Tento článek navazuje na předchozí dva, které se zabývaly vývojem událostí v jaderné elektrárně Fukušima I, jejich dopady, a tedy i radiací. Rád bych připomenul, že mé znalosti nejsou úplné a přivítám, když kolegové zabývající se dozimetrií údaje doplní a zkorigují. I pod minulými příspěvky se v diskuzi objevila řada velice zajímavých informací.
V současné době k vyšší radiaci přispívají krátkodobé izotopy, které mají právě díky svému rychlému rozpadu vysokou aktivitu. Jedná se zvláště o jod 131 s poločasem rozpadu 8 dní. Za tuto dobu jeho radioaktivita klesne na polovinu. Z dlouhodobějšího hlediska je pak problematické cesium 137, které má poločas rozpadu 30 let. K současné radioaktivitě přispívá málo, ale jak bude množství jodu 131 klesat, bude jeho poměrný podíl na zvýšené radiaci narůstat.
Zdroje pitné vody
Velice důležité je sledování zdrojů pitné vody pro obyvatelstvo. Není nutné vysvětlovat, že její bezpečnost po všech stránkách je životně důležitá. Radioaktivita materiálů se měří v jednotkách Becqurel na kilogram, přičemž počet Becquerelů znamená počet rozpadů námi měřeného izotopu v kilogramu za sekundu. U sladké vody, jejíž jeden litr má hmotnost právě kilogram, lze použít i vyjádření Bq/l, obě jednotky jsou tedy v tomto případě stejné. Japonské normy stanovují u radioaktivního jodu 131 pro pitnou vodu dvě důležité limity: pro dospělé je horní mez 300 Bq/kg (nebo litr) a pro kojence třetina, tedy 100 Bq/kg. Je třeba připomenout, že tyto limity platí pro dlouhodobě používanou vodu.
Překročení těchto hodnot představuje velmi závažný problém, jako nakonec každé ohrožení zdrojů pitné vody. I když je hlavní město Tokio od jaderné elektrárny Fukušima vzdálené přes 200 km, má 13 milionů obyvatel. I proto je zde vliv havárie pečlivě monitorován. Naštěstí ani v jednom z jeho vodních zdrojů limita pro dospělé nebyla překročena. Ve dnech 22. a 23. března se ale hodnota dočasně vyšplhala na asi 200 Bq/l, proto byl v těchto dvou dnech vyhlášen zákaz používání vody z vodovodu pro kojence. Způsobil, že se z balené vody stal velice žádaný a nedostatkový artikl. Po snížení radiace ve vodě z veřejné vodovodní sítě pod hodnotu 100 Bq/l byl zákaz odvolán. Toto krátkodobé překročení té přísnější limity stanovené pro malé děti možná trochu zkomplikovalo život Tokijčanům a vyvolalo obavy, pro jejich zdraví ale nepředstavuje žádnou hrozbu.
Podobná situace byla i v perfektuře Čiba, kde také nebyla překročena mezní hodnota pro dospělé obyvatele, jen v několika případech, a to pouze na jeden den, byla překročena norma pro využití vody pro kojence.
O něco vážnější byla situace v oblastech blíže k elektrárně, v prefekturách Točigi a Ibaraki a zvláště v samotné perfektuře Fukušima, v níž se elektrárna i evakuační zóna nacházejí. Tam na pár dní byla překročena mez i pro dospělé a překročení limity pro kojence bylo dlouhodobější. To byl jeden z důvodů, proč japonské úřady vyhlásily nepovinnou evakuaci i z pásma ve vzdálenosti 20 až 30 kilometrů od elektrárny Fukušimy I. Kromě zvýšené úrovně radiace (viz dále) nastal problém i se zásobováním vodou a potravinami.
Situace se však stále zlepšuje, v okolních prefekturách bylo omezení používání pitné vody pro kojence odvoláno 31. března a v perfektuře Fukušima, mimo evakuační zónu zůstalo zatím v platnosti jenom v oblasti vesnice Iitate, vzdálené 40 km od elektrárny. Testy prováděné u kojenců a malých dětí potvrdily, že žádné nemohlo být vystaveno záření, které by představovalo zvýšené nebezpečí rakoviny štítné žlázy.
