Vladimír Wagner: Některá fakta o radioaktivní vodě ve Fukušimě I
Zdroje kontaminované vody
Nejdříve je dobré si rozepsat, jaké jsou zdroje radioaktivní vody. Jsou v zásadě tři. Prvním je voda, která se do budov, kanalizace a dalších podzemních prostor v areálu dostala s cunami a neodtekla do moře. Během havárie se pak kontaminovala radioaktivními látkami. Druhým zdrojem je voda, napřed mořská a pak technická, která se používala k chlazení reaktorů a bazénů s vyhořelým palivem během prvních týdnů, než se podařilo dosáhnout cirkulovaného chlazení. To se povedlo zhruba v srpnu 2011. V současné době se bazény chladí vodou cirkulující přes tepelný výměník a voda v nich je vyčištěná, odsolená a z velké části dekontaminovaná. U reaktorů se také realizuje cirkulované chlazení. Voda je v tomto případě odčerpávána z podzemních prostor reaktorů, čistí se a částečně dekontaminuje odstraněním cesia. Takto upravená se čerpá do zásobníků, ze kterých se odebírá pro další chlazení. Množství vody z těchto zdrojů se tak nezvyšuje. Větší část z ní se odčerpala, zbavila se nečistot a částečně dekontaminovala (zbavila se radioaktivního cesia). Poté se částečně uskladnila v zásobnících, ze kterých se bere voda pro chlazení reaktorů, a zbytek v dalších nádržích. Kvůli třetímu zdroji, kterému se budeme věnovat za chvíli, však neustále přibývají zásoby vody a počty nádrží. Proto pracovníci společnosti TEPCO neodčerpali všechnu vodu z podzemních prostor a některé z nich využili jako dočasné nádrže. Za to byla společnost TEPCO v poslední době kritizována a snaží se tak i tyto podzemní prostory vyčerpat a vysušit.
Dostáváme se tak ke třetímu zdroji vody v areálu. Tím je podzemní voda, která do areálu proniká z vnitrozemí. Ta se v případě, že se dostane do silně kontaminovaných částí elektrárny, stává radioaktivní. Její množství není malé, jedná se o několik stovek tun denně. Toto množství stojí za tvrzením, které se objevilo i na Ekolistu, že tři sta tun denně uniká do moře. Ovšem v tomto případě jde pouze o odhad množství podzemní vody, která se dostává do areálu elektrárny. Uvedený odhad úniků vody do moře tak vychází z předpokladů, že veškerá tato podzemní voda se dostává do moře a veškerá se kontaminuje. Což ale není pravda určitě. Velká část této vody se odčerpává a právě ta je zdrojem narůstajícího počtu nádrží. Jak už bylo zmíněno, žádný další zdroj nové vody totiž v areálu není, chladí se cirkulovaně už použitou vodou. Část podzemní vody se zase nedostane do styku s vysoce kontaminovanými místy v areálu či kontaminovanou vodou. To je vysvětlení i rozporů viditelných i v článku na Ekolistu, kdy se na jedné straně tvrdí, že "odborníci to (únik vody do moře) odhadují na nejméně 300 tun denně" a také, že "provozovatel elektrárny, společnost TEPCO dokonce uvádí, že neexistují jednoznačné důkazy jakýchkoliv úniků, byť tuto možnost nepopírá".
Jako ukázka pronikání podzemní vody do silně kontaminovaných prostor může sloužit třeba prosakování vody v blízkosti propojovacího kanálu pro kabely v turbínové budově prvního bloku: (video viz zde: http://www.tepco.co.jp/en/news/library/movie-01e.html?bcpid=59368209002&bclid=347242463002&bctid=590448354002).
Jak situaci s vodou řešit
Nejdůležitější je vyřešit situaci s pronikáním podzemní vody. V tomto případě se využívá ucpávání netěsností, které umožňují pronikání podzemní vody do silně kontaminovaných prostor. Dalším krokem je budování podzemních zábran a stěn, které mají buď zabránit podzemní vodě, aby se dostala do kontaminovaných prostor, nebo pak zabránit kontaminované vodě proniknout do moře. Z těchto důvodů se budovaly stěny, které vznikaly vstřikováním neprostupných chemických látek nebo kovovými či betonovými zábranami. Podobnou funkci by měl mít i projekt, o kterém se hodně mluví právě v poslední době. Jde o plánované vhánění velmi chladné (-40°C) kapaliny do trubek v zemi. Okolní zemina by tak zmrzla a vytvořila bariéru, která by podzemní vodu nepropouštěla. Plánuje se tak vytvořit bariéra okolo zničených reaktorů, která by zabránila pronikání podzemní vody do prostoru k nim a pronikání kontaminované vody od nich. K daným opatřením patří i odčerpávání podzemní vody v areálu pomocí vrtů. To slouží i k tomu, že se zjišťuje, zda a jak je podzemní voda v různých místech kontaminována.
Je však třeba zdůraznit, že tato opatření nevyřeší základní věc, a tím je přítok podzemní vody do areálu elektrárny. Jeho vyřešení by mělo umožnit čerpání vody ještě nad areálem a její vypouštění do moře. Aktivita této vody je podobná aktivitě jiné vody v dané oblasti a její vypouštění do oceánu by nevedlo k žádným ekologickým problémům. Zatím však není povoleno vypouštění jakékoliv vody do moře. Hlavně rybáři se obávají reakcí veřejnosti na takové vypouštěni. Opatření, zmíněná v předchozím odstavci, by pak řešila vodu, která by se přes čerpání přece jen do areálu dostala.
Pokud by se zastavil nebo radikálně snížil přítok podzemní vody do areálu, mohlo by se přistoupit k úplné dekontaminaci vody nahromaděné v nádržích. Ta se zatím zbavuje cesia a dominantní části aktivity gama (vyzařují se vysokoenergetické fotony). Od května 2013 je ve zkušebním provozu zařízení ALPS, které má odstraňovat všechny radionuklidy kromě tritia. Tritium je radioaktivní izotop vodíku, a chemicky se tak pochopitelně nedá od normálního vodíku oddělit. Konstrukce a schvalování provozu tohoto zařízení se protáhlo a ani letní testovací provoz není bez problémů. Objevila se korozivní poškození a zařízení je třeba opravovat. Je tak otázkou, kdy přesně se podaří zajistit jeho spolehlivý trvalý provoz. Je také třeba poznamenat, že množství denně dekontaminované vody je jen o něco větší než množství podzemní vody přitékající do areálu. I když tedy bude toto zařízení spolehlivě fungovat, k radikálnímu úbytku kontaminované vody dojde pouze po vyřešení problému s podzemní vodou, o které se psalo v předchozím odstavci. Tritium je přirozenou součástí životního prostředí, vzniká totiž interakcí kosmického záření v atmosféře. Zároveň se nekumuluje v organizmech a je pouze beta radioaktivní s velmi malou energií vznikajícího elektronu. Vodu, ve které je významnou pouze radioaktivita tritia, je tak možné vypouštět do oceánu, pokud významně nezvýší přirozenou radioaktivitu mořské vody v okolí. Ovšem se získáním povolení vypouštění takto dekontaminované vody do moře bude ještě mnohem větší problém, než se získáním povolení pro vypouštění podzemní vody čerpané před vstupem do areálu elektrárny.
Úniky radioaktivní vody z nádrží
Zatím se však hromadí počet nádrží a objem radioaktivní vody v nich. To zvyšuje riziko úniků. Různé malé úniky, které se dařilo poměrně lehce likvidovat, provázely práce ve Fukušimě I celou dobu. Byly spojeny hlavně s rozsáhlým systémem manipulace s vodou při cirkulovaném chlazení reaktorů, které bylo popsáno výše. Postupně, jak se dařilo zkracovat a vylepšovat komplikovanou strukturu trubek, se počet těchto událostí snižoval. V létě se však začaly objevovat problémy s narůstajícím počtem nádrží. Současný velký zájem veřejnosti byl vyvolán zatím největším únikem. Při něm z nádrže na 1000 tun vody vyteklo zhruba 300 tun. Jedná se o jednu z mnoha nádrží, které jsou v areálu. Existují dvě varianty tohoto typu nádrží. První je z jednotlivých částí svařovaná a druhá spojovaná, přičemž spoje jsou vyplňovány materiálem, který se při styku s vodou roztahuje a je pro vodu neprostupný. Spojované nádrže jsou jednodušší na montáž a jejich instalace tak probíhá rychleji. A právě u jedné takové montované nádrže proběhl zmiňovaný únik vody. Ví se, že tuto nádrž bylo potřeba přemístit. Proto se rozmontovala a montovala znovu na jiném místě. I to mohlo být důvodem její netěsnosti. Nádrž měla okolo sebe zábranu a byla tak umístěna v něčem, co funguje jako jistá forma bazénu. Uniklá voda tak v něm měla být zachycena. Ovšem, když dojde k průšvihům, tak se často kumulují. Aby se totiž tento bazén nezaplňoval dešťovou vodou, je možné jej vypouštět speciálním kohoutem a ten zůstal bohužel otevřený. Jak daleko se uniklá radioaktivní voda dostala a jestli dosáhla nějaká její část až moře, je nejasné. Okolo nádrže se kontaminovaná zemina odbagrovala a v hloubce zhruba půl metru už žádné zvýšení radioaktivity nebylo patrné. Zvýšení radioaktivity se neobjevilo ani v kanalizaci, která je v blízkosti nádrže. To by svědčilo o tom, že se nedostala nijak daleko. Jisté pochybnosti ovšem vzbudilo zvýšení radioaktivity ve vrtu, který kontroluje stav podzemní vody v blízkosti inkriminovaného místa právě v posledních dnech.
Opatření, které má podobným událostem zabránit, je výměna všech spojovaných nádrží za svařované. Zároveň se do všech nádrží umístí zařízení kontrolující, že se nemění stav hladiny vody v nich. To však zabere jistý čas. Do té doby probíhá průběžná kontrola těsnosti všech nádrží v areálu. Provádí se vizuálně i tak, že pracovníci měří radioaktivitu povrchu nádrží hlavně v místech, kde jsou různé spoje. Předpokládá se, že v případě netěsností bude v místech netěsnosti zvýšená radioaktivita. Ve třech případech bylo takové místo nalezeno na nádržích a v jednom případě na potrubí, které nádrže propojuje. Na pohled není v těchto místech žádná voda vidět a zároveň pod nimi není zvýšená aktivita, takže nic nekape. Ale v daném místě je vyšší aktivita. V jednom případě je hodně vysoká a změřený dávkový příkon těsně u daného místa na povrchu byl uváděn 1800 mSv/hod. Což je hodnota, které se chytila media a hned zdůraznila, že by vedla k smrtelné dávce už za ty čtyři hodiny.
Je však třeba vysvětlit některé okolnosti, které se problému týkají. Není úplně jasné, jak toto silně radioaktivní místo vzniklo, ale nic to neříká o aktivitě vody v nádrži. Pokud by vzniklo průsakem netěsností, tak se prosáklá voda vypařuje a radionuklidy se v daném místě koncentrují. To znamená, že aktivita v místě je i řádově vyšší než aktivita vody. Je třeba zdůraznit, že v daném případě jde o aktivitu beta. V nádržích je voda po vychytání cesia a odstranění dominantní části radionuklidů, které jsou i gama radioaktivní. Během přeměny beta se uvolňují elektrony, pro jejichž pohlcení stačí malá vrstvička materiálu. A i ve vzduchu se brzy pohltí. Proto se mohou pracovníci pohybovat bez ohrožení i těsně u nádrží a měřit tuto aktivitu beta přístroji, které se téměř dotýkají daného místa (jinak to ani nejde - ve větší vzdálenosti jsou elektrony pohlceny a měří se nulová aktivita). To znamená, že odhady této aktivity a přepočet měřené hodnoty aktivity na nepřímo odhadovaný dávkový příkon je značně nepřesné. Průběh kontroly je ukázán na tomto videu: http://www.tepco.co.jp/en/news/library/movie-01e.html?bcpid=59368209002&bclid=347242463002&bctid=590435893002.
