خطرات انفجار در راکتور فوکوشیما؛ پرسش و پاسخ
حمید اوحدی
پژوهشگر اپتیک کوانتومی
اولین راهکار هنگام بروز بحران برای یک رآکتور چیست؟
رآکتورهای هسته‌ای را برخلاف دیگر منابع تولید انرژی نمی‌توان به طور ناگهانی کاملاً خاموش کرد. اما می‌توان در صورت بروز بحران، مثلاً هنگام بروز زلزله یا سونامی، میزان تولید انرژی در هسته اصلی را از ۱۰۰ به ۷ درصد کاهش داد. این کار با استفاده از میله‌هایی که به آن‌ها میله کنترل می‌گویند انجام می‌شود. میله کنترل، نوترون‌های ساطع شده از فرایند هسته‌ای داخل رآکتور را جذب می‌کند و میزان گرمای تولیدی را به حداقل می‌رساند. دمای هسته اصلی رآکتور به هیچ وجه نباید از ۱۲۰۰ درجه سانتیگراد بالاتر رود. بدین منظور گرمای ناخواسته تولید شده، از طریق یک سیستم خنک کننده آبی کنترل می‌شود و به بیرون انتقال پیدا می‌کند تا اینکه رآکتور به طور کامل خاموش شود.
علت بروز انفجار در رآکتور فوکوشیما چه بود؟
چنانچه سیستم خنک کننده رآکتور از کار بیفتد و دمای هسته از ۱۲۰۰ درجه فراتر رود، پوشش بیرونی میله‌های سوختی رآکتور که از جنس آلیاژ زیرکونیوم است آسیب می‌بیند و در اثر مجاورت با آب، سیستم خنک کننده در دمای بالا تولید گاز هیدورژن می‌کند که بسیار خطرناک و اشتعال‌زاست و می‌تواند در اثر مجاورت با اکسیژن هوا باعث انفجار شود. علت انفجار در رآکتور فوکوشیما تولید بیش از حد گاز هیدروژن در سیستم خنک کننده و انتقال آن به محفظه بیرونی رآکتور و مجاورت با اکسیژن هوا و هوای سرد بوده است.
علت از کار افتادن سیستم خنک کننده چه بود؟
بعد از وقوع زلزله، رآکتور به صورت خودکار از کار باز می‌ایستد و موتورهای دیزلی خنک کننده آن فعال می‌شوند. موتور‌ها به مدت یک ساعت کار می‌کنند تا اینکه بر اثر سیل ناشی از سونامی آن‌ها هم غیرفعال می‌شوند. سیستم باتری پشتیبان شروع به کار می‌کند و به مدت ۸ ساعت دوام می‌آورد. هنگامی که باتری‌ها هم تمام می‌شوند، سیستم خنک کننده به طور کامل از کار می‌افتد.
آیا در اثر انفجار مواد رادیواکتیو به محیط بیرون نشت کرده؟
بله. میزان کمی از مواد رادیواکتیو در خارج رآکتور مشاهده شده است. اما این مواد رادیواکتیو پلوتونیوم یا اورانیوم نیستند. این مواد ایزوتوپ‌هایی از سزیوم، ید، نیتروژن و آرگون هستند.
این مواد رادیواکتیو چه خطراتی دارند؟
آرگون رادیواکتیو خطری برای سلامت انسان ندارد. نیتروژن رادیواکتیو پس از چند ثانیه به گاز معمولی نیتروژن تبدیل می‌شود. خطر ید رادیواکتیو تا چندین ماه باقی می‌ماند اما می‌توان آن را با مصرف قرص ید از میان برد.سزیوم سال‌ها در بدن باقی می‌ماند و میزان بالایش منجر به بروز سرطان می‌شود. اما میزان سزیوم نشت شده در رآکتور فوکوشیما کم است و در بدبینانه ترین برآوردها این میزان تشعشع، خطر ابتلا به سرطان را می‌تواند به میزان ۲ تا ۴ درصد افزایش دهد. احتمال ابتلا به سرطان برای یک ژاپنی به طور معمول ۲۵ درصد است.
آیا پوشش اصلی رآکتور فوکوشیما در اثر این انفجار آسیب دیده است؟
خیر. سوخت اصلی رآکتور در بین چندین لایه ضخیم محافظتی فولادی و بتونی قرار دارد و این لایه‌های محافظتی هنوز آسیبی ندیده‌اند.