Vývoj dozimetrické situace
Než se dostaneme k rozborům situace v blízkosti elektrárny Fukušima I, vysvětleme si některé souvislosti. Na rozdíl od Černobylu, u japonské elektrárny se radioaktivita do ovzduší dostávala při odpouštění radioaktivní páry. Většina radioizotopů tak zůstala v nejbližším okolí a jen malá část se dostala do vyšších vrstev atmosféry, kde se prouděním vzduchu rozptýlila a v extrémně nízké koncentraci ji větry odvanuly do jiných částí zeměkoule, i k nám. To se na měřeném radioaktivním pozadí neprojevilo a radioaktivní izotopy z Fukušimy byly zaznamenány jenom díky tomu, že se v přírodě nevyskytují, proto v principu k jejich identifikaci stačí jediný rozpad atomového jádra. Prováděná měření jsou velmi citlivá, dokáží odhalit vskutku mizivé množství. Používá se přístroj, který hodiny i dny filtruje velké objemy vzduchu a měří spektrum záření gama, které vyzařují zachycené radioaktivní izotopy. Pro každý z nich je charakteristická jiná hodnota energie záření, a to umožňuje identifikovat i extrémně malé množství jader. V oblastech mimo Japonsko tak opravdu není žádný důvod se radiace z Fukušimy I obávat.
Zaměřme se teď na intenzitu záření, kterému je člověk po určitou dobu vystaven, a jeho biologické účinky. V současné době bylo zahájeno pečlivé monitorování radiační situace uvnitř 20kilometrové evakuované zóny, jako první krok k možnému návratu lidí. Veličiny, které radioaktivitu prostředí a její vliv na zdraví člověka popisují, jsou dávka a dávkový příkon. Jejich jednotkami jsou sievert a sievert za hodinu. V předcházejícím článku jsem uvedl, že v Tokiu vzrostla radiace po vodíkových explozích a odpouštěních páry v elektrárně Fukušima I zhruba čtyřikrát, z hodnoty dávkového příkonu přirozeného pozadí 0,036 mikrosievertů za hodinu na hodnotu 0,14 mikrosievertů za hodinu. Od té doby postupně klesá a v současnosti dosahuje méně než trojnásobek přirozeného pozadí, které je v Tokiu velmi nízké. Dokonce natolik, že i hodnota zvýšené radiace ve zmíněném maximu byla nižší než hodnota přirozeného pozadí v mnohých oblastech Evropy, například ve Finsku. A tak by mnozí Evropané byli nyní v Tokiu vystaveni menší radiaci, než na ně celoživotně působí u nich doma.
Na obrázku vpravo je časový průběh hodnot efektivní dávky, které byly naměřeny v oblastech od elektrárny vzdálenějších. Grafy ukazují, jak situaci ovlivnily události v elektrárně a 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, protože dominantní roli v něm hraje zmíněný jod 131, jehož množství se rychle snižuje v časovém horizontu v řádu dní. Pochopitelně pokles není dán čistě poločasem rozpadu příslušného izotopu, ale i jeho transportem v životním prostředí. Měření ale prokázala pokles z počátečních několika málo jednotek mikrosievertů za hodinu na nynější desetiny mikrosievertu za hodinu. Zvýšeným hodnotám byli obyvatelé těchto oblastí vystaveni jen několik dnů. Celková dávka u nich nepřekročí povolenou celoroční hodnotu, kterou může obdržet civilní obyvatel z umělých zdrojů k tomu, co „získá“ z přirozeného pozadí. Hodnota této limity je jeden milisievert. Připomínám, že roční dávka z přirozeného pozadí může být i mnohonásobně vyšší. Limita z umělých zdrojů se také netýká medicínských aplikací, jež také mohou být vyšší. Ve zmíněných vzdálenějších oblastech bude pravděpodobně vliv radiace z Fukušimy I významně menší, než je zmíněná limita 1 mSv.
V samotné perfektuře Fukušima, na pobřeží které se elektrárna nachází, byla nejvíce zasažena města ležící západním směrem, hlavně samotná Fukušima a město Iidate Mura. I když ve většině oblastí perfektury nepřesáhl dávkový příkon deset mikrosievertů, 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. Celková dávka, které budou zdejší obyvatelé tento rok vystaveni, dosáhne nejvýše 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 radiace ve všech oblastech mimo evakuovanou zónu poklesla pod hodnoty, které jsou pro vysídlení limitní i pro Mezinárodní agenturu pro atomovou energii (IAEA). Proto ani tato organizace už rozšíření evakuační zóny nedoporučuje.
| První část dat o dávkovém příkonu z perfetury Fukušima. V grafech je zahrnuta i modrá křivka s hodnotami přímo z města Fukušima. | Druhá část dat o dávkovém příkonu z perfektury Fukušima s hodnotami naměřenými v Iidate Mura. Pokles v centrální části vznikl použitím jiné přístrojové techniky. |
Pokud se podíváme až k hranici samotné elektrárny, lze při hodnocení situace využít data změřená u jednotlivých bran elektrárny, kde 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 i zde je za ní zodpovědný zejména 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.
