Hambatan air TEPCO

Mungkin, tidak akan terlalu banyak penyederhanaan untuk mengatakan bahwa air adalah dasar dari energi nuklir modern. Ini adalah pendingin universal untuk sebagian besar reaktor nuklir, hampir sama universalnya dengan cairan pendingin dan pemadam kebakaran, dan akhirnya, air memiliki karakteristik fisik-neutron yang sangat penting, yang berfungsi sebagai moderator dan reflektor neutron.


Secara khusus, commissioning reaktor VVER dimulai dengan "tumpahan air ke reaktor terbuka," di foto, prosedur ini dilakukan di reaktor 4 PLT Rostov.

Dalam kasus kecelakaan radiasi, air masih berfungsi sebagai pengangkut universal radionuklida, yang memungkinkan dekontaminasi benda.

Hari ini kita akan mengikuti masalah yang muncul dengan air dalam proses menghilangkan kecelakaan di pembangkit listrik tenaga nuklir Fukushima, karena topik ini padat dikelilingi oleh mitologi dengan gaya "mencemari seluruh lautan".

Pada 11 Maret 2011 pukul 14.46 waktu setempat, 130 kilometer di lepas pantai Jepang, sebuah gempa yang kemudian disebut "Great East Japanese" terjadi, yang menyebabkan salah satu yang terkuat dalam sejarah kecelakaan radiasi di pembangkit listrik tenaga nuklir Fukushima Daiichi milik TEPCO.


Simulasi peta ketinggian gelombang dari Gempa Besar Jepang Timur, secara universal disajikan sebagai peta polusi dari kecelakaan di FAES

Pada saat gempa, blok 1,2,3 berkuasa, blok 4 dihentikan untuk dimodernisasi dan sepenuhnya diturunkan dari bahan bakar di zona aktif (AZ), dan blok mandiri 5,6 sedang menjalani perbaikan preventif, tetapi bahan bakar tetap di AZ. Sistem deteksi gempa mendeteksi guncangan gempa dan secara rutin memperkenalkan perlindungan darurat pada blok 1,2,3. Namun, konsekuensinya bukan tanpa konsekuensi - elemen switchgear luar tegangan tinggi (open switchgear) dihancurkan oleh gempa bumi, yang menyebabkan hilangnya daya eksternal ke 1,2,3,4 unit NPP. Otomasi stasiun beralih ke garis pertahanan berikutnya - generator diesel darurat diluncurkan, dan dalam waktu kurang dari satu menit daya pada ban tambahan dipulihkan, dan prosedur pendinginan reaktor dimulai. Situasinya tegang, tetapi lebih atau kurang teratur.


Rencana umum pembangkit listrik tenaga nuklir Fukushima. Blok 4 paling dekat, diikuti oleh blok 3.2.1 dan di kejauhan - 5.6. Di belakang ceruk-ceruk air pendingin laut, tembok melawan tsunami terlihat, yang tidak membantu.

Namun, 50 menit setelah gempa bumi, gelombang tsunami tiba di stasiun, membanjiri generator diesel dan panel listrik terkait. Pada 15.37, ada kehilangan daya total dan final di stasiun, yang menyebabkan shutdown sistem cooldown reaktor, serta hilangnya sumber informasi operasional tentang status sistem reaktor.


Tembakan nyata dari teluk pembangkit listrik tenaga nuklir Fukushima. Bidikan diambil di dekat blok 4 dan ujung stasiun, pangkal pipa ventilasi terlihat, yang berfungsi sebagai panduan pada rencana di atas.

