V posledním díle seriálu o Fukušimě jsme si ukázali situaci v době devátého výročí havárie. Podívejme se na to, co se podařilo v elektrárně a jejím okolí realizovat během jarních a letních měsíců. V jejich průběhu se i na tomto pracovišti museli potýkat s epidemií nového koronaviru. Pracovníci se nesměli přepravovat hromadnou dopravou, ale využívali vlastní automobily nebo firemní autobusy. Na pracovištích i v jídelně se dodržovala hygienická opatření podobná těm, která se využívala i u nás.

 

Situace v elektrárně – bazény pro vyhořelé palivo

U třetího bloku se do poloviny srpna podařilo přemístit 294 palivových souborů z 566, které byly v bazénu s vyhořelým palivem. Z nich 52 byly čerstvé, zbývající jsou vyhořelé. Jde tak již o více než polovinu celkového počtu. Kvůli poměrně vysoké aktivitě v okolí bazénu je potřeba co nejvíce manipulací provádět dálkově. Kvůli tomu je vyklízení relativně pomalé. Probíhá však vcelku plynule a jsou dobré předpoklady, že bude dokončeno do března příštího roku.

U prvního bloku se podařilo začátkem června 2020 na vodní plochu bazénu umístit a nafouknout vak, který plně plochu pokryl a chrání tak v něm umístěné palivové soubory. Lze tak přikročit k likvidaci trosek nad a okolo bazénu a intenzivní dekontaminaci prostor. Zároveň se začne s výstavbou nového krytu a později k instalaci jeřábů pro manipulaci s palivovými soubory. Předpokládá se, že vyklízení bazénu proběhne v letech 2027 až 2028.

 

U druhého bloku proběhl v červnu podrobný průzkum stavu bazénu a palivových souborů v něm pomocí podvodního robota. Příprava robota a trénink personálu, který jej na dálku ovládal, proběhl ve výzkumném středisku ve městě Minami-Soma. V něm jsou i modely různých částí bloku v reálné velikosti, které slouží k testování nových metod připravovaných pro likvidaci zničených bloků. V průběhu průzkumu se nenašly stopy poškození samotného bazénu a jeho vybavení. Také palivové soubory, které jsou v něm uloženy, vypadají všechny v pořádku bez viditelných stop poškození.

Výsledky průzkumu se využijí při přípravě vyzvednutí palivových souborů z tohoto bazénu, které se chystá mezi léty 2024 až 2026. Zatím se zdá, že se neobjevily žádné překážky, které by plánované cestě k vyklizení bazénu bránily. Jak už bylo zmíněno v předchozím článku cyklu, nebude se bourat horní část budovy a po intenzivní dekontaminaci bude možné realizovat vyzvednutí a přepravu v současné budově. Maximálně se však bude využívat dálkové ovládání.

 

Práce uvnitř kontejnmentů

Významně pokročily i práce na přípravě likvidace zničených aktivních zón reaktorů. Týká se to hlavně druhého bloku, který má v kritických přístupových místech nejnižší radioaktivitu. Zároveň je nejlépe prozkoumaný. Ví se, kde jsou a jak vypadají kousky zničené aktivní zóny na jeho dně. Zároveň se již i ověřilo, že s nimi lze manipulovat. Ve Velké Británii vyvíjí firma Veolia Nuclear Solution speciální robotické rameno, které dokáže odebírat vzorky o hmotnostech v řádu gramu z nitra kontejnmentu tohoto bloku. Rameno bude 22 m dlouhé a vážit bude 4,6 tuny. Ve Velké Británii se dokončuje i model kontejnmentu, na kterém se rameno a práce s ním bude testovat. Zkoušení ve Velké Británii začalo v srpnu 2020 a do Japonska by se rameno mělo přemístit v únoru příštího roku 2021. Zde se v jeho ovládání budou cvičit na testovacím polygonu výzkumného ústavu ve městě Naraha japonští operátoři.

