Fukushiman ydinvoimalaonnettomuus: kokemuksia valmiustilanneviestinnästä Riku Mattila Kreditit esityksen kuva-aineistosta: AREVA / Dr. Matthias Braun Gesellschaft für Reaktorsicherheit Global Image NEI
Laitospaikka ja tapahtuman ensi vaiheet Maanjäristys 11.3.2011 klo 7:46 Suomen aikaa Tyynellä merellä Vaikutusalueella 4 ydinvoimalaitospaikkaa: Onagawa Fukushima 1 (Fukushima Dai-ichi) Fukushima 2 (Fukushima Dai-ni) Tokai Ongelmat kohdistuivat Fukushima Dai-ichin laitospaikalle, josta maanjäristys katkaisi yhteydet valtakunnan sähköverkkoon.
Laitospaikka ja tapahtuman ensi vaiheet Noin tunti maanjäristyksen jälkeen Fukushima Dai-ichin laitospaikalle iski yli kymmenmetrinen hyökyaalto, joka tuhosi merivesipumppaamon, dieselgeneraattorit ja kytkinlaitokset.
Fukushima Dai-ichin ydinvoimalaitos 1. yksikkö: GE BWR/3 Mark I, 439 MWe, käyttöön 1971 2.-5. yksiköt: GE BWR/4 Mark I, 760 MWe, käyttöön alk. 1974 6. yksikkö: GE BWR/5 Mark II, 1100 MWe, käyttöön 1979 1., 2. ja 6. yksikkö GE:n, 3. ja 5. yksikkö Toshiban, 4. yksikkö Hitachin toimittama
Laitospaikka ilmasta katsottuna 1. 4. yksiköillä suunnitteluperusteena 5,7 metrin aallonkorkeus (merivesipumput), turpiinihallit 10 m korkeudella merestä. Dieselgeneraattorit turpiinihallien päädyissä, polttoainesäiliöt ulkona. Kytkinlaitokset (maanjäristys- ja tornadosyistä) kellarissa.
STUKin ensi reaktio tapahtumiin Kun tieto maanjäristyksestä ja myöhemmin tsunamista tuli, alettiin ydinvoimalaitosten valvontaosastolla saman tien selvittää, mikä on Japanin laitosten tilanne. Klo 13 Suomen aikaa saatiin käsiin ensimmäinen voimayhtiö TEPCOn tiedote. Tiedotteessa todettiin laitosyksiköiden pysähtyneen, mutta jälkilämmön poistojärjestelmien toimintakuntoon ei otettu kantaa. Tässä vaiheessa STUKin valmiuskeskukseen oli tullut muutama YTOlainen, jotka alkoivat seurata eri tiedonvälityskanavia netissä ja hankkia perustietoa laitoksista.
TEPCOn tiedote 2 h maanjäristyksen jälkeen Press Release (Mar 11,2011) The Effect of Earthquake Occurred in the Northern Part of Japan(as of 4:30 pm today) A big earthquake occurred in the Miyagi Prefecture at 2:46 today. Due to the earthquake, about 4.05 million households are in power outage in our service area. Due to the earthquake, our power facilities have huge damages, so we are afraid that power supply tonight would run short. We strongly ask our customers to conserve electricity. If you find any disconnected transmission lines, please do not touch them. The effect of the earthquake to our facilities is as follows; Fukushima Daiichi -Unit 1,2,3 were operated and automatically stopped. -Unit 4,5,6 are in regular inspection. Fukushima Daini -Unit 1,2,3,4 were operated and automatically stopped.
TEPCOn ensimmäinen tiedote (jatkuu) Kashiwazaki-Kariwa -Unit 1,5,6,7 are in operation. -Unit 2,3,4 are in regular inspection. At all the nuclear power stations, monitoring posts, which monitor radiation through exhaust stacks have shown normal values. In other words, at the present, no radiation leaks have been confirmed. (Thermal Power Stations) -Hirono Unit 2,4 were stopped. -Hitachinaka Unit 1 was stopped. -Kahshima Unit 2,3,5,6 were stopped. -Chiba Unit 2-Group 1 was stopped. -Yokohama Unit 8-Group 4 was stopped. -Ohi Unit 2,3 were stopped. -Goi Unit 4 was stopped.
