Mindenek előtt, ismerkedjünk meg a híreket adó 6 darab BWR atomreaktorral. A három betű a „Boiling Water Reactor” azaz „Forróvizes reaktor” kifejezés rövidítése. Jegyezzük meg, hogy az atomenergia előállításához használ reaktoroknak több fajtája is van, például: nyomottvizes, nehézvizes, grafit (lásd: Csernobil). A BWR reaktor sematikus ábráját itt, alul megtalálod.

A Fukushimában található 6 darab reaktorban a forrásban lévő vízből nyerik azt a gőzt, ami meghajtja a turbinákat. A nukleáris fűtőelem melegíti fel a vizet, a víz elpárolog, gőz keletkezik, a gőz meghajtja a turbinákat, amihez csatlakoznak a generátorok. A generátorok pedig áramot termelnek. Ezt követve az elhasznált gőzt lehűtik, kondenzálják és visszatáplálják a fűtőelemekhez. A reaktor kb. 285 °C hőmérsékleten üzemel. A fűtőelem anyaga urániumoxid, ami tulajdonképpen egy magas olvadáspontú kerámia (2800 °C). A fűtőelem 1 cm átmérőjű pirula formát ölt. Ezeket a pirulákat cirkon ötvözetből készült, 1200 °C-ig hevíthető, hosszú csőbe helyezik el, és zárják le. Ezt a hosszú csövet fűtőrúdnak vagy fűtőelemnek nevezik, amiket százas nagyságrendben helyeznek el egy reaktorba. Az összeszerelt fűtőelemet behelyezik egy vastag falú acéltartályba, ahol 7 Mp nyomás van, de úgy van méretezve, hogy ennél nagyobb nyomásnak is ellenálljon. Az egész reaktor rendszer egy rendkívül erős, légmentesen zárható, nagyméretű vasbeton kamrában van elhelyezve. A kamra egyetlen funkciója, hogy egy leolvadt fűtőelemet az idők végtelenségéig elzárva tartson. Ennek érdekében a kamra egy másik, nagyobb kamrában foglal helyet, ami pedig egy épületben. Az épület feladata az időjárási események épületen kívül tartása, illetve annak megakadályozása, hogy bármi bejusson.

Hogyan működik a reaktor? Az uránium fűtőelem hőt termel a neutronokkal beindított nukleáris fizzió útján, amikor is az urán atom szétbomlik könnyebb elemekre. Atombomlás közben nem csak hő keletkezik, hanem szabad neutron is. Amikor egy neutron nekiütközik egy urán atomnak, az atom felbomlik és további neutronok szabadulnak fel. Ez a folyamat tovább folytatódik, amit láncreakciónak hívnak. Normál működés közben a neutronok száma állandó értékű. A reaktor pedig „kritikus” állapotban van. Hadd szúrjam közbe, hogy atom erőműben nukleáris robbanás nem következhet be, ami alatt atomrobbanást értünk. Ennek az elsőszámú oka, hogy a fűtőelemek urániuma 4-5 % tisztaságig van dúsítva, míg az atombombáknál a felhasznált uránium dúsítása 90 százalékig megy. Az eddig tapasztal robbanások vegyi robbanások voltak, pontosabban hidrogén robbant fel, a túlhevülés miatt keletkezett vízbontás útján.

A biztonságos üzemelés végett a rendszerhez tartoznak még szabályozó rudak. Ezek a rudak bórból készülnek, ami felfogja a neutronokat. Ezeket a szabályozó rudakat be lehet ereszteni a fűtőelemek közé, aminek következtében a reaktor maximális kapacitása lecsökkenthető 7 százalékra. Ilyen állapotban a reaktorban „mindössze” reziduális hő keletkezik, ami az idő múlásával egyre csökken, azonban amit a reaktorból el kell vezetni, hogy a fűtőelemek túlhevülését megakadályozzák. Ehhez azonban meglehetősen komoly hűtésre van szükség.

Mi történt Fukushimában 2011.03.12-én? Japánt egy szokatlanul erős földrengés sújtotta. Földrengés érzékelésére az atomerőművek automatikusan leállnak, vagyis a szabályzó rudak azonnal bemerülnek a fűtőelemek közé, a láncreakció leáll. Viszont a reziduális hőt el kell vezetni, ami a normál üzemelésnél keletkezett hőmennyiségnek mintegy 7 százaléka. A hőelvezetéshez nagykapacitású szivattyúk kellenek, amiket elektromos áram hajt. Csakhogy a földrengés következtében a távvezetékek is megsérültek, nem volt elektromos áram. Erre az esetre vannak beállítva a tartalék dízelgenerátorok, amik ilyen esetben azonnal bekapcsolnak és fenntartják a hűtéshez szükséges hűtővíz áramlatot. Csakhogy a földrengést követő cunami a dízelgenerátorok házát elsöpörte. Hirtelen kiderült, hogy nincs hűtés. Ekkor a felügyelő személyzet manuálisan bekapcsolta a tartalék akkumulátorokat a szivattyúk hajtására. Azonban ez a tárol energia 8 óra használat után lemerül. Nyolc órával a cunami után az akkumulátorok lemerültek és a hűtés leállt. Hűtés nélkül a fűtőelemek néhány nap után összeolvadnak és különböző vegyi reakciók állnak elő. Ez azonban még nem következett be, mert a személyzet mindent megtett, hogy víz jusson a fűtőelemekre.

Itt azonban valamit teljesen világosan kell látni. Egy összeszerelt fűtőelem minden körülmények között termel hőt, még akkor is, amikor már kimerültek és a reaktorból ki vannak szerelve. Az atomerőművek legnagyobb problémája éppen ez. Az elhasznált fűtőelemeket el kell valahová helyezni, figyelembe véve azt, hogy még évszázadokon keresztül sugározni fognak. Ezt a japánok úgy oldották meg, hogy az elhasznált fűtőelemeket a helyszínen tárolták, vízzel telt tartályokban. Természetesen ezeknek is megszűnt a hűtése. A felhevülés természetesen hidrogén fejlesztéssel és gőzzel jár. Ezek a gázok a vasbeton kamrában maradnak, ahol a nyomásuk egyre nő. A túlnyomás elkerülése végett a gázokat ki lehet ereszteni a kamrából, de ez azzal jár, hogy radioaktív anyag kerül ki a levegőbe. Ezt meg is kísérelték, aminek során a hidrogén berobbant és szétverte az épületet. Közben a japánok hordozható generátorokat vittek a helyszínre és azokkal próbálták fenntartani a hűtést. Mivel ez a kívánt mértékben nem sikerült, a túlhevülés bekövetkezett. Itt meg kell jegyezni, hogy egy reaktor túlhevülésének az „eloltása” egyáltalán nem hasonlít ahhoz, ami egy ház leégésénél történik. Egy ház ha ég, akkor két dolog történhet: 1) porig ég, és akkor a tűz magától kialszik, mert nem marad éghető anyag. 2) A tűzoltók a tűzet eloltják néhány óra alatt. Egy reaktor nem eloltható, hanem a hőt el kell róla vezetni éveken, évtizedeken keresztül. Tehát a japánok bármilyen hősiesen védekeznek, a szakértők véleménye szerint csupán idő kérdése és mind a hat reaktor le fog olvadni, ami iszonyatos mennyiségű radioaktív anyag atmoszférába jutását eredményezi. Meglátjuk, hogy a következő hetekben mi történik.

__________________________________________________________
__________________________________________________________
__________________________________________________________