Beberapa jam berikutnya akan berlalu dalam upaya untuk memasok air pendingin ke unit reaktor 1,2,3, tetapi mereka tidak akan berhasil. Sekitar 5 jam setelah hilangnya sirkulasi pendingin, air di dalam bejana reaktor akan mendidih di bawah bagian atas rakitan bahan bakar. Bahan bakar akan mulai terlalu panas dengan panas sisa pembusukan dan runtuh. Khususnya, pada 21,15 pada blok pertama, pengukuran latar belakang akan menunjukkan peningkatan tajam, yang berarti pelepasan produk fisi dari bahan bakar yang membusuk. Meskipun upaya titanic lebih lanjut untuk mengisi reaktor dengan air (80 ribu meter kubik air akan dipompa dalam garis yang mengarah ke rektor unit 1 dalam 15 jam), kehancuran total dan fusi bahan bakar akan terjadi, membakar cangkang reaktor dengan corium, hidrogen akan dilepaskan sebagai akibat dari reaksi steam-zirconium dan ledakan ledakan. gas pada blok 1, 2 dan 3. (Penjelasan terperinci tentang kecelakaan itu ada di beberapa dokumen IAEA: 1 , 2 , 3 , 4 )

Pada hari-hari awal kecelakaan, situasinya agak mengingatkan pada pengembangan kecelakaan Chernobyl: upaya putus asa untuk mengisi semuanya dengan air memiliki efisiensi yang sangat rendah karena kurangnya pemahaman tentang situasi nyata, apalagi air yang sampai ke sisa-sisa bahan bakar yang dibawa produk fisi radioaktif, mengubah gudang dari pembangkit listrik tenaga nuklir ke dalam katakombe banjir radioaktif. Berlawanan dengan latar belakang ledakan hidrogen dan pelepasan volume yang besar dari produk fisi, skema digunakan dengan pompa beton telecontrolled yang memasok air dengan panah 70 meter.


Ngomong-ngomong, ini adalah foto pompa pesawat dari Amerika Serikat yang membawa pompa beton dengan boom 70 meter untuk menuangkan balok dari atas

Karena masalah infrastruktur Jepang dan PLTN itu sendiri, air laut dengan penambahan asam borat digunakan untuk memompa penuh, langkah ini akan kembali lagi nanti.

15 hari pertama kecelakaan, air dituangkan ke PLTN Fukushima tanpa banyak pemahaman ke mana ia pergi, penting untuk memastikan bahwa air dipasok. Tetapi pada tanggal 27 Maret, pemompaan air yang terkontaminasi dimulai, tumpah melalui kolam bubbler bobrok blok 2 dan 3 dan kapal reaktor hancur blok No. 1. Dorongan untuk operasi ini adalah paparan ulang listrik yang dipaksa bekerja sambil berdiri di air radioaktif.

Selain itu, ternyata air merembes melalui berbagai komunikasi ke laut. IAEA memperkirakan bahwa pada bulan April 2011, sekitar 10-20 PBq ¹³¹ I dan 1-6 PBq ¹³⁷ Cs jatuh ke dalam air - diperlukan 10-60 miliar ton air untuk mencairkan volume ini ke konsentrasi yang aman.


Salah satu simulasi distribusi ¹³⁷ Cs di air laut. Mengingat MPC untuk cesium 137 untuk air minum pada 100 Bq / l, Anda dapat merasakan kekuatan laut sebagai pengencer

Awalnya, air dipompa ke berbagai wadah reguler untuk menyimpan air aktif di PLTN, tetapi jelas bahwa volumenya tidak akan cukup untuk waktu yang lama. Pembangunan tangki tambahan dimulai, dan pada bulan April 2011, pengembangan dan pembangunan tiga sistem untuk memurnikan air dari radionuklida yang paling tidak menyenangkan, dimulai ¹³⁷ Cs, ¹³⁴ Cs, ⁹⁹ Tc dan ¹³¹ I. Sistem pertama adalah teknesium berbasis zeolit, cesium dan peredam yodium. Perusahaan Amerika, Kurion, yang kedua - sistem pemurnian air untuk partikel radioaktif yang ditangguhkan DI dari Areva, dan akhirnya penyerap filter SARRY untuk cesium dan yodium, yang dibuat oleh Jepang. Sistem pengolahan untuk menciptakan sirkulasi air dibangun pada rekor kecepatan untuk April-Mei 2011, dan ditugaskan pada bulan Juni, yang sebagian menutup sirkulasi air di stasiun. Kenapa sebagian?


