A FÖLD LEGSZENNYEZŐBB ANYAGA: A KÓRIUM

A FÖLD LEGSZENNYEZŐBB ANYAGA: A KÓRIUM

A kórium a Föld legszennyezőbb antropogén (emberi eredetű) anyaga, mely atomreaktor-baleset következtében, zónaolvadáskor létrejövő, rendkívül erősen sugárzó radioaktív elegy. Az anyag neve az angol mag jelentésű „core” szóból, a kémiai elemek periódusos rendszerében az elemekre jellemző szóvégi -ium utótaggal képzett szó.
A kórium -szerencsére- maga a világ egyik legritkább anyaga, eddig három olyan nukleáris baleset volt a történelemben, amikor a bekövetkező zónaolvadáskor sugárzó kóriumláva keletkezett.

Egy atomreaktor részleges vagy teljes leolvadásakor a megrepedt, urán-dioxidot tartalmazó, cirkónium ötvözetből készülő nukleáris fűtőanyagszálak radioaktív üzemanyag törmeléke keveredik grafittal, betonnal és a helyszínen lévő más anyagokkal. A balesetek nem köthetőek egy adott időhöz, országhoz vagy reaktortípushoz. Laboratóriumi tesztek során megállapították, hogy az olvadt kórium láva óránként 30 centiméter mélyen hatol be a betonba. A láva idővel lehűthető, de évszázadokig radioaktív marad.
Kórium először 1979-ben, a pennsylvaniai Three Mile Island atomerőműben keletkezett, amikor megszökött a hűtővíz, és a túlhevült reaktormag részlegesen leolvadt. Másodszor 1986-ban Csernobilban, amikor a grafitmoderátoros könnyűvíz hűtésű reaktor felrobbant és a lehűlt kóriumláva egy „elefántláb”-nak nevezett formában a reaktor alatti betont áttörve megszilárdult. Legutóbb, pedig 2011-ben Fukusimában, amikor az 1-es, 2-es, 3-as forralóvizes reaktorokban az aktív zóna felett összegyűlő pangó gőz lefelé kiterjedt magára az aktív zónára is és a reaktor belső részei jelentősen túlhevültek, a tűzvész-szerű redukáló reakció pedig beindulhatott. Mindezek közül csak egy masszának sikerült megszöknie a reaktorból, ez pedig Csernobilban van.

A csernobili “elefántláb”

Csernobilban az atomreaktor üzemanyagaként használt urán 1986 április 26-án, a végzetes éjszakán úgy felhevült, hogy lávaként olvadt át a reaktor padlóján, végül az épület pincéjében állt meg, majd ott is hűlt ki. A veszély azonban ennyivel nem hárult el, a kórium azóta is ott van és sugároz.
Magát a kórium masszát a csernobili katasztrófa után nagyjából nyolc hónappal fedezték fel a kutatók, akkorra már 11 tonnát nyomott. Ekkor kapta meg az elefántláb becenevet is, hiszen a képződmény hatalmas mérete és furcsán szürke színe erre emlékeztette a szakértőket.
A csernobili jelentések szerint az „elefántláb” létrejöttekor óránként közel 10.000 röntgent sugárzott. Az ember mellette mindössze 1-2 perc alatt halálos sugárdózist kapna, 2 perc után belső vérzés, hányás, 5 perc után nem sokkal pedig halál lép fel. A tudósok szerint a sugárzás mára ugyan csökkent, de még mindig olyan erős lehet az elefántláb közelében, hogy egy óra alatt egy ember halálát okozhatja.
Habár az elefántláb már korántsem olyan veszélyes, mint amikor létrejött, azért így is komoly pusztításra lehet képes. A csernobili sugárzást megállító szarkofágok ugyanis a négyes reaktor fölé épültek, míg az elefántláb lefelé próbál szökni. Ha sikerül magát átennie az őt körülvevő betonon és földön, akkor akár a talajvíz szintjéig is eljuthat. Ott aztán megmérgezheti a vizet, ami a közvetlenül a Pripjaty folyóba szivároghat. A Pripjaty vize a Fekete-tengernél ér célba, az odáig vezető úton végig mérgezheti az élőlényeket, és a tengerben is hatalmas kárt tehet. A tudósok szerint azonban az is elképzelhető, hogy ha a kórium újból vízhez ér, akkor egy újabb robbanást idézhetne elő, ami az 1986-os szennyezéshez hasonlót okozhat.