Je tak sice jasné, že aktivita vody v řadě nádrží je vysoká a určitě by se v ní nikdo koupat neměl. Na druhé straně však to není aktivita měřená v tom jednom zmíněném místě a navíc se tato voda do oceánu nedostává. A i pokud se část z těch 300 uniklých tun tam i dostala, tak byla už v průběhu své cesty k moři silně zředěná.
Jaké představují současné úniky radioaktivní vody ekologické riziko?
Současné úniky radioaktivní vody představují jen velmi malý zlomek úniků, které nastaly během prvních dnů a týdnů po havárii a ekologickou situaci nemění. Zmiňovaných 300 tun vody představuje například 300 krychlových metrů a oproti množství vody v oceánu jde opravdu o zanedbatelný objem. Pokud se takový objem do moře dostane, dochází k extrémnímu zředění. Radionuklidy, které jsou i gama radioaktivní, lze velice snadno identifikovat, protože vyzařují záření gama s přesně danou energií. Při využití velice citlivých spektroskopických metod a vzorků s velmi velkým objemem, lze identifikovat i extrémně nízké aktivity příslušných izotopů.
Příkladem takových měření jsou studie, které prováděl kolega Jan Kameník při svém postdoktorandském pobytu na Havajské univerzitě. Spolu s tamními kolegy studoval výskyt radionuklidů cesia v mořské vodě. Analyzovali vzorky mořské vody, které získaly lodě plující z Japonska na Havajské ostrovy, případně do Spojených států, a určovali aktivitu různých izotopů cesia v ní. Tato aktivita je už pár kilometrů od Fukušimy I normálními metodami neměřitelná a pod úrovní přirozené radioaktivity mořské vody. Je potřeba využít speciální spektroskopické metody pro její určení. Na vzorcích vody o objemu nejméně 20 litrů ale lépe až 100 litrů, které se odeberou během plavby a dovezou do speciální laboratoře, se provádí chemická separace, aby se cesium oddělilo od jiných radionuklidů, které jsou přirozenou součástí mořské vody. Takovým způsobem lze dosáhnout citlivosti lepší, než jsou jednotky Becquerelů na metr krychlový vody. Bližší popis je na stránce kolegy Kameníka. Problémem je, že kvůli poměrně velkým objemům vody, které se potřebují a musí během plavby uskladnit, lze využít pouze větší lodě. Speciální plavby takových lodí jsou velmi nákladné a většinou na to univerzity nemají. Proto využívají pomoc posádek nákladních lodí, ty však plují pouze po přesně daných trasách. Soubor experimentálních dat je tak dost omezený. Přesto mohou přinést velice zajímavé informace o mořských proudech a míchání vrstev vody v různých hloubkách oceánů. A proto se také aktivita umělých izotopů v mořích a oceánech dlouhodobě měří. Řadu informací se podařilo získat měřením aktivity radionuklidů, které jsou pozůstatky testů jaderných zbraní.