Beberapa foto peralatan filter yang dibuat dengan tergesa-gesa

Sebelum kecelakaan di pembangkit listrik tenaga nuklir Fukushima Daiichi, ada masalah mengisi ruang bawah tanah dengan air tanah. Setelah pengenalan sirkulasi tertutup, suatu momen yang tidak menyenangkan muncul bahwa air yang mengalir secara bertahap meningkatkan volume total air radioaktif. Sekitar 400 meter kubik air per hari masuk ke sistem sirkulasi, dan karenanya setiap tahun air tumbuh sekitar 150 ribu meter kubik.

Namun demikian, dapat dikatakan bahwa sejak musim panas 2011, radionuklida dari situs PLTN ke laut pada dasarnya dihentikan.

Pada waktu itu, PLTN Fukushima ternyata agak aneh, tetapi sistem kerja sirkulasi air, menumpahkan reaktor dan menahan kolam dengan air radioaktif, yang dalam lingkaran dibersihkan hanya tiga radionuklida dengan jumlah sekitar 150 ribu meter kubik per bulan. Hal ini memungkinkan untuk mengurangi paparan pekerja yang berlebihan, tetapi karena peningkatan volume air yang terus-menerus, ini secara bertahap mempersulit situasi. Air radioaktif dengan aktivitas puluhan megabecquerel per liter disimpan dalam tangki yang dibangun dengan tergesa-gesa di wilayah pembangkit listrik tenaga nuklir. Air ini terkontaminasi oleh isotop strontium, rutenium, timah, telurium, samarium, europium - hanya 63 isotop dengan standar aktivitas yang melebihi. Menyaring mereka semua adalah tugas yang sangat sulit, dan pertama-tama, diperlukan menyingkirkan garam laut yang masuk ke air pada tahap awal. Oleh karena itu, sudah pada musim panas 2011 keputusan dibuat untuk membangun pabrik desalinasi, dan pada akhir 2011 - untuk membangun kompleks ALPS yang memurnikan air segera dari 62 isotop - sebenarnya semua masalah yang ada kecuali tritium.

Desalinasi di pabrik Hitachi dan Toshiba dengan membalikkan osmosis pada membran dan di pabrik evaporator Areva telah beroperasi sejak akhir musim panas 2011 dan secara bertahap memperbaiki masalah penggunaan air laut untuk pendinginan.


Desalinasi tanaman berdasarkan reverse osmosis (atas) dan penguapan (bawah).

Sepanjang 2012, kompleks ALPS sedang dibangun. Berbeda dengan sistem pengolahan yang dibangun pertama, tidak ada lagi terburu-buru di sini, oleh karena itu, sistem untuk mendeteksi dan melindungi terhadap kebocoran air radioaktif dipikirkan - masalah secara teratur menyiksa likuidator di berbagai bagian sistem sirkulasi air.


Dalam foto ini dari udara pembangkit listrik tenaga nuklir sesuai dengan situasi untuk musim panas 2013. Seluruh sudut kanan atas bingkai (pada ketinggian) ditempati oleh ALPS.


Sudah pada tahun 2013, sejumlah tangki yang luar biasa untuk menyimpan air radioaktif berada di lokasi PLTN Fukushima, jelas bahwa kebocoran tidak dapat dihindari di sini. Omong-omong, tangki ini harus didekontaminasi karena dipindahkan ke air yang lebih bersih, yang membutuhkan pengembangan teknologi baru untuk dekontaminasi anhidrat.

Secara umum, kebocoran tidak hanya akan menjadi sumber pekerjaan darurat yang terus-menerus, tetapi juga menjadi subjek mitologi. Setelah mempertimbangkan dengan cermat kerumitan kompleks pembangkit listrik tenaga nuklir darurat, 3 lusin pabrik pengolahan air, ribuan tangki untuk menyimpan air dengan kualitas yang berbeda, jelas bahwa kebocoran adalah kondisi konstan di lokasi. Namun, media bocor setiap saat sebagai komplikasi serius dari situasi tersebut.