TEPCOn ensimmäinen tiedote (jatkuu) (Hydro Power Stations) -15 power stations in Fukushima, 3 power stations in Tochigi, 3 power stations in Yamanashi, 1 power station in Gumma were stopped. (Transmission and Distribution Facilities) -Naka Distribution Facility was stopped. -Shin-Mogi Distribution Facility was stopped. (Others) -At the service facility(not nuclear facilities) of the Fukushima Daini Nuclear Power Station, a small fire temporarily occurred but was extinguished at 4:07 pm.
Hyökyaalto aiheutti suunnitteluperusteet ylittävät vauriot: kaiken vaihtosähkön sekä meriveden menetyksen.
Myös Fukushima Dainin laitoksella dieseleitä menetettiin tsunamin vuoksi (kuva: TEPCO) Ulkoinen verkko Dainissa kuitenkin säilyi, joten tilanne ei pahentunut Dai-ichin tavoin onnettomuudeksi.
Ydinvoimalaitoksen erityispiirteitä: jälkilämpö Lämmöntuotto reaktorissa ei lopu fissioketjureaktion pysähdyttyä, koska fissiotuotteet jatkavat omaa hajoamistaan, vaikka uusia halkeamisia ei enää tapahdu. Onnistuneesti pysäytetty reaktori on edelleen kuuma ja korkeassa paineessa sekä tuottaa lämpöä useiden megawattien teholla. Jälkilämmön poisto lopulliseen lämpönieluun (Suomessa meri) pitää varmistaa kuukausien ajaksi, ja reaktori pitää saada jäähdytettyä hallitusta tilasta (pysäytetty) turvalliseen tilaan (paineeton). Huom: varsin todennäköinen valmiustilanne on sellainen, jossa reaktori on saatu onnistuneesti pysäytettyä, mutta jälkilämmönpoistoketju on jostakin syystä (esim. täydellinen sähkön menetys) uhattuna. 6.3. 201 2
Polttoainevaurioiden syntyminen kiehutusvesireaktorissa Nyrkkisääntö BWR-reaktorisydämen vaurioitumiselle on, että pinnan laskettua sydämen puolivälin tasalle (-1,8 m) polttoaineen suojakuoren lämpötila nousee tasolle, jolla zircaloy alkaa reagoida vesihöyryn kanssa. Reaktio on eksoterminen (=itseään kiihdyttävä), ja sen seurauksena Vesihöyrystä vapautuu vetyä Suojakuori menettää tiiviytensä Painevesireaktorin polttoainevauriot tapahtuvat kvalitatiivisesti samalla tavalla, mutta hieman nopeammin tiheämmästä polttoainehilasta johtuen. 6.3. 201 2
Muutama sana syvyyssuuntaisesta puolustuksesta Ydinvoiman käyttö ei saa altistaa ihmisiä säteilyvaaralle. Tämä pyritään estämään syvyyssuuntaisella puolustuksella: Estetään alkutapahtumien syntyminen (käyttöhäiriöt) Estetään alkutapahtumien kehittyminen onnettomuuksiksi Estetään onnettomuuksien eteneminen sydänvaurioihin Estetään sydänvaurion johtaminen ympäristöpäästöön Estetään ympäristöpäästöä aiheuttamasta säteilyannosta Deterministinen turvallisuusajattelu tarkoittaa, että vaikka tapahtuma pyritään suunnitteluratkaisuilla välttämään, siitä huolimatta varaudutaan sen seurausten lieventämiseen. Jos jokaisella tasolla saadaan pysäytettyä n. 99 % sille asti edenneistä tapahtumaketjuista, saadaan haittaa aiheuttavan ympäristöpäästön taajuus pudotettua niin pieneksi, että tilannetta voidaan pitää hyväksyttävänä (suuruusluokka alle yksi miljoonaa reaktorivuotta kohti). Olennaista on, että syvyyspuolustuksen tasot ovat toisistaan riippumattomia. Fukushimassa syvyyspuolustuksen tasojen välinen riippumattomuus petti, ja maanjäristyksen aiheuttama alkutapahtuma eteni täydellisen vaihto- ja tasasähkön menetyksen kautta vakavaksi onnettomuudeksi. Kyseisen sukupolven laitoksilla neljäs syvyyspuolustustaso on lisäksi varsin heikko.