Zároveň se připravuje místo odkud bude rameno zaváděno do kontejnmentu a zařízení, které bude sloužit k manipulaci s kontejnery se vzorky a pro jejich bezpečné uložení při následné přepravě. U vzorků odebraných z kontejnmentu druhého bloku proběhne nejdříve určení jejich hmotnosti a dávkového příkonu. Pak se připraví, uloží do speciálních kontejnerů a budou transportovat do laboratoří v Ibaraki. V roce 2024 by měly být dokončeny odpovídající laboratoře ve Fukušimě. Odebrané vzorky a práce na jejich získávání by měly pomoci při vypracování postupů na vyčištění kontejnmentu od zbytků taveniny aktivní zóny.

U druhého bloku by se také měl začít jako první průzkum reaktorové nádoby a zbytků aktivní zóny, které zůstaly uvnitř ní. Zatím se připravuje metoda, jak se do tlakové nádoby reaktoru dostat a jak ji prozkoumat. Existuje několik variant, mezi kterými je třeba vybrat tu nejvhodnější. Teprve pak se začne připravovat potřebné zařízení. Likvidace zničeného reaktoru tak bude trvat desetiletí.

 

Hlavním problémem třetího bloku je vysoký stav vody v kontejnmentu. Cestou k snížení vodní hladiny by mělo být i odčerpání vody z toroidní komory potlačení. Její čerpání ztěžuje její vysoká radioaktivita. Předpokládá se, že se voda bude přečerpávat do dvou menších nádrží, kde se bude kontrolovat její radioaktivita. Pokud bude srovnatelná s aktivitou vody v suterénu místnosti, kde je umístěna komora potlačení, přečerpá se tam. Odtud se voda pravidelně odčerpává, dekontaminuje a ukládá do nádrží na skladování dekontaminované vody, která obsahuje pouze tritium. V případě, že bude radioaktivita vody odčerpávané z komory vyšší, bude se nařeďovat a teprve pak přečerpávat do stejných míst jako v předchozím případě. Tyto práce by se měly uskutečnit ještě v tomto roce.

I u třetího bloku se už podařilo identifikovat polohu alespoň části zničené aktivní zóny. Je tak možné připravovat metody a cesty na vyzvednutí alespoň části zbytků zničené aktivní zóny. Jak už bylo zmíněno, největším problémem zde bude vysoká hladina vody na dně kontejnmentu.

U prvního bloku se v průběhu průzkumu vnitřních částí kontejnmentu nepodařilo najít zbytky roztavené aktivní zóny. Průzkum, který měl být realizován podvodním robotem, musel být odložen. Při přípravných pracích k zajištění jeho vstupu do kontejnmentu se začaly uvolňovat radioaktivní částice. Je tak třeba připravit nové vhodné postupy.

Na základě získaných zkušeností byl vypracován i střednědobý desetiletý plán prací na průzkumu zbytků zničených aktivních zón a jejich likvidaci. Jak už bylo zmíněno v roce 2021 začnou tyto práce u druhého bloku, teprve později u třetího a posledním, u kterého se s tímto typem prací začne, bude první blok.

 

Zajímavou publikací v nedávné době byl článek v časopise Progress of Theoretical and Experimental Physics z dubna 2020, který popisuje radiografii prvního bloku elektrárny pomocí kosmických mionů. Při ní se podařilo identifikovat komponenty budovy i kontejnmentu včetně reaktorové nádoby. Zároveň se ukázalo, že v místech aktivní zóny, kde by mělo být intenzivní pohlcování mionů uranem, který má vysokou hustotu i nukleonové číslo, se žádné znatelné zvýšení absorpce mionů nepozoruje. Z toho je jasné, že se dominantní část aktivní zóny roztavila a ztekla do spodní části reaktorové nádoby. Spodní část reaktoru však byla bohužel vlivem geometrie dané možnostmi umístění mionových detektorů velmi těžce dostupná. Nepozorování absorpce v tomto místě tak lze vysvětlit dvěma způsoby. Prvním je, že došlo k protavení spodní části reaktorové nádoby a tavenina tak protekla až na dno kontejnmentu. Tato varianta odpovídá realitě pozorované uvnitř kontejnmentů druhého a třetího bloku. Druhou možností je, že je to dáno tím, že vysokoenergetické miony musely v dané geometrii prolétat pod velmi specifickými úhly.