Při měřeních vzorků získaných v průběhu plaveb z Japonska k Havaji v roce 2011 a 2012 se zjistilo, že se postupně radioaktivní cesium z Fukušimy dostávalo do stále větších vzdáleností od Japonska. Prozatím však aktivita cesia z Fukušimy zmizela ještě hodně daleko od Havaje a i velmi blízko Japonska byla extrémně nízká, jednalo se o jednotky Becquerelů na metr krychlový. To je o mnoho řádů méně, než je přirozená aktivita mořské vody. Pro srovnání, například aktivita přirozeného draslíku 40K je zhruba 11 000 Bq/m3. Hodnota aktivity cesia 137 (poločas rozpadu zhruba 30 let) z Fukušimy byla v místech, kde byla měřitelná, na úrovni hodnot aktivity cesia, které je pozůstatkem testů jaderných zbraní. Identifikovat aktivitu z Fukušimy tak bylo možné pouze pomocí izotopu 134Cs, který má poločas rozpadu zhruba dva roky a ten z testů jaderných zbraní už se rozpadl. V dalších letech se bude kvůli dalšímu ředění a rozpadu izotopu 134Cs aktivita cesia z Fukušimy I dále rychle snižovat a přestane být na pozadí aktivity cesia z jaderných testů měřitelná. Podrobněji o těchto měřeních zde. Jak už jsem zmínil, je podobných měření kvůli jejich náročnosti velmi málo. Pokud se tak publikují různé mapy šíření radioaktivity z Fukušimy v moři, jde dominantně o výsledky modelových výpočtů, které jsou silně závislé na jejich přesnosti a spolehlivosti i vstupních parametrech.
V samotném moři a oceánu tak aktivita z Fukušimy díky extrémnímu zředění a extrémně nízkým hodnotám oproti přirozené aktivitě nepředstavuje žádný problém. Problém však může přinášet u japonského pobřeží. Cesium nebo stroncium se totiž může kumulovat v bahně a v živých organismech. Tak se může dostat do potravinového řetězce a může představovat zdravotní riziko kumulací v lidském organismu. Je tak potřeba kontrolovat ryby a další mořské plody v dané oblasti, jestli splňují hygienické normy. Ještě připomenu, že tritium se v organismech nekumuluje a nepředstavuje tak z tohoto hlediska problém. Situace je taková, že už zhruba kilometr od pobřeží není kontaminace standardními prostředky měřitelná. Velmi silně kontaminovaný je však přístav za vlnolamem přímo u Fukušimy I. Tato kontaminace pochází z prvních týdnů po havárii. Provedla se řada opatření, aby se radioaktivita a ani ryby a živočichové z této oblasti nedostávali do volného moře. Dno se částečně fixovalo speciálními látkami, voda se částečně dekontaminovala, vybudovaly se zábrany proti pronikání ryb ven i dovnitř. Je však jasné, že tato opatření pronikání radionuklidů nezabrání úplně. Při kontrolních výlovech ryb se sice ulovily i případy s aktivitou překračující hygienické limity, ale bylo jich jen velmi málo. To byl důvod, proč se rybáři z měst Futaba a Minami Soma chystali k obnovení rybolovu ve zkušebním režimu. Produkce by se po důkladné kontrole mohla prodávat. Tento plán byl po současných únicích zrušen a je tak pochopitelné, že jsou rybáři značně pobouření.
Závěr
Jak bylo ukázáno, jsou současné úniky z Fukušimy I zanedbatelné vůči těm, které proběhly v prvních týdnech po havárii. Nemohou tak změnit ekologickou situaci v moři okolo elektrárny. A ani ty hlavní počáteční úniky nepředstavují riziko pro oceán dále od pobřeží Japonska. Zdravotním rizikem, se kterým je třeba se vypořádat, však může být kumulace některých radioizotopů (například cesia a stroncia) v organizmech u pobřeží v blízkosti Fukušimy.
I to způsobuje, že dominantně je současná situace okolo nádrží a radioaktivní vody ve Fukušimě I problémem pro rekonstrukci postižené prefektury Fukušima, jejíž důležitou oblastí je i rybolov. A vyřešení problému s radioaktivní vodou ve Fukušimě I je tak klíčovou otázkou pro návrat lidí v postižené oblasti k normálnímu životu. Dalším aspektem jsou psychologické, politické a tím i ekonomické dopady situace. I to je důvod, proč je současným únikům a řešení situace s radioaktivní vodou v elektrárně věnována taková pozornost. Některé další aspekty spojené se situací ve zničené elektrárně a zasažených oblastech jsou popsány zde.
reklama
