2016. június: portré, atomenergia, tudomány, egyetem, it, anyagtudomány, innováció, vízgazdálkodás, zöldkörnyezet, megújuló energia
2016. június 1.

Szerző:
Szegedi Imre

Atomerőművek biztonsága

„Ennek a szakmának a bibliája a Nukleáris Biztonsági Szabályzat, amely rögzíti, hogy nem elegendő egyetlen veszélyforrás ellen védetté tenni az erőművet, hanem különböző veszélyforrások lehetséges kombinációjára is fel kell készíteni” – nyilatkozta magazinunk­nak Holló Előd, a NUBIKI Nukleáris Biztonsági Kutatóintézet igazgatója. Az intézet legfőbb megrendelője a paksi atomerőmű és az Országos Atomenergia Hivatal (OAH), de külföldi együttműködésekbe is bekapcsolódnak a szakemberei.


Idén tavasszal emlékezett meg a nagy­világ a csernobili atomkatasztrófa harmincadik évfordulójáról. De miért Csernobilra emlékezünk, és miért feledkezik meg arról a közvélemény, hogy már korábban is előfordultak súlyos következményekkel járó események atomerőművekben?

– Az amerikai Three Mile Island-i atombaleset is megrázta a közvéleményt. 1979. március 28-án a Pennsylvania állambeli Susquehanna folyó szigetére telepített atomreaktor egyik működő blokkján vészjelzések érkeztek az ellenőrző központba: a jelzések szerint az atomreaktor belseje ismeretlen okból olvadni kezdett, fennállt a robbanás veszélye. A szakemberek hűteni kezdték a reaktor belsejét, és ezzel a közvetlen veszélyt elhárították, ám a következő egy hétben a probléma továbbra is fennállt anélkül, hogy meg tudták volna mondani, mi az oka. Nem érkezett ugyanis pontos információ arról, hogy mi is történt, szükséges-e az evakuáció, történt-e olyan katasztrófa, amelynek következtében megnő a radioaktív sugárzás. Az utólagos vizsgálat végül azt állapította meg, hogy a levegőbe nem került számottevő mennyiségben radioaktív anyag, bár a reaktortartály épségben maradt, a tisztítási munkálatok így is elhúzódtak 1993-ig. Az amerikai atomerőműnél emberi és hardverhibák sorozata vezetett a zónaolvadáshoz.

A Three Mile Island-i atomerőmű reaktortartályának stabilizált állapota (Forrás: nrc.gov)

Ezzel a balesettel kezdődött az atomenergetikában az úgynevezett kockázatértékelés. Intézetünk fő profilja is a kockázatértékelés: ismerni kell azokat a folyamatokat, amelyek ilyen súlyos balesethez vezethetnek, illetve tudni kell, hogy mi e folyamatok bekövet­keztének a valószínűsége. Addig az volt a biztonságelemzés alapja, hogy elképzelték, mi a legkedvezőtlenebb üzemzavari helyzet, amire méretezni kell az atomerőművet. A paksi négy blokkot például a primerköri csővezeték teljes keresztmetszetű törésére méretezték, hiszen ez az elképzelhető legkedvezőtlenebb kiindulási esemény. Ekkor ugyanis hirtelen elvész a hűtőközeg. Az amerikai zónaolvadás arra mutatott rá, hogy nem kell nagy dolgokban gondolkozni, több kisebb zavar együttese: elállított szelep, emberi tévedés is katasztrofális következménnyel járhat. Na de mi legyen az a sok esemény, amit elemezni kell, hiszen ezek variációja óriási lehet? Itt jött be a valószínűségszámítás, aminek segítségével automatikus eljárásokkal ki tudjuk számítani az egyes kombinációk bekövetkeztének valószínűségét – és arra kell méretezni a rendszert, aminek nagyobb a valószínűsége. Vagy, aminek kicsi a valószínűsége, ellenben igen súlyos a következménye. A kockázat nagyon egyszerű definíció: valamely kedvezőtlen esemény valószínűsége. A mai atomerőművek kockázatát a zónakárosodás valószínűségével vagy a nagy radioaktivitás kibocsátás valószínűségével mérik.

Mit tett ehhez hozzá a hét évvel később bekövetkezett csernobili baleset?

– Csernobil speciális esemény, mert egy RBMK típusú erőműben történt a katasztrófa. A Kijevtől 130 kilométerre épült erőműben 1000 megawattos, könnyűvizes, grafithűtésű, külső védőburkolat, konténment nélküli reaktorok működtek. 1986. április 26-án hajnalban a négyes blokk reaktorát két robbanás vetette szét, felszakítva az épület tetejét és falait. A reaktorban tíz napig égett a tűz, és több százszor annyi radioaktív szennyeződés jutott a levegőbe, mint a második világháborúban Hirosimára és Nagaszakira ledobott atombombák felrobbanása után. A vizsgálat kiderítette, hogy Csernobilban is sok tényező vezetett a súlyos balesethez, de a legfontosabb az emberi tényező volt. Itt vált egyértelművé, hogy az emberek tudása, szakmai gyakorlata, emocionális állapota, a csoportmunkára való képessége nagyon fontos biztonsági kérdés – ez a baleset az ilyen irányú kutatásokat erősítette fel.