Rychlost snižování dávkového příkonu je dána poločasem rozpadu radioaktivních izotopů a jejich pohybem v životním prostředí. Ze začátku bude pokles 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 obyvatel do svých domovů. Důležité bude, jaká aktivita bude spojena s cesiem 137, které má poločas rozpadu 30 let a po rozpadu jodu zůstane tím dominantním zdrojem záření. Před návratem lidí je třeba provést pečlivou kontrolu radiační situace a hlavně stanovit množství cesia 137 a prozkoumat cesty, jimiž se v životním prostředí šíří a může v budoucnu na určitých místech s určitými podmínkami koncentrovat.
Stále aktuální je monitorování výskytu obou zmiňovaných radioizotopů v potravinách. Zatím se zdá, že případy, v nichž se prokázalo překročení zdravotních limitů pro jod 131, jsou spíše sporadické. Například ze 111 vzorků různých plodin v postižené oblasti mělo nadlimitní radiaci 13 a ani u nich překročení nebylo velké. Poprvé se mezi kontaminovanými vzorky objevilo i maso, naměřená hodnota převyšovala normu jen o dvě procenta.
Ještě na jeden důležitý radioaktivní prvek je monitoring zejména v nejbližším okolí elektrárny zaměřen - na plutonium. Pokud by se zaregistroval jeho únik z reaktorů, bylo by to vážné a znamenalo by to, že došlo k poškození alespoň některých palivových článků, z nichž se do vody neuvolnily jen prchavější složky - jod, cesium, ale i těžké kovy. Před několika dny se stopová množství plutonia objevila v pěti vzorcích odebraných ve vzdálenosti 500 až 1000 m od reaktorů jedna a dvě. Ve všech se prokázal výskyt izotopů plutonia 239 a 240, které se měří společně, neboť nejdou použitou metodou odlišit, ve dvou pak bylo potvrzeno i plutonium 238. U prvních dvou izotopů jde o velmi malé množství, které odpovídá hodnotám zjištěným i v jiných oblastech Japonska, kde nejde o důsledek havárie elektrárny, ale jaderných testů v atmosféře. I ve Fukušimě by mohlo jít o kontaminaci tohoto původu, jediným otazníkem jsou ty dvě vzorky se stopy plutonia 238. Jestli se jedná o slabý únik z reaktoru, musí potvrdit další průzkum zaměřený na další vzorkování a stanovení nejenom obsahu, ale i vzájemného poměru jednotlivých izotopů. Plutonium je z radiochemického hlediska velmi nebezpečnou látkou. Musí se však dostat do těla člověka, což není zase tak jednoduché. Velice dobře to rozebral kolega Radek Škoda .
Monitorování radiační situace v životním prostředí je klíčové pro možnost návratu zasažené oblasti k normálnímu životu. Velmi intenzivní pomoc Japonsku plánuje i Mezinárodní agentura pro atomovou energii. Hodlá se podílet nejen na měření, ale také při výběru plodin vhodných k produkci a odpovídajících agrotechnických postupů v postižené části ostrova Honšú. Pokud se v elektrárně již nic vážnějšího nestane, měla by se situace v jejím okolí jenom zlepšovat a to poměrně rychle. Základním předpokladem je vyřešení problémů přímo v elektrárně, proto nahlédněme přímo do ní.
Situace v elektrárně
Sanace havárie v elektrárně značně pokročila, situace se do jisté míry stabilizovala. I tak lze s vyhlášením Mezinárodní agentury pro atomovou energii, která ji stále považuje za velmi vážnou, souhlasit. V předcházejícím článku jsme si přiblížili události, které se odehrály v prvních dnech po katastrofě. Reaktory pět a šest nyní již nepředstavují žádné ohrožení. Jejich chlazení, stejně jako příslušných bazénů s vyhořelým palivem, je bezpečně zajištěno.
Hlavní pozornost se tak soustřeďuje na zbývající čtyři reaktory. V současné době je k nim elektřina přivedena, jejich velíny jsou zcela osvětlené, haly turbin zatím jenom částečně. Při chlazení reaktorů a vodních bazénů se postupně přechází z mořské vody na sladkou. Odborníci se snaží nahradit její neustálé doplňování uzavřenou recyklací v původních chladících okruzích jednotlivých reaktorů. Ty je ale nutné nejdřív zprovoznit, což znamená kontrolu pump, elektrických rozvodů a všech ostatních zařízení.