Tilannekuvan kehittyminen 11.3.2011 illan aikana Seuraavassa omia muistiinpanojani illan ajalta: (kellonajat Suomen aikaa) 07:46 Wikipedia: The 2011 Sendai earthquake and tsunami was an 8.9-magnitude earthquake that created tsunami waves of up to 10 metres (33 ft). The hypocenter was reported to be off the Oshika Peninsula, the east coast of Tohoku on Friday, March 11, 2011 at 05:46 UTC (2:46 p.m. local time) at a depth of 24.4 kilometres (15.2 mi). [ 11:00 TEPCO:n lehdistötiedote: Fukushima 1-3 menettäneet ulkoisen verkon, hätädieselit lähtivät käyntiin. Hätädieselit pysähtyivät klo 8:41, jolloin ko. yksiköillä tapahtui täydellinen vaihtosähkön menetys. Klo 8:42 julistettiin first level emergency. Klo 9:36 todettiin, että koska yksiköiden 1 ja 2 hätäjäähdytyksen statusta ei voitu verifioida, tapahtumasta piti informoida ministeriä. Yksiköllä 1 onnistuttiin palauttamaan pinnanmittaus (aikaa ei ilmoiteta), minkä jälkeen jälkimmäinen hätätilajulistus peruttiin, mutta se palautettiin voimaan klo 10:07. (kellonaika?) Kyodo Wire: Fukushima 1 ilmoittanut ongelmista ykkösyksikön jäähdytyksessä. (ennen klo 12, julkaisuaika puuttuu: ) TEPCO:n lehdistötiedote, jossa kerrottiin laitosyksiköiden tila (ajossa / huollossa / pysähtynyt maanjäristyksen takia).
Tilannekuvan kehittyminen 11.3. illan aikana (2) 13:10 twitter (SkyNewsBreak): Japan government official says technicians are currently unable to pump water to cool the reactor at a nuclear power plant in the country. 13:13 twitter (BreakingNews): Japan declares 'nuclear emergency' as attempts to cool reactor at northern plant are 'not going as planned' - official via NHK. 14:24 Twitter (SkyNewsBreak): Kyodo News Agency says 2,000 residents near Fukushima nuclear plant urged to evacuate. 15:18 Sähköpostilla saatiin OECD/NEA:n kautta saadun tieto, että tilanne laitoksella on hallinnassa, ja ongelmat ovat liittyneet Fukushima-Daichin ykkös- ja kakkosyksikön reaktorin pinnan mittauksen puuttumiseen. 15:38 Hannele Aaltonen välitti NEA:n klo 12:00 päivätyn tiedotteen, jonka perusteella hätätila on peruttu, koska Fukushima 1- ja 2- yksiköiden vedenpintaa pystytään nyt seuraamaan. Hätädieseleiden tilanne vielä epäselvä ilmeisesti laitosyksiköillä on turbiinikäyttöiset hätäsyöttövesipumput. 16:30 JAIF:in tiedote: Fukushima I-2-yksikkö on menettänyt hätäsyöttöveden käyttövoiman menetyksen takia. Siirrettäviä hätädieselgeneraattoreita ollaan tuomassa paikalle. Ei selvää mainintaa siitä, mitä ongelmia eri yksiköillä on, ja liittyvätkö ongelmat enemmän pumppujen käyntiin saamiseen vai niiden vesivarastojen loppumiseen. Fukushima I/2:lla ilmoitetaan pinnan laskevan.
Tilannekuvan kehittyminen 11.3. aikana (3) 17:00 STUKin FINRI-tiedote tapahtuneesta tähänastisen tiedon perusteella; STUK seuraa tilannetta. 17:30 Business Week: (http://www.businessweek.com/news/2011-03-11/japan-orders-evacuation-fromnear-nuclear-plant-after-quake.html) : Emergency power supply at the 4,696-megawatt plant 210 kilometers north of Tokyo failed after the quake triggered automatic shutdowns of the reactors, officials at the trade ministry s Nuclear and Industrial Safety Agency told reporters without identifying themselves. Power is needed to keep cooling the reactor to prevent rising pressure and damage, they said. A battery, which can last about eight hours, is being used to cool the reactor for now, the agency officials said. Another six batteries have been secured, and the government may use military helicopters to fly them in, they said. 18:27 STT:n uutinen: Vaara väistymässä Japanin ydinvoimalassa. STT siteeraa japanilaista Jiji Pressuutistoimistoa, jonka mukaan reaktorisydämen jäähdytys oltaisiin saamassa kuntoon Fukushima Daichin laitosyksiköillä. Jiji pressin avoimilta verkkosivuilta ei löytynyt vahvistusta uutiselle.
Tilannekuvan kehittyminen 11.3. illan aikana (4) 19:09 Ylen uutinen: Paine on alkanut nousta Fukushiman ykkösreaktorin sisällä Japanin tsunamituhoalueella, kertoo uutistoimisto Jiji. WNA:n mukaan kyse ei kuitenkaan olisi Fukushima Daichi laitoksesta, vaan läheisestä Fukushima Daini-laitoksesta, jonka yksiköt ovat Fukushima Daichin tavoin RCICS:n varassa, ja jonka yhdeltä laitosyksiköltä on raportoitu kohonneesta paineesta suojarakennuksessa. Ei ole tiedossa, liittyykö paineen nousu turpiinikäyttöisten hätäjäähdytyspumppujen käyttöhöyryyn, reaktorista lauhdutusaltaaseen puhallettavaan höyryyn vai johonkin muuhun. (http://www.world-nuclearnews.org/rs_massive_earthquake_hits_japan_1103111.html) Informaatio on näiltä osin jossain määrin ristiriitaista.
Laitoksesta illan 11.3. ja seuraavan yön mittaan saadut tiedot Illan aikaan saatiin selville laitosdesign ja tärkeimmät turvallisuusjärjestelmät. Tiedettiin, että ykkösyksiköllä on eristyslauhdutin, jossa riittää vettä 8 tunniksi, vaikka kaikki sähkö olisi mennyt. Kakkos- ja kolmosyksiköillä on turpiinikäyttöiset pumput, joilla saadaan vettä reaktoriin, kunhan akkusähkö riittää. Jossain vaiheessa täytyy kuitenkin päästää painetta alas. Mikäli polttoainevaurioita ei ole, paineenalennuksesta tulevan päästön pitäisi pysyä vähäisenä.
Onnettomuuden kulku: sähkönmenetys Kyseisen laitossukupolven vahvuuksiin kuuluu vaihtosähköstä riippumaton menetelmä siirtää jälkilämpöä ulos reaktorista: 1. yksiköllä Oskarshamn 1 tyyppinen eristyslauhdutin. 2. 6. yksiköllä höyryturpiinikäyttöinen Reactor & Containment Isolation Cooling System (RCICS). Vaihtosähkön menetyksen jälkeen jälkilämpöä saatiin jonkin aikaa siirrettyä näillä järjestelmillä. Ykkösyksiköllä jäähdytys menetettiin ensimmäisenä. Syynä arveltiin alussa olleen joko akkusähkön ehtymisestä johtuva eristysventtiilien sulkeutuminen tai eristyslauhduttimen sekundääripuolen kuivuminen; kaksi kuukautta myöhemmin kerrottiin, että eristyslauhdutinta ei mittaustietojen menetyksen jälkeen enää otettu käyttöön. Syynä ykkösyksikön menetykseen oli siis hätätilanneohjeiden puutteet ja laitospaikan valmiusorganisaation tiedonkulun puutteet. Joulukuussa kerrottiin lisää yksityiskohtia eristyslauhduttimen suunnittelusta ja sen venttiilien aiheettomasta sulkeutumisesta tasasähkön mennessä.
Fukushima Dai-ichi Laitoksen toteutus Matthias Braunin (AREVA NP GmbH) pohjalta Sydämen hätäjäähdytysjärjestelmät (5) 1) Jälkilämmönpoistojärjestelmä 2) Matalapaineinen reaktorin ruiskutus (LOCAn varalta) 3) Korkeapaineinen syöttö reaktoriin (LOCAn varalta) (1) (2) (4) (3) 4) Reaktorin eristysjäähdytys (2- ja 3-yksiköt [BWR4]) 5) Eristyslauhdutin (1-yksikkö [BWR3]) 6) Boorausjärjestelmä (6)
Sydämen paljastuminen ja polttoaineen vaurioituminen Kiehutusvesireaktorissa jälkilämpö joitakin päiviä reaktorin pysäyttämisen jälkeen keittää reaktorista vettä n. 2 3 kg / s, eli reaktorin pinta laskee n. puoli metriä tunnissa, jos ei uutta vettä saada sisään. Fukushimassa tehtiin päätös ajaa reaktoreihin palopumpuilla merivettä, jotta voitaisiin estää reaktorisydänten sulaminen. Ongelmaksi kuitenkin ilmeisesti muodostui reaktorin paineen alennus palopumppujen edellyttämälle tasolle, kun akkusähköä ei ollut. Sydän ehti kaikilla kolmella laitosyksiköllä paljastua ainakin osittain ennen meriveden saamista reaktoreihin.
Lauantaiaamu 12.3: tilanne lähtee pahenemaan STUKin valmiusorganisaatio alkoi kokoontua lauantaiaamuna valmiuskeskukseen, vaikka varsinaista vaaraa suomalaisille ei ollut missään tapauksessa odotettavissa. Perusteena oli ennen kaikkea oletus siitä, että tiedotustarvetta tulee olemaan lisäksi oli tarvetta palvella alueella oleskelevia suomalaisia sekä Japaniin operoivaa lentoyhtiötä. Ykkösyksikön vetyräjähdys lauantaiaamuna osoitti, että ykkösyksikön sydän on päässyt pahasti vaurioitumaan.
Fukushima Dai-ichi Onnettomuuden kulku Matthias Braunin (AREVA NP GmbH) pohjalta Suojarakennus Viimeinen este fissiotuotteiden vapautumiselle ympäristöön Seinämäpaksuus n. 3 cm Suunnittelupaine 4-5 bar Onnettomuuden aikana jopa 8 bar Normaalisti täytetty typellä Vety ja höyry nostavat painetta Ensimmäinen suojar:n paineenalennus 1: 12.3. 4:00 2: 13.3. 0:00 3: 13.3. 8:41
Vetyräjähdykset 1. ja 3. yksiköillä Suojarakennuksen ulkopuolelle päässyt vety räjähti ykkös- ja kolmosyksiköiden reaktorirakennuksissa. Vetyräjähdyksillä ei näyttävyydestään ja saamastaan mediahuomiosta huolimatta ollut onnettomuuden päästöihin, joista pääosa tuli kakkosyksikön wet wellin petettyä ylipaineen seurauksena.
Tilanteen kehittyminen Dramaattisimman vaiheen (vetyräjähdykset, kohtuullisen suuret ilmapäästöt) jälkeen tilanne on stabiloitunut, koska kaikkiin reaktoreihin sekä polttoainealtaisiin on jatkuvasti saatu syötettyä vettä. Kesäkuussa saatiin aikaan kierto, jossa jäähdytysvesi kerätään kellareista talteen, puhdistetaan ja kierrätetään takaisin reaktoreihin. Tarkkaa arviota polttoainevaurioiden määrästä ei ole saatavissa ennen kuin suojarakennuksiin saadaan ujutettua kamera. Tätä tietoa ei toistaiseksi tarvita laitoksen hoidon suunnittelussa, joten työstä aiheutuvaa annosta ei ole ollut tarpeen ottaa. Yksityiskohtaisen tiedon puute sydämien tilasta kasvoi merkityksestään ohi median ja kansalaisten mielenkiinnon kohteena.