Namun, selain kebocoran kecil yang terjadi setiap hari, ada beberapa insiden yang agak tidak menyenangkan. Yang terbesar terjadi pada 19 Agustus 2013, ketika kebocoran 300 ton air dengan aktivitas ~ 80 MBq / liter dari tangki baja dengan kapasitas 1.200 meter kubik ditemukan di Park H4. Pada dasarnya, air ini tetap berada di taman (tank berdiri di atas dasar beton yang dikelilingi oleh sisi), namun beberapa ratus liter mengalir ke tanah melalui keran drainase terbuka. Itu adalah radionuklida dari beberapa ratus liter ini yang entah bagaimana bisa masuk ke air tanah dan kemudian ke laut (tentu saja, bagian yang sangat tidak penting), yang TEPCO jujur ​​laporkan, tetapi dalam interpretasi media kecelakaan ini tampak seperti “300 ton air radioaktif bocor dari reaktor ke lautan. "



Tangki tempat kebocoran terjadi (dilingkari merah), taman H4 dan foto genangan air radioaktif di luar pagar beton taman yang bocor melalui keran drainase tertutup.

Namun, kembali ke pemurnian air. Pada akhir 2013, ALPS dioperasikan dan pengolahan 400.000 ton air yang terakumulasi pada saat itu, seperti yang mengalir dari tangki di Taman H4, dimulai.


Skema ALPS yang sangat umum

Namun, seperti yang kita ingat, instalasi ALPS yang unik tidak dapat melakukan apa-apa dengan tritium, yang terkandung dalam air murni pada konsentrasi sekitar 4 MBq / liter. Sebenarnya, ini bukan jumlah yang besar: batas asupan tahunan ke tubuh manusia di Rusia, misalnya, terbatas pada 0,11 GBq, mis. 27,5 liter air tersebut. Mengingat bahwa batas asupan tahunan jelas lebih rendah daripada beberapa konsekuensi negatif bagi tubuh, kita dapat mengasumsikan bahwa ini adalah air industri.


Konsentrasi tritium maksimum yang diijinkan dalam air minum. Mereka dipasang sesuai dengan metodologi WHO sehingga iradiasi dari air tersebut tidak melebihi 5% dari paparan alami manusia. Pada saat yang sama, Uni Eropa dan Amerika Serikat memiliki pendapat alternatif tentang cara mengatur batas asupan tritium dalam tubuh.

Namun, dari sudut pandang regulator, ini masih merupakan limbah radioaktif tingkat rendah. Pada prinsipnya, TEPCO memiliki opsi untuk menipiskan 40 kali (hingga 100 kBq / l atau kurang) dan melepaskan air ini ke laut, tetapi dengan latar belakang histeria media, ini sulit dilakukan.

Oleh karena itu, sejak 2014, TEPCO telah berusaha menerapkan dua strategi lain - untuk menemukan teknologi untuk ekstraksi tritium dari air dan untuk meminimalkan masuknya air tanah ke dalam gedung-gedung NPP untuk memperlambat pertumbuhan total volume air yang disimpan.

Teknologi konsentrasi tritium ada, biasanya kombinasi metode elektrolisis, pertukaran isotop antara uap air dan gas hidrogen pada katalis, dan distilasi kriogenik isotop hidrogen. Pabrik terbesar untuk ekstraksi tritium dari air berat terletak di Kanada (di mana ada banyak reaktor air berat yang airnya harus dibersihkan dari tritium) dan Korea (di mana ada juga reaktor air berat).


Instalasi pemisahan isotop air yang khas terlihat seperti ini (ini adalah Kanada AECL Glace Bay). Hal seperti ini diusulkan untuk membangun TEPCO di lokasi pembangkit listrik tenaga nuklir Fukushima.

Namun, teknologi yang tersedia tidak dapat bekerja pada konsentrasi rendah seperti yang ditemukan di situs PLTN Fukushima. Berbagai proposal yang dibuat oleh TEPCO (termasuk teknologi yang diajukan oleh RosRAO, bagian dari Rosatom) tidak sesuai dengan kinerja perusahaan dibandingkan dengan biaya pemasangan.