Ověřit by to šlo jiným umístěním detektorů, které by však musely být v suterénu pod úrovní umístění reaktoru. To však zatím dávkový příkon v případných vhodných místech nedovoluje. Druhou možností je, že roboty uvnitř kontejnmentu prohlédnou spodní část tlakové nádoby reaktoru, případně najdou zbytky aktivní zóny pod ní. Daná studie je zajímavá i z metodického hlediska znamená pokrok ve využívání kosmických mionů v zajímavých aplikacích.

Práce v areálu elektrárny.

Pokračují i práce v areálu elektrárny. Do konce dubna se podařilo dokončit zkracování ventilačního komínu prvního a druhého bloku. Z výšky 120 m se zkrátil na 60 m. Horní část se postupně po částech rozřezala a snesla dolů. Ventilační komín měl totiž narušenou statiku a hrozilo, že by se mohl při dalším zemětřesení zřítit. Dne 1. května 2020 se tak všechny práce dokončily a na zbývající část komínu se umístilo víko, které brání tomu, aby se během dešťů do ní dostávala voda. Během této práce nedošlo k žádnému uvolňování radioaktivity a získaly se velmi cenné zkušenosti pro další práce při rozebírání a likvidaci kontaminovaných konstrukcí.

Dokončování odčerpávání zbývající radioaktivní vody ze suterénních prostor narazilo na nečekaný problém. V některých místech se pro zabránění přelivu a snížení radioaktivity prosakující radioaktivní vody v počátečních fázích po havárii využily pytle s pískem a zeolitem. Ten opravdu efektivně absorboval radioaktivní cesium. V části z nich se tak naakumulovala vysoká radioaktivit. Tu stíní zmíněná voda. Po jejím odčerpání by však byl v jejich okolí velmi vysoký dávkový příkon. Proto se musí napřed najít způsob, jak tyto pytle s radioaktivním materiálem odstranit a bezpečně uložit. Teprve pak bude možné dokončit odčerpání radioaktivní vody i z takto postižených suterénních prostor.

 

Největší výzvou stále zůstává řešení toho, co s vodou kontaminovanou radioaktivním tritiem. Všechny ostatní radionuklidy lze z kontaminované vody odstranit. Odstranění tritia, těžkého izotopu vodíku, však chemickými metodami není možné. Fyzikální metody pro jeho separaci jsou pak velmi náročné a v tak velkém měřítku velmi těžko ekonomicky realizovatelné. Již v minulých dílech se psalo, že byly navrženy dvě možnosti. Jednou je postupné vypaření tritiové vody a druhou vypuštění této vody po odpovídajícím zředění do moře.

Tritium se produkuje i při normální činnosti jaderné elektrárny, navíc se produkuje i v přírodě při interakci kosmického záření vysokých energií s atomovými jádry v atmosféře. Existuje tak přírodní pozadí tritia a limity na jeho vypouštění z průmyslových objektů do vodních zdrojů. V projektech navržených pro vypouštění vody s tritiem by se příslušné hygienické limity nepřekračovaly, navíc by v moři docházelo k velmi rychlému a velkému ředění.

Problémem však jsou obavy rybářů z reakce veřejnosti a spotřebitelů, která by mohla mí velmi negativní dopad na rybolov a obchod s mořskými produkty. Proto se k záměru o vypouštění vody s tritiem staví velmi negativně. Zatím žádné vysvětlování ani podpora Mezinárodní agentury pro atomovou energii odpor veřejnosti nezmírnily.

Zatím se tedy voda s tritiem stále hromadí a na konci července 2020 už jí bylo v nádržích uskladněno přes 1 220 000 metrů krychlových. Počet nádrží začíná narážet na prostorové možnosti areálu. Předpokládá se tak, že do konce roku 2022 budou zaplněny i zbývající volné kapacity. Do té doby je třeba rozhodnout a zahájit likvidaci vody s tritiem.

Existují dvě možnosti, jak přistoupit ke konečné likvidaci elektrárny. První je úplně odstranění všech konstrukcí a staveb, druhou pak, že se zlikvidují pouze nadzemní části a podzemní jen do takové míry, aby po zahrnutí zeminou jejich přítomnost nevadila plánovanému budoucímu využití prostor. U elektrárny Fukušima I zatím způsob nebyl stanoven, předpokládá se, že ke konečné likvidaci by mohlo dojít okolo roku 2050.