Karkea päästöarvio ilmakehään (japanilaiset NSC & JAEA) INES 7; suuruusluokka 10 % Tšernobylin päästöstä
Tämän hetken arvio ilmapäästöistä suhteessa Tshernobylin onnettomuuteen (IAEA / UNSCEAR 14.6.2011)
Tapahtuman tiedotukselliset opit (1/3) Päätös aloittaa tilanteen seuranta heti oli oikea, samoin nopea lehdistötiedotteen ulos saaminen. Tiedonsaanti Japanista osoittautui kuitenkin odotettua hankalammaksi, ja saatuun tietoon luotettiin aluksi liikaa. Myöhemmin osoittautui, että virallisia kanavia pitkin ei käytännössä ollut mahdollista saada uutta tietoa. Tärkeimmät tiedonlähteet olivat Wikipedia, NHK:n uutiset, TEPCOn tiedotteet sekä PhysicsForums keskustelufoorumi, johon pari japanilaista kääntää edelleen säännöllisesti japaniksi julkaistuja uutisia ja tietoja. Lehdistötilaisuuksia on alettava pitää aikaisessa vaiheessa, säännöllisesti ja riittävän usein, jotta tiedotusvälineistä saatavaa painetta saadaan pienennettyä: nyt käytännössä koko STUKin valmiusorganisaatio oli sidottu vastaamaan samoihin kysymyksiin erikseen jokaiselle tiedotusvälineelle olisi mahdotonta lähialuetta koskevassa oikeassa valmiustilanteessa. Viestinnän merkittävä vähentäminen toukokuussa mediapaineen hellitettyä johti suureen huolestuneiden kyselyiden määrään.
Tapahtuman tiedotukselliset opit (2/3) Internet ja nopea sähköinen tiedonvälitys ei poista asiantuntijatiedonvälityksen tarvetta päinvastoin. Vierasta aihetta koskeva raakatieto ei sellaisenaan tyydytä ihmisten tiedon ja ymmärryksen nälkää: pikemminkin se herättää ruokahalun. Kansalaisten tiedontarve on suuri, ja sähköpostilla tulleisiin kysymyksiin vastaaminen on tehokas tapa saada oikeaa ja tarkkaa tietoa kohdeyleisölle. Tämän tavan tehokas hyödyntäminen edellyttäisi, että usein kysyttyjen kysymysten listaa alettaisiin ylläpitää aktiivisesti heti tapahtuman alusta lähtien, ja tiedotusosasto voisi ottaa osan tiedotuspaineesta vastaan käyttämällä hyväksi jo kerran annettuja vastauksia: tietoa tuottava resurssi on pullonkaula (tilannekuvaakin pitäisi pystyä ylläpitämään, jotta siitä ylipäänsä voisi viestiä).
Tapahtuman tiedotukselliset opit (3/3) Media on suurelta osin kiireistä / osaamatonta (/ laiskaa). Suuri osa uutisjutuista tehdään N.N:n toimesta valmiin tiedotusmateriaalin pohjalta, ja koska se on kaikilla samanlaista, erottautumaan pyritään usein menemällä ali sieltä missä aita on matalin: pyritään saamaan haastateltavalta puristettua jokin ennalta suunniteltuun raamiin sopiva provokatiivinen one-liner. Poikkeuksia toki on! (ks. esimerkki: http://www.ydinreaktioita.fi/vieraskirjoitus/asiantuntijatiedolle-onkysyntaa ) Tällainen viestintä vaatii aikaa, keskittymistä ja rutiinia miinojen välttämiseksi, ja siihen on syytä varata erikseen henkilöt.
Kiitos mielenkiinnosta.