Aspek kedua - pengurangan aliran air tanah, diputuskan untuk dilaksanakan dengan bantuan pembangunan "dinding es" di sekitar bangunan 1-4 unit PLTN. Inti dari teknologi ini adalah untuk melengkapi jaringan sumur di sepanjang kontur dinding dan membekukan tanah menggunakan pendingin garam. Pembangunan sistem berlangsung pada 2015-2016, disertai dengan hype media yang tidak sehat (yang, untuk beberapa alasan, mengira itu adalah "penghalang terakhir untuk aliran air radioaktif ke lautan") dan berakhir dengan kegagalan: setelah membekukan seluruh volume yang direncanakan, aliran air tanah berkurang hanya 10 -15%.


Proses pembekuan - saluran pipa dan kepala sumur mendistribusikan pendingin.


Kontur dinding es pada musim semi 2016.

Sebagai hasilnya, selama 3 tahun terakhir, stabilitas tertentu dari situasi air telah diamati - untuk tujuan pendinginan, sekitar 300 ton air bersih dipompa ke pembangkit listrik tenaga nuklir per hari, sekitar 700 air yang terkontaminasi diekstraksi, diolah terlebih dahulu dan dihilangkan dan dipindahkan ke penyimpanan antara limbah radioaktif, yang secara bertahap berkurang, tetapi pada bulan Agustus 2017 masih ~ 150 ribu ton. Selanjutnya, air ini melewati kompleks ALPS dan menumpuk di tangki penyimpanan air tritium, di mana sekarang sudah ada sekitar 820 ribu ton air. Secara total, sekitar 900 ribu ton air berada dalam kapasitas dan buffer yang berbeda di lokasi.


Skema umum sirkulasi air di pembangkit listrik tenaga nuklir Fukushima pada Agustus 2017

Bagian penting dari proses ini adalah akumulasi penyerap dari limbah radioaktif dan sedimen penyaringan, yang juga disimpan di lokasi pembangkit listrik tenaga nuklir Fukushima dalam wadah beton, dan nasib yang kemudian nanti juga harus diputuskan, namun, ini adalah topik yang lebih sepele, tidak banyak diminati media.


Skema pengolahan filtrat limbah radioaktif di instalasi pengolahan air di PLTN Fukushima. Lokasi situs penyimpanan RW dalam diagram di akhir artikel.

Akumulasi air berangsur-angsur menyebabkan kelelahan tempat untuk organisasi tempat penyimpanan untuk tangki, dan jelas, masalah ini harus dipecahkan entah bagaimana. Pada tahun 2017, TEPCO kembali menguji tanah tentang mengalirkan air dari 3,4 PBq tritium ke laut, tetapi sepertinya penonton tidak siap untuk itu. Saya tidak tahu apakah PR internasional TEPCO terkait, atau hanya PR domestik, tetapi itu disampaikan dengan sangat buruk di perusahaan.

Sebagai kesimpulan, saya ingin mengatakan bahwa pengalaman TEPCO di lokasi tersebut menunjukkan bahwa teknologi pengelolaan limbah radioaktif sekarang cukup serius dikembangkan untuk mengatur pembersihan dan penutupan sirkulasi air hampir secara instan, tetapi di sisi lain, mereka memiliki kelemahan dalam bentuk kurangnya solusi untuk kebocoran tritium dan anti air. . Akhirnya, pengalaman ini menunjukkan bahwa berinvestasi dalam PR yang tepat untuk industri nuklir tidak kalah pentingnya daripada berinvestasi dalam teknologi: jika media setidaknya menafsirkan situasi dengan benar dengan air di pembangkit listrik tenaga nuklir Fukushima, maka akan lebih mudah untuk mengalirkan air dengan tritium dan menghemat akan TEPCO beberapa miliar dolar.

PS Rencana yang terperinci, walaupun sedikit ketinggalan zaman, untuk lokasi fasilitas di zona likuidasi.