa (Kashiwazaki-Kariwa) 6 a 7. U dvou posledně jmenovaných je však zásadní problém, že jejich provozovatelem je firma TEPCO, která provozovala i elektrárnu Fukušima I. Velmi těžko tak získává podporu pro spuštění u místních komunit, a ta je nutnou podmínkou. Před ostatními osmi reaktory je zatím ještě hodně výzev, které musí realizovat na cestě k povolení restartu. U reaktoru Curuga (Tsuruga) 2 navíc regulační úřad NRA kvůli existenci aktivního geologického zlomu rozporuje možnost bezpečnostní pravidla splnit.

Jaderná elektrárna Šimane (zdroj: Qurren/CreativeCommons).

Ještě u zhruba osmi dalších bloků se o možnosti podat žádost o povolení obnovy provozu uvažuje. Jsou mezi nimi třeba další bloky elektrárny Kašiwazaki-Kariwa. U nich je však otázka, zda jejich vlastník o možnost obnovení provozu požádá nebo se rozhodne pro jejich likvidaci, stále plně otevřená. Ve výstavbě je pak kromě zmíněného bloku Šimane 3 ještě reaktor Óma (Ohma).

V minulém roce dodaly jaderné bloky v Japonsku zhruba 6 % elektřiny. Přes 70 % pak dodávaly fosilní zdroje, u kterých to byla zhruba polovina z uhlí a polovina ze zkapalněného zemního plynu. Produkce jaderných zdrojů se postupně zvyšuje a umožňuje snižovat potřeby fosilních paliv, zvláště pak uhlí. Pro japonskou cestu k nízkoemisní energetice je jaderná energetika klíčová.

Kontejner s vyhořelým palivem směřující do přechodného úložiště po vykládce z lodi (zdroj TEPCO).

Japonské ministerstvo hospodářství, obchodu a průmyslu zveřejnilo návrh revize státní energetické koncepce země. Zmizel z ní záměr snižovat závislost na jaderné energetice. Návrh revidované verze volá po maximálním využití obnovitelných a jaderných zdrojů jako cesty ke snížení emisí oxidu uhličitého. Podle ní by obnovitelné zdroje měly v roce 2040 tvořit zhruba 40-50 %, což je dvojnásobek současného stavu, jaderné zdroje by měly zajišťovat 20 %, což je také zhruba dvojnásobek současného stavu. Zbytek i v té době budou zajišťovat fosilní zdroje, dominantně dovážené uhlí a zemní plyn. Připomeňme, že před havárií ve Fukušimě I jaderná energetika zajišťovala 30 % elektřiny. Vláda tak podporuje prodlužování provozu existujících reaktorů i výstavbu nových. Japonsko se plánuje zaměřit na zavedení pokročilých jaderných technologií. Jednou z cest je vylepšování specifických konstrukčních postupů, které zlepší odolnost malých modulárních reaktorů proti zemětřesení. Nové konstrukce se již vyvíjejí a testují. Měly by umožnit stavět malé modulární reaktory i v oblastech s většími zemětřesnými riziky.

Podrobněji o havárii a prvních letech likvidace jejích následků v autorově E-knize (ZDE).

Závěr

V tomto roce se podařilo nastavit plynulý průběh vypouštění tritiové vody do oceánu. Potvrdilo se, že to má zanedbatelné dopady na životní prostředí a nepředstavuje to žádné riziko pro obyvatele. Poprvé se podařilo získat vzorek ztuhlé taveniny z aktivní zóny u druhého reaktoru. Je to významný krok k přípravě likvidace zničených aktivních zón reaktorů. Blíží se i vyvážení bazénu s vyhořelým palivem druhého bloku.

V revitalizaci zasažených oblastí proběhl také zlom, začala intenzivní dekontaminace nejvíce zasažených území. Nyní už se tak začínají vracet obyvatelé i do nejvíce zasažených oblastí. Japonsko je rozhodnuto revitalizovat všechny postižené regiony, i ty nejblíže elektrárně.

Japonsko se vrací k rozvoji jaderné energetiky. V tomto roce se podařilo spustit první dva varné reaktory a celkově už běží 14 reaktorů. Do provozu se dostalo přechodné úložiště pro vyhořelé palivo, které se bude v budoucnu recyklovat. První vyhořelé palivové soubory tam byly převezeny z elektrárny Kašiwazaki-Kariwa. Nová japonská státní energetická koncepce znovu počítá s rozvojem jaderné energetiky. Počítá s prodloužením provozu stávajících bloků na 60 let i výstavbou nových reaktorů. Ukázalo se, že bez jaderných zdrojů nízkoemisní energetiky nedosáhne.

Video: Přednáška o současnosti a budoucnosti jaderné energetiky na VUT Brno:

Video: Rozbor havárie ve Fukušimě I, a jak vypadala situace po pěti letech od ní se prezentuje v dávnější přednášce pro Pátečníky: