چه شد که فوکوشيما چرنوبيل نشد
نويسنده: مجيد جويا
همه تکنولوژي هايي که ژاپني ها براي کنترل بزرگ ترين فاجعه هسته اي کشورشان به کار بستند
ولي زمين شناسان تهيه کننده اين گزارش از نکته اي غفلت کرده بودند و آن، ترکيب دو گسست بود که اجازه داد گسلي به طول 500 کيلومتر تشکيل شود و زلزله اي به بزرگي 9ريشتر اتفاق بيفتد؛ همان چيزي که در روز 11مارس و در ساعت 14:46 به وقت محلي رخ داد و مناطق شمال شرقي ژاپن را لرزاند.
اما اين تمام مشکل نبود. کمتر از يک ساعت بعد از وقوع زمين لرزه، سونامي مهيبي به سواحل شمال شرقي ژاپن رسيد که ارتفاع ديواره هاي آب در دريا به 15 تا 20 متر مي رسيد و در بدو ورود به ساحل، در بعضي نقاط تا 50 متر بلندي داشت. اين در حالي بود که سدهاي مقابله با سونامي در اين نواحي تنها براي امواج هفت متري طراحي شده بود. نتيجه اين سونامي، کشته شدن 14.785 نفر، مفقود شدن 10.271 نفر و نابودي همه زيرساخت ها در اين مناطق بود که يکي از آنها نيروگاه هسته اي دايايچي در فوکوشيما بود.
آغاز بحران هسته اي
در روز وقوع زلزله، چهار رآکتور فعال و دو رآکتور ديگر براي بازبيني خاموش شده بود. پس از وقوع زلزله 20 اسفند که خيلي شديدتر از محاسبات طراحي نيروگاه بود، سيستم خودکار حفاظت با فروکردن ميله هاي جذب نوترون، واکنش شکافت هسته اي را متوقف کرد و هر شش رآکتور نيروگاه در وضعيت خاموش قرار گرفتند. اما سيستم خنک کننده رآکتورها از کار افتاد.
از آنجا که ميله هاي سوخت حتي در وضعيت خاموش هم دماي بسيار بالايي دارند و بايد خنک شوند، سيستم خنک کننده هميشه بايد فعال باشد. اگر برق سيستم خنک کننده (برق توليدي رآکتور) قطع شود، از برق شبکه کشوري، ژنراتورهاي اضطراري ديزلي با نيروي باتري ها براي به کار انداختن سيستم خنک کننده اضطراري استفاده مي شود. اما زلزله شبکه سراسري توزيع برق را قطع کرده بود؛ اين شد که ژنراتورهاي ديزلي نيروگاه را فعال کردند و با استفاده از نيروي برق آن، سيستم خنک کننده اضطراري را راه انداري کردند.
اما مشکلات نيروگاه ديايچي رفته رفته پيچيده تر شد. يک ساعت پس از زلزله، امواج غول پيکر سونامي به سواحل فوکوشيما رسيد، به راحتي از ديوار حايل نيروگاه و اقيانوس عبور کرد و ژنراتورهاي ديزلي را زير سيلي از آب و آوار دفن کرد. باتري هاي اضطراري هم توان چنداني نداشتند و نتيجه اين که سيستم خنک کننده اضطراري هم پس از مدت کوتاهي از کار افتاد.
وقتي سيستم خنک کننده وجود نداشته باشد، آب استخر محافظ ميله هاي سوخت به جوش مي آيد، تبخير مي شود و فشار داخل اتاقک بالا مي رود. وقتي خنک کننده هاي در اطراف ميله هاي سوخت باقي نماند، گرماي زيادي باعث ذوب شدن ميله هاي سوخت و آزاد شدن محتواي سوخت هسته اي مي شود و اگر اين فرايند مهار نشود، مي تواند به انفجار و پراکنده شدن مواد هسته اي در خارج از محدوده نيروگاه منجر شود.
رآکتور شماره 1 و مهار موفق بحران
بدون برق، اپراتورها مي توانستند با آزادسازي بخشي از بخار مخزن فشار رآکتور، دما را کنترل کنند؛ ضمن آنکه آنها به ميزان محدودي از نيروي باتري براي به حرکت درآوردن سيستم خنک کننده دسترسي داشتند، اما آنچه که احتمالا آنها نمي دانستند اين بود که سيستم خنک کننده دچار نشتي شده است. اين نشتي سبب شد که سطح آب داخل هسته رآکتور پايين بيايد و به سوخت اجازه گرم شدن دهد. نتيجه اينکه با افزايش توليد بخار، فشار داخل مخزن فولادي هم بالا رفت. به گفته شرکت تپکو، اداره کننده نيروگاه، سيستم خنک کننده اضطراري هم نمي توانست از عهده اين شرايط بربيايد.
در ساعت 19:30 به وقت محلي، حالت اضطراري هسته اي اعلام و در کمتر از دو ساعت، تخليه مردم از شعاع دو کيلومتري نيروگاه آغاز شد.
تا ساعت 4 صبح روز بعد يعني شنبه 11 مارس، فشار داخل مخزن ضخيم فولادي واحد1 به 840 کيلوپاسکال رسيد که بيشتر از دو برابر سقف مجاز کاري بود. سطوح تشعشع در دروازه جلويي نيروگاه بيشتر از منطقه پشتي شروع به بالا رفتن کرد. هرچند هنوز خيلي با رسيدن به سطح خطرناک فاصله داشت. در ساعت 5:44 صبح، شعاع تخليه مردم به 10 کيلومتر افزايش يافت.
افزايش تشعشعات راديواکتيو بدان معني بود که پايين آمدن سطح آب بايد منجر به قرار گرفتن سوخت در معرض هوا شده باشد. ميله سوخت، لوله باريک بلندي از آلياژ زير کونيوم است که با صفحات اورانيوم پر شده. اين لوله ها به آن دليل از زير کونيوم ساخته شده اند که مانع از عبور نورترون هاي مورد نياز براي انجام واکنش شکافت هسته اي نمي شوند.
با نزديک شدن دما به 1500 درجه سانتي گراد، بخار آب فوق داغ شروع به اکسيد کردن زيرکونيوم و آزاد سازي گاز هيدروژن کرد. همزمان، ميله هاي سوخت که ديگر سپر محافظ زيرکونيومي به دور خود نداشتند، به کف رآکتور ريختند و فرآيند ذوب جزئي آغاز شد.
اين وضعيت بحراني بود. اگر اپراتورهاي رآکتور 1 نمي توانستند مانع از ذوب شدن شوند، سوخت در کف مخزن جمع مي شد. صفحات اورانويم که اکنون در نزديکي هم قرار داشتند، مي توانستند با تبادل نوترون و شروع دوباره واکنش زنجيره اي، واکنش هاي هسته اي گرمازاي خود را آغاز کنند. به آهستگي، اين توده به «جرمي بحراني» تبديل مي شد که مي توانست فرايند هسته اي مهار نشدني را که در تسليحات هسته اي استفاده مي شود به راه بيندازد.
در حوالي ساعت 14:30 شنبه 11 مارس، اپراتورها راه خروج گاز هيدروژن را از اتاقک رآکتاور به طبقه فوقاني باز کردند تا فشار مخزن محدود کننده کاهش يابد. اما يک ساعت بعد، نشت گاز هيدروژن به بيرون، تماس با اکسيژن و يک جرقه تصادفي سبب انفجار گاز هيدروژن دئر طبقه فوقاني شد. کل سقف واحد 1 متلاشي شد و چهار کارگر هم آسيب ديدند. با اين وجود به نظر مي رسيد که مخزن قطور بتني محافظ اتاقک رآکتور از انفجار آسيبي نديده باشد.
وحشت ژاپن را فرا گرفت. در منطقه اي به شعاع 20 کيلومتري در اطراف نيروگاه، از مردم خواسته شد يا به هيچ وجه از منازل خود خارج نشوند يا داوطلبانه منطقه را ترک کنند. چند روز بعد دستور تخليه اجباري منطقه نيز صادر شد. پمپاژ آب دريا در رآکتورهاي ديگر ادامه يافت چرا که راه ديگري وجود نداشت.
دوماه بعد و هنگامي که کارگران توانستند براي اولين بار پس از حادثه وارد ساختمان رآکتور شماره 1 شوند، دريافتند که نشت آب از رآکتور، ميله هاي سوخت را کاملا خارج از آب قرار داده بود و حرارت ميله ها باعث ذوب جزئي ميله ها شده بود.