 

Obnova postižených oblastí

Firma TEPCO vyhlásila desetiletý rozvrh prací při likvidaci elektrárny Fukušima I a potřeby, které z něho vyplývají. Důvodem je, aby se domácí firmy v prefektuře Fukušima mohly co nejlépe připravit a zapojit do těchto prací. I to by mělo pomoci v obnově okolního regionu.

Kvůli pandemii se musely odložit Olympijské hry, které se měly částečně realizovat i ve Fukušimě. V areálu J-vesnice se měly uskutečnit některé sportovní akce. Hlavně však měl sloužit jako zázemí pro část sportovních týmů. Od jeho otevření uplynulo v dubnu jeden rok. Za tu dobu se na akcích, které se v něm realizovaly, vystřídal zhruba stejný počet uživatelů a návštěvníků, jako to mu bylo ve stejné době před katastrofou. Šlo o téměř půl milionů lidí. V nedávné době byl pochopitelně jeho provoz ovlivněn pandemií a počet uživatelů poklesl. V J-vesnici zároveň ukončila po rozhodnutí o odložení Olympijských her svou cestu olympijská pochodeň a bude zde čekat na její zahájení v příštím roce. Je to symbolická podpora postiženému regionu, která by mohla přispět k návštěvnosti areálu i v době koronavirové pandemie.

Významným krokem obnovy je uvedení testovacího IT polygonu pro zkoušení automatických dopravních systémů s umělou inteligencí do plného provozu. Jde hlavně o výzkum možností využití inteligentních dronů. Výzkumný areál, o kterém se už v cyklu psalo se nachází v silně postižených částech Minami-Soma.

Dalším krokem v obnově rybolovu v oblasti bylo v dubnu 2020 otevření rybného trhu Ukedo u přístavu ve městě Namie. Místní rybáři museli zatím prodávat své úlovky na trhu ve městě Soma. Podařilo se obnovit budovy smetené cunami a opět oživit tento trh. Mohlo by to přispět nejen k pozvednutí rybolovu, ale ke zrychlení návratu do těchto oblastí, které se otevřely v roce 2017. Nabízené mořské plody využijí nejen místní obchody.

Postupující dekontaminace v nejhůře postižených oblastech umožnila také reálnou práci na vzpomínkovém parku, který by se měl realizovat na území rozkládajícím se ve dvou z nejvíce postižených měst Futabě a Namii. Jde o to, aby nebyly zapomenuty oběti a dopady velkého zemětřesení a cunami z roku 2011 i následné jaderné havárie. Zároveň slouží také k připomenutí úsilí, které nejen obyvatelé Fukušimy museli vynaložit na likvidaci následků této katastrofy. Národní park bude zaujímat plochu 50 hektarů a bude obsahovat pamětní vyvýšené místo (kopec). Jeho výška bude 16,5 m, což je výška maximální vlny cunami v této oblasti. V dalších částech zůstanou zachovány základy budov, které smetlo cunami. V severní části, která leží v Namii, budou zbytky osady a bažina. Vybudována bude také cesta z tohoto parku do muzea a archívu události, které se dokončují ve městě Futaba. První část parku by mohla být otevřena už na konci roku 2020. Tedy v době, kdy začne pracovat muzeum ve Futabě.

Zrychlení rekonstrukce a návratu do stále ještě uzavřených oblastí by mělo pomoci uvolnění striktních zákazů vstupu do silně zasažených oblastí, kde ještě nebyla dokončena dekontaminace. Tam by nebylo možné zůstávat trvale, ale bude možné je navštěvovat a připravovat se na návrat. Omezení zákazu vstupu využili i bývalí studenti střední školy ve městě Futaba, které bylo postiženo nejsilněji, k zorganizování společného setkání a návštěvy této školy. I takové akce jsou symbolem postupné obnovy i nejhůře postižených oblastí v blízkosti zničené elektrárny.