Fukushima

2011. március 11-én a közép-európai idő szerint 6 óra 46 perckor kezdődő tóhokui földrengés, valamint az azt követő cunami elképesztő csapást mért az atomenergiában, mint a modern kor energiahordozójában hívő Japánra.
A földrengés időpontjában az atomerőmű hat forralóvizes reaktora közül a 4-es, 5-ös és 6-os reaktorok karbantartás miatt nem működtek, az ekkor éppen aktív üzemben lévő 1-es, 2-es és 3-as reaktorok pedig a rengések kezdetekor automatikusan leálltak.
Mivel a fűtőelemekben a nukleáris láncreakció leállítása után is jelentős mennyiségű hő termelődik, ezért további folyamatos hűtést igényelnek. A forralóvizes reaktorok hűtővizét keringető szivattyúk és a vezérlés működtetéséhez elektromos áram szükséges. Ezt viszont itt, az erőmű összes elektromosenergia-betáplálásának egyidejű kiesése miatt csak a veszélyhelyzetekre beépített üzemzavari dízelaggregátorokkal, és csak rövid ideig tudták biztosítani. A reaktorok leállítása után 55 perccel a földrengés által kiváltott, 14-15 méter magasságú cunami érte el a létesítményt. Mivel az erőmű tengeri gátjait legfeljebb 5,7 méteres hullámok elleni védelemre tervezték, az ezt több mint kétszeresen meghaladó magasságú ár súlyosan megrongálta a telep berendezéseit. Tönkretette a tengervíz-szivattyúkat, a dízelaggregátorok üzemanyag-ellátását és hűtőrendszerét, valamint többméteres magasságban elárasztotta a komplexum alsó szintjeit. A dízelek kiesésével és az alsó szinteken meghibásodott elektromos rendszerek miatt – villanyáram híján – pedig leálltak a reaktorok aktív üzemzavari hűtőrendszerei, és kiesett a – külön-külön is több száz fűtőelemet tároló – pihentetőmedencék, valamint a külön épületben lévő használtfűtőelem-tároló hűtése is. A reaktorok és a pihentetőmedencék aktív hűtését csak a baleset után kilenc órával a helyszínre érkező mobil szivattyúk és aggregátorok segítségével próbálhatták meg újraindítani. Az elégtelen hűtés miatt a reaktorok hűtővizének vízszintje, az aktív zónák hőmérséklete és a reaktorok nyomása kritikussá vált. Az 1-es reaktorban kevesebb, mint 16 óra után teljes zónaolvadás következett be, az olvadt üzemanyag lefolyt, és átégette a reaktortartályt. A 2-es és 3-as reaktor reaktortartályai, amelyben a nukleáris üzemanyag van, megsérültek, és szivárgott belőlük a hűtővíz, a több ezer tonna beszivattyúzott víz nagy része kiszivárgott. 60 illetve 100 órával a földrengés után ezekben a reaktorban is teljes zónaolvadás történt.
A fukusimai erőműben számítógépes szimuláció szerint az olvadék 65 centiméter mélyen vájta bele magát a reaktort körülvevő betonfalba, így 37 centiméter vastagságú beton maradt a reaktor külső faláig. Az olvadt zóna részeihez a magas radioaktív sugárzás miatt nem lehet hozzáférni, ezért az állapotfelmérést és egyes bontási műveleteket is csak ipari robotokkal végezhetik el. A felmérést nehezítette, hogy a robotokat is tönkretette a leolvadt reaktorok maradékának erős sugárzása, mielőtt hozzáférhettek volna a reaktorok belsejéhez.
A keletkezett kórium lassan mindent magába olvaszt, ami körülötte van, és a folyamat közben mindig nőni fog, miközben lefelé süllyed. A probléma megoldása folyamatosan csúszik, 2015-ben 30-40 évre becsülték a kórium lávává vált reaktormagok teljes lehűtését.

Az USA legsúlyosabb atomerőmű balesete

1979. március 28-án, hét évvel Csernobil tragédiája előtt történt az amerikai atomipar legsúlyosabb balesete a Three Mile Island atomerőműben. A nukleáris erőmű Pennsylvania állam fővárosa, Harrisburg közelében, a Susquehanna folyó mellett épült.
1979. március 28-án hajnalban karbantartási munkálatok folytak a 2-es blokkban, a hűtő tápvíz tartályaiból a lerakódott szennyeződést igyekeztek eltakarítani. Mint később kiderült, a rendszeren korábban változtattak, de ezt a tervdokumentációba nem vezették át, így egy abban nem szereplő csőbe is víz került, és ez elzárta a gőzfejlesztő tápvízrendszerének egy szelepét.
A turbina kiesése után beindult az üzemzavari tápszivattyú – csakhogy ez nem tudott elegendő vizet szállítani, mert korábban zárva felejtették a rendszer szelepeit.
Az emberi és konstrukciós hiba miatt a reaktor egyik hűtőburkában megszűnt a hőelvezetés, a reaktorban hirtelen emelkedni kezdett a hő. Ennek levezetésére megnyílt egy biztonsági szelep, azonban – bár normális körülmények között ez következett volna – a túlnyomás levezetése után sem csukódott be. A rendellenességek jelzése ráadásul nem jutott el a vezérlőterembe. A nyitva maradt szelepen keresztül a generátorba jutva megszökött a hűtővíz, így túlhevült a reaktor szíve, a reaktormag. Az ellenőrző központban azonban egyetlen műszer sem jelezte a hűtővíz túlságosan alacsony szintjét.
A mérnökök a hűtővíz szintjét a generátorban lévő víz alapján becsülték meg, s mivel ott a szint magas volt, tévesen azt hitték, hogy a reaktornak az atomfűtőanyagot tartalmazó szívében elegendő a hűtővíz. Ennek a téves feltevésnek alapján tettek további intézkedéseket a túlmelegedés ellen, és ez a hűtővíz szintjének további csökkenését eredményezte.
Szerencsére az erőmű irányítóinak az utolsó pillanatban sikerült csökkenteniük a hőmérsékletet. Az üzemzavar következtében a reaktor szívének mintegy fele megolvadt, kórium keletkezett. Valóságos csodának számít, hogy sikerült elkerülni a súlyosabb következményeket, vagyis az atomerőmű falainak megrepedését és azt, hogy a környezetbe nagy mennyiségű radioaktív szennyezés kerüljön. Március 30-án, amikor már – úgy-ahogy – urai voltak a helyzetnek, egy különleges team 150 tonna ólomból szarkofágot emelt a lassan hűlő 2-es blokk fölé.
A tudósok a kórium és általában az atomhulladék elhelyezésének problémáját egyelőre sehol a világon nem tudták megoldani hatásosan.

írta és szerkesztette Haulik Beatrix környezetmérnök, ökotoxikológus.