رآکتور شماره 2و4 و نسخه اي که جواب نداد
در حالي که مسوولان نيروگاه توانستند با انجام روش هاي مشابه، رآکتورهاي شماره 1و3 را پس از انفجار تحت کنترل درآورند اما دما در رآکتور شماره 2 به طرز غير عادي بالا رفت و بخشي از ميله هاي سوخت ذوب شدند. سطح خطر فاجعه اتمي در نيروگاه به 4 رسيد (بيشترين مقدار سطح خطر، 7 است که در چرنوبيل رخ داده بود). هسته رآکتورهاي شماره 1و3 دچار ذوب جزئي شده و در قسمتي از ميله هاي سوخت که پوشش زيرکونيومي خود را از دست داده اند، ذوب شده و اورانيوم به بستر محفظه نگهداري اورانيوم ريخته شده است.
مسوولان نيروگاه تصميم گرفتند روش موفق رآکتورهاي 1و3 را براي رآکتور شماره 2 نيز به کار ببرند. اما اوضاع طبق انتظار آنان پيش نرفت؛ رآکتور در روز چهارم پس از زلزله منفجر و تمام سيستم خنک کننده آن تخريب شد ميزان تشعشعات راديواکتيو در محوطه نيروگاه به حد خطرناکي بالا رفت و همه چيز به هم ريخت. دو ماه بعد، تپکو اعلام کرد که علت اين انفجار، خرابي يک شير فشار بود که مانع از تخليه فشار داخل محفظه نگهداري رآکتور شده بود. شبيه سازي ها نشان مي دهد که در اثر اين انفجار، بخشي از بخار راديواکتيو در فضا منتشر شد که خوشبختانه به دليل وزش باد به سوي دريا، اين مواد راديواکتيو راهي به سوي مناطق شهري پيدا نکردند. خسارات وارده منجر به آبگرفتگي ساختمان هاي مجاور شد و حجم عظيمي از آب راديواکتيو به مشکل جديد نيروگاه دايايچي تبديل شد. در روزهاي بعد، بخشي از اين آب هاي راديواکتيو به اقيانوس آرام نشت کرد و چندين روز طول کشيد تا جلوي آن گرفته شود. در رآکتور شماره 4 نيز استخر انبار ميله هاي قديمي سوخت، دچار آتش سوزي شد و سطح مواد راديواکتيو را افزايش داد، دولت ژاپن نيز شعاع منطقه تخليه اجباري را به 20 کيلومتر افزايش داد و از مردم ساکن شعاع 20 تا 30 کيلومتري نيروگاه خواست که منازل خود را جز در مواقع ضروري ترک نکنند.
اما در رآکتور شماره 3 اتفاق هاي ديگري در حال وقوع بود. کارکنان و ماشين هاي آتش نشاني مجبور به ترک محوطه رآکتور شماره 3 شدند و عمليات تزريق آب دريا و اسيد بوريک با استفاده از بالگرد ادامه پيدا کرد. اما سطح تشعشعات مواد راديواکتيو در 25 اسفند به حدي بالا رفت که عمليات ريختن آب دريا به وسيله بالگرد روي رآکتور شماره 3 متوقف شد. سطح خطر نيروگاه نيز به 6 افزايش يافت.
گذر از روزهاي بحران
با توجه به سطح بالاي تشعشات اتمي ساطع شده از رآکتورهاي آسيب ديده نيروگاه فوکوشيما که کار کارگران امداد را بسيار سخت و حتي در بعضي اوقات غيرممکن ساخته بود. تا روز ششم فروردين بعضي از کشورها، روبات هايي را براي کمک به ژاپني ها به آنجا ارسال کردند. روبات هاي ژاپني (من جمله روبات هاي آتش نشاني) از همان روز اول در نيروگاه به کار گرفته شده بودند، ولي روبات هايي از استراليا و آمريکا نيز براي کمک به ژاپني ها ارسال شدند. مهندسان در روز 29 مارس تصميم گرفتند روي آوارهاي ناشي از انفجارهاي نيروگاه را با يک لايه از رزين محلول در آب، بپوشانند تا مواد راديواکتيو با باد جابه جا نشوند و کارگران بتوانند به کار در محل نيروگاه بپردازند. اين کار با استفاده از يک روبات کنترل از راه دور انجام شد و در کوتاه مدت توانست جلول انتشار مواد راديواکتيو را بگيرد. اما دو روز بعد، شکافي 20 سانتي متري در ديواره محفظه اصلي رآکتور شماره 2 به وجود آمد که سبب نشت آب آلوده به راديواکتيو به داخل اقيانوس آرام شد. اين شکاف با تزريق پليمر و بتن مسدود شد تا مواد راديواکتيو وارد اقيانوس نشوند. در روزهاي بعد به دليل پر شدن مخازن نگهداري آب هاي مصرف شده در جريان خنک سازي رآکتورها، مسئولان مجبور شدند قسمتي از اين آب ها را که آلودگي کمتري داشتند، به داخل اقيانوس آرام تخليه کنند تا جا براي ذخيره آب هاي آلوده تر باز شود در روز 18 فروردين به منظور اجتناب از انفجار مجدد گاز هيدروژن در رآكتورها، گاز نيتروژن در داخل رآكتورها تزريق شد. اين عمليات از رآکتور شماره 1 آغاز شد و در نتيجه آن، ديگر انفجار گاز هيدروژن در ساختمان رآکتورها رخ نداد.
بدترين فاجعه هسته اي پس از چرنوبيل
نپکو در روز 30 فروردين اعلام کرد که به سه ماه زمان بيشتر براي جلوگيري کامل از نشت مواد راديواکتيو نياز دارد. زمان مورد نياز براي خاموشي سرد رآکتورهاي نيروگاه هم از سوي مهندسين تپکو 9 ماه برآورده شده است. هزينه هاي بازسازي ژاپن پس از اين حادثه نيز 300 ميليارد دلار تخمين زده شده که موجب شد اين فاجعه، پرهزينه ترين فاجعه تاريخ بشر لقب بگيرد.
اما با افزايش ميزان نشت مواد راديواکتيو از رآکتور شماره 2 به دريا از 1100 برابر به 6500 برابر مقدار مجاز، دولت ژاپن در روز 31 فروردين منطقه تخليه نيروگاه اتمي فوکوشيما را به 30 کيلومتر افزايش داد و ورود به اين منطقه را رسما ممنوع اعلام کرد. به اين ترتيب آن دسته از ساکنان منطقه که پيش از اين به درخواست ترک داوطلبانه منطقه وقعي ننهاده بودند، مجبور به ترک منطقه شدند.
در روز 15 ارديبهشت، کارگران توانستند براي اولين بار پس از انفجار گاز هيدروژن در ساختمان رآکتور شماره يک نيروگاه- که يک روز پس از زلزله رخ داد- وارد آن شوند. 12 نفر از کارگران مجهز به لباس هاي ضد تشعشع و کپسول اکسيژن در قالب سه گروه چهار نفري، 40 دقيقه اجازه داشتند که داخل ساختمان بمانند و لوله هاي تهويه را از اتاق رآکتور به واحد تصفيه که در سالن مجاور قرار دارد نصب کنند. اين محدوديت زماني براي اين بود که مدت کمي در معرض تشعشعات قرار گيرند.
دو هفته بعد، در 29 ارديبهشت، سطح آلودگي در رآکتور شماره 2 به حدي پايين آمد که چهار تن از کارگران بتوانند وارد آن شوند.
در حال حاضر، هر شش رآکتور نيروگاه دايايچي در فوکوشيما در خاموشي سرد (دماي آب استخر کمتر از 80 درجه سانتي گراد) قرار دارد و تنها مشکل موجود حجم عظيم آب هاي آلوده به راديواکتيو است. هزاران تن آب خطرناک در حال حاضر در مخزن هاي بزرگ نگهداري مي شوند و هرچند که برنامه اي تصفيه اين آب ها از مواد خطرناک آغاز شده، اما بعيد به نظر مي رسد که ژاپني ها بتوانند در آينده نزديک از شر اين همه آب آلوده خلاص شوند.
چه شد گه چرنوبيل تکرار نشد؟
البته نبايد از واکنش سريع دولت ژاپن غافل شد که علاوه بر تخليه سريع مناطق اطراف نيروگاه، اطلاع رساني عمومي، مانع از آلودگي گسترده مردم مناطق همجوار نيروگاه شدند، چيزي که در چرنوبيل رخ نداد.
روبات هايي که در مهار نيروگاه ژاپن نقش داشتند
کلويال هاوک
روبات هاي آتش نشاني بدون سرنشين
«مونيروبو»
ماشين هاي آيروبات
روبات آتش نشان استراليا
روبات هايي که استفاده نشد
منبع: نشريه دانستنيها شماره36