 

Japonská jaderná energetika

V podmínkách pro provozování reaktorů v elektrárně Sendai, kde jsou dva bloky o výkonu 890 MWe, bylo zřízení druhého vzdáleného centra pro kontrolu reaktorů v případě nouzové situace. Jde hlavně o zajištění chlazení v případě, že hlavní velíny budou zasaženy a nebude je možné využívat. To mělo být dokončeno nejpozději do 20. května 2020. Dokončení se však nestihlo. První blok byl před tímto datem v plánované odstávce. Druhý se však musel odstavit, i když byl od poslední odstávky v provozu pouze čtyři měsíce. Doba odstávky obou reaktorů, které se dostaly po splnění nových pravidel do provozu jako první, bude nejméně osm měsíců. Tak dlouho bude trvat dokončení a oživení budovy a potřebného zařízení. Stejný problém nastává i u bloků Takahama 3 a 4. I zde se postupně bloky vypínají a více než rok bude trvat dokončení vzdáleného chráněného bunkru pro řízení reaktoru v případě katastrofy.

V současné době je sice devět reaktorů schváleno pro provoz, ale tři z nich Sendai 1 a 2 a Takahama 3 jsou odstaveny a čekají na dokončení krizového bunkru. Takahama 4 pak bude z těchto důvodů odstavena na podzim. Po opětném spuštění by měly pokračovat a využívat i palivové soubory s recyklovaným MOX palivem. První byly vyjmuty po absolvování celého cyklu a vyhoření z reaktoru Ikata 3. Pro Takahamu byly další nedávno objednány u francouzské firmy ORANO. Dalších 17 reaktorů je v procesu schvalování povolení k provozu a práci na potřebných úpravách. Jak už se psalo v minulé části seriálu, ke spuštění jsou po dokončení všech navržených opatření a povolení místními úřady již schváleny bloky Tokai 2 a Onagava 2. U toho druhého se však realizace všech opatření posunula až ke konci roku 2022.

 

V červenci 2020 povolil úřad pro jadernou bezpečnost NRA obnovení provozu výzkumného vysokoteplotního reaktoru chlazeného plynem HTTR (High-Temperature Test Reactor). Jde o malý prototypový reaktor s tepelným výkonem 30 MWt, který je moderovaný grafitem a chlazený héliem. Poprvé se v něm řízená řetězová štěpná reakce rozběhla v listopadu 1998. Pomocí tohoto reaktoru se testují možnosti intenzivní produkce vodíku pomocí tepelného rozkladu páry. Po dokončení všech schválených opatření by se mohl reaktor opět rozběhnout. Je to příslibem, že se Japonsko začne zase podílet na vývoji nových pokročilých jaderných technologií.

Úřad pro jadernou bezpečnost NRA v létě 2020 také schválil bezpečnostní opatření pro závod pro přepracování vyhořelého paliva Rokkasho. Jde o velmi důležitý krok ke spuštění tohoto zařízení, které by v budoucnu mělo umožnit přepracování až 800 tun vyhořelého paliva ročně. Jednou z bezpečnostních podmínek povolení provozu, která ještě stále není dokončena, je zpevnění chladících věží tak, aby vydržely i úder tornáda s rychlostí větru až 360 km/h. V areálu jsou dvě takové věže. U jedné takové zpevnění nebyl problém. Druhá je však umístěna na budově a její zvýšená hmotnost by zhoršila seismickou odolnost této budovy. Proto bylo rozhodnuto o postavení nové chladící věže. Nutnost postavení nové věže však vedla k posunutí spuštění přepracovacího závodu o jeden rok, z roku 2021 na rok 2022.

 

Je vidět, že obnova jaderné energetiky v Japonsku probíhá velmi pomalu a dozorový orgán NRA je ve svých bezpečnostních požadavcích velmi přísný. Pozitivem tohoto přístupu by mohlo být zvýšení důvěry veřejnosti a příznivější postoj k provozování bloků, které od tohoto úřadu dostanou schválení. Bude jistě zajímavé sledovat, jak se do situace v jaderné energetice promítnou snahy zavřít ty nejméně efektivní uhelné elektrárny do roku 2030 a snížit podíl uhlí na produkci elektřiny na 26 %. Zvláště, když se ukazuje, že obnovitelné zdroje mají i přes velmi intenzivní dotace v Japonsku jen omezené možnosti.