V turbínových halách reaktorů jedna až tři se ale objevil další závažný problém, spojený s možností cirkulačního chlazení - velké množství silně radioaktivní vody. Nejhorší situace je v druhém reaktoru, kde byla u hladiny naměřena hodnota dávkového příkonu 1000 milisievertů za hodinu. Tuto vodu je třeba nejdříve odčerpat, než bude možno pokračovat v kontrole a opravě chladícího zařízení. Její uskladnění je dalším oříškem. Uvažuje se o kondenzačních nádržích, které jsou na místě uvnitř bloků. I ty jsou sice také zaplněny vodou, ale podstatně méně kontaminovanou a ta se nyní přečerpává do vnějších nádrží. Takže se momentálně provádí různá přečerpávání různě radioaktivních vod. Naštěstí se podařilo snížit hladinu radioaktivní vody v kanálech, u nichž hrozilo přetečení. K posílení uskladňovacích možností se plánuje dopravit k elektrárně plovoucí tanker, který by měl být schopen pojmout 18000 tun vody. Pokud by se nepodařilo najít místo pro všechnu vodu v zásobnících, musela by se asi část té nejméně radioaktivní vypustit do moře.
Současný způsob chlazení reaktorů i bazénů s vyhořelým palivem si vyžaduje neustálou dodávku nové vody, odčerpávání a uskladňování velkého množství té radioaktivní. Proto je zprovoznění alespoň některých uzavřených chladících okruhů naléhavé. Ještě důležitější je udržovat stabilní teplotu a tlak u reaktorů a to se zatím daří. Situace se na začátku zjednodušila díky rychlému úbytku krátkodobých izotopů, čímž se snížil i tepelný výkon. Teď už ovšem tento pokles začíná být velice pozvolný.
Kromě reaktorů je důležité chladit i bazény s vyhořelým palivem. Nejnáročnější situace je ve čtvrtém bloku, kde výměna proběhla nedávno, je ho zde nejvíce a je nejčerstvější. Zdá se však, že i zde je situace víceméně stabilizovaná, k čemuž přispívají i čluny se zásobníky vody zapůjčené od americké armády, které představují výraznou pomoc při chlazení reaktorů i bazénů
Média často zmiňují další závažný problém - únik silně radioaktivní vody do moře. V blízkosti druhého a třetího reaktoru byla v moři zaznamenána radioaktivita, která přesahovala 3000krát a později i více než 4000krát limity pro aktivitu jodu 131 ve vodě vypouštěné z elektráren. Zdá se to být hrozně velké číslo, je třeba si však uvědomit, že tato limita je 50 Bq/l a tedy poloviční oproti limitě pro kojeneckou vodu. V obrovském množství mořské vody se tato vysoká hodnota zakrátko velmi rozředí a dále relativně rychle klesá rozpadem jodu 131. Problém tedy není ani tak současné množství aktivity, ale to, že se úplně přesně neví, odkud se bere. V základech druhého reaktoru průzkum odhalil trhlinu, která vznikla asi už při zemětřesení a která představuje pravděpodobnou příčinu úniku. Pokud je to jediný zdroj, pak by to byla velmi pozitivní zpráva. Pokus o její zabetonování nebyl žel úspěšný, teď se jí snaží zalít speciálními polymery. Hledají se přesné cesty, kudy se voda dostává ven a možnosti jak jí v tom zabránit. Zamezení únikům radioaktivity z elektrárny je jednou z nejdůležitějších věcí, kterou je třeba udělat. Proto se intenzivně pokračuje i v hledání dalších možných rizikových míst.
V porovnání s prvními dny nynější situace již umožňuje pečlivěji střežit a omezovat radiační dávky, kterým jsou vystaveni jednotliví pracovníci uvnitř elektrárny. Do 29. března dostalo hodnotu větší než 100 mSv pouze dvacet lidí.
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. Úplná kontrola nad všemi procesy v elektrárně a zabránění možným únikům radioaktivity do okolí patří mezi nevyhnutné podmínky pro návrat lidí do evakuované zóny. Tou další je trvale podlimitní radiace prostředí.
Situace v jaderné elektrárně Fukušima I tedy není jednoduchá a zatím se nedají vyloučit další možné komplikace. Cesta k finálnímu řešení nebude krátká. Přesto je zjevný výrazný pokrok a vzdálený cíl je vidět mnohem jasněji. Tento pohled plný naděje a optimizmu kalí smutná zpráva. V sobotu bylo oficiálně potvrzeno, že 30. března byla v turbínové hale čtvrtého bloku nalezena mrtvá těla dvou pracovníků elektrárny, kteří byli postrádáni už od okamžiku zemětřesení 11. března.