اگر پوشش اصلی رآکتور آسیبی ندیده است پس علت نشت مواد رادیواکتیو چیست؟
به علت از کار افتادن سیستم خنک کننده، دمای هسته اصلی رآکتور و به دنبال آن پوشش آلیاژ زیرکونیم میله‌های سوختی افزایش پیدا می‌کند. این امر باعث می‌شود که محصولات دست دومِ فرایند هسته‌ای نظیر سزیوم و ید به آب خنک کننده نشت پیدا کنند. از طرف دیگر افزایش دما در سیستم خنک کننده باعث تبخیر آب و افزایش فشار می‌شود. افزایش بیش از حد فشار می‌تواند منجر به انفجار در سیستم خنک کننده و به تبع آن از دست رفتن امکان خنک کردن سوخت رآکتور شود. برای پیش‌گیری از این موضوع گردانندگان رآکتور فوکوشیما هر چند وقت یک‌بار سوپاپ اطمینان سیستم خنک کننده را باز نگاه می‌دارند تا فشار سیستم خنک کننده از حدی بالاتر نرود. بخار خارج شده پس از گذشتن از چندین ***** در نهایت به محفظه بالای رآکتور منتقل می‌شود. این بخار است که هنگام انفجار به بیرون نشت پیدا می‌کند و با خودش مواد رادیواکتیو را به فضای بیرون رآکتور منتقل می‌کند.
آیا امکان بروز فاجعه ای مانند آنچه در چرنوبیل اتفاق افتاد وجود دارد؟
بروز چنین فاجعه‌ای بسیار نامحتمل است. انفجاری که در چرنوبیل اتفاق افتاد هسته اصلی رآکتور را در معرض اتمسفر قرار داد و مواد رادیواکتیو به اتمسفر نشت پیدا کردند. انفجار فوکوشیما خارج از هسته اصلی رآکتور اتفاق افتاده و فقط پشت بام و دیوارهای دور محفظه‌ی پوششی ثانویه رآکتور آسیب دیده‌اند.
آیا سوخت رآکتور ذوب شده است؟
هم اکنون فرآیند هسته‌ای در رآکتور فوکوشیما متوقف شده است. نقطه ذوب اورانیوم ۲۸۰۰ درجه سانتیگراد است. وقتی صحبت از "ذوب شدن" می‌شود، منظور ذوب شدن سوخت اورانیوم است. چنانچه سوخت خنک نشود، ذوب خواهد شد. سوخت رآکتور فوکوشیما بین دو لایه ضخیم بتونی و فولادی محصور شده است و حتی در صورت ذوب شدن کامل سوخت رآکتور این محفظه ایمنی جلوی نشت مواد رادیواکتیو به محیط بیرون را خواهد گرفت. در حال حاضر سوخت رآکتور فوکوشیما به مرحله ذوب نرسیده است و متصدیان امر در حال خنک کردن سوخت از طریق آب دریا هستند.
علت آسیب پذیری رآکتور فوکوشیما چه بود؟
رآکتور فوکوشیما رآکتوری قدیمی است که در دهه ۷۰ میلادی ساخته شده و برای مقاومت در برابر زلزله‌ای با حداکثر قدرت ۸.۲ ریشتر طراحی شده است. واحد ریشتر واحدی لگاریتمی است. زلزله اخیر با قدرت ۸.۹ ریشتر نزدیک به ۶ برابر قوی‌تر از آنچه این رآکتور توانایی مقاومت در برابرش را داشت بود. نکته قابل توجه این است که ضربه کاری به این رآکتور را نه خود زلزله، بلکه سونامی ناشی از آن، یک ساعت بعد با اصابت به ژنراتور‌های پشتیبان سیستم خنک کننده وارد کرد.
آیا خطر انفجار هسته‌ای وجود دارد؟
خیر. بمب هسته‌ای با رآکتور هسته‌ای تفاوت دارد. غلظت اورانیوم در رآکتور هسته‌ای به میزانی نیست که بتواند باعث انفجار هسته‌ای شود.
احتمال نشت مواد رادیواکتیو بر اثر آتش‌سوزی اخیر واحد شماره ۴ فوکوشیما چقدر است؟
از واحد شماره چهار برای انبار‌کردن میله‌های سوختی مصرف شده در دیگر رآکتورهای فوکوشیما استفاده می‌شده است. این سوخت‌های مصرف شده، که خیلی خنک تر از سوخت‌های رآکتورهای آتش‌گرفته اخیر هستند، در استخرهای آبی که درون محفظه‌های فولادی و بتونی هستند نگهداری می‌شوند. میله‌های سوختی به علاوه با آلیاژ زیرکونیوم پوشانده شده‌اند که دمای ذوب بالایی دارند. سازمان انرژی هسته‌ای آمریکا (nei) احتمال نشت مواد رادیواکتیو و یا آتش گرفتن سوخت هسته‌ای در اثر این آتش‌سوزی را ضعیف برآورد کرده است.
پاسخ با نقل قول