A csernobili atomerőmű sérült blokkjának új védőépülete építés közben, 2014-ben és napjainkban (Forrás: chnpp.gov.ua)
Fukusimáról se feledkezzünk el…

– A japán atombalesetig arra koncentráltak, hogy működés közben a technológiával lehet probléma – tűz keletkezik, csőtörés lesz –, illetve az emberi tényező vezethet üzemzavarhoz. Fukusima azt bizonyította, hogy a külső veszélyek hatásaival fokozottan foglalkozni kell. Nem mindegy például, hogy mire méretezik az atomerőművet. Ebből a szempontból eddig a földrengésekre koncentráltak.

Japán szeizmológiai szempontból a világ egyik legintenzívebb térségében helyezkedik el. Szabad-e ilyen régióban atomerőművet építeni?

– A számítások és az elemzések szerint Fukusima a földrengést átvészelte volna – ugyan a méretezésnél számított földrengésnél nagyobb volt a földmozgás, de a beépített automatikus rendszer időben leállította a blokkokat –, ám nem volt felkészülve a földmozgást követő szökőárra. Pontosabban a szökőárra is készültek, azonban úgy számoltak, hogy a szokásos tengerszintet legfeljebb 5,7 méterrel meghaladó árhullám alakulhat ki. Tévedtek. Noha a létesítmény a tengerszintnél 10-13 méterrel magasabb területre épült, az árhullám 15 méteres volt, azaz néhány méteres víz öntötte el az atomerőmű területét. Az autók is bizonyos sebességű ütközést nagyobb károk nélkül át­vészelnek, de a méretezésnél nagyobb sebességnél totálkárosak is lehetnek. A fukusimai balesetet okozó földrengés miatt leállt a térségben az áramszolgáltatás, márpedig a blokkokat hűtő vizet keringtető szivattyúkat áram működteti. Természetesen nem csak földrengés miatt lehet áramszünet, ezért mindenütt áramtermelő dízelgenerátorok állnak folyamatos készenlétben. Az vezetett a katasztrófához, hogy az árhullám elöntötte ezeket a dízelgenerátorokat is. Ha néhány méterrel magasabbra telepítik a dízelgenerátorokat, nincsenek ilyen súlyos következmények. Ilyen „apróságon” is múlt a japán baleset.

A fukusimai atomerőmű 1–4. blokkjainak mai állapota (Forrás: sciencemag.org)
Ezek az események mennyiben befolyásolták az új paksi telephelyhez kapcsolódó kutatásokat?

– Bővítette a kutatási szempontokat. Bebizonyosodott, hogy nem elég egyetlen hatásra, hanem a hatások kombinációira kell koncentrálni. Ennek a szakmának a bibliája a Nukleáris Biztonsági Szabályzat, amely rögzíti, hogy nem elegendő egyetlen veszélyforrás ellen védetté tenni az erőművet, hanem különböző veszélyforrások lehetséges kombinációjára is fel kell készíteni. Fukusima másik tanulsága: ha bekövetkezik a zónaolvadás, akkor mindenképpen meg kell akadályozni nagy mennyiségű radioaktív anyag kibocsátását, ahogy az Japánban sajnos megtörtént. A súlyos balesetek kezelésére vonatkozó kutatások és technológiai átalakítások is új lendületet kaptak.

Nukleáris biztonsági téren melyik eseménynek volt nagyobb hatása: Csernobilnak vagy Fukusimának?

– Szerintem Fukusimának. Egyrészt Csernobilhoz hasonló RBMK reaktorok jelenleg Oroszországon kívül nem működnek, másrészt az azóta végrehajtott biztonságnövelő intézkedések miatt ilyen reaktorbaleset már nem fordulhat elő. Az ottani katasztrófához vezető többszörös szabályáthágás nagyon kis valószínűséggel következhetne be másutt. Ott az igazi tanulság – a műszaki biztonság növelése mellett – annak felismerése volt, hogy milyen fontos a személyzet folyamatos képzése. Fukusima általánosabb tapasztalatokkal szolgált: miként előzhető meg üzemzavarok esetén a zónaolvadás? Ha mégis bekövetkezett a zónaolvadás, miként akadályozható meg a tartály kilyukadása? Ha a tartály is kilyukad, akkor miként garantálható a hermetikus tér, azaz a konténment szerkezeti egységének megtartása? Éppen a japán baleset kapcsán írta elő az Országos Atomenergia Hivatal – az úgynevezett Célzott Biztonsági Felülvizsgálat keretében – annak az elemzését, hogy mi történne Pakson teljes áramkimaradás vagy a teljes hűtés kiesése esetén? Van-e valamilyen tartaléka az atomerőműnek ennek a helyzetnek a kivédésére?
Természetesen Pakson a japán baleset előtt is készültek a rendkívüli helyzetekre. Tízévente van biztonsági felülvizsgálat az atomerőműben – legutóbb 2008-ban került erre sor. Már ekkor felvetődött a hidrogénrobbanás megelőzésének szükségessége – ez a japán atomerőműben 2011-ben bekövetkezett, ez vetette szét az épületet. Paks Fukusima előtt megkezdte a hidrogént kezelő úgynevezett rekombinátorok beépítését.

Természeti katasztrófa és a kezelőszemélyzet figyelmetlensége nélkül is súlyos veszélyhelyzet állhat elő. Erre példa a 2003 áprilisában Pakson történt esemény. A Siemens cég által gyártott, a fűtőelemek megtisztítására alkalmas tartály konstruktőri hiba miatt elromlott. A túlhevülő üzemanyag szétesett, radioaktív anyagok kerültek kis mennyiségben a reaktortérbe. Elég nagy lehet a gond, ha már egy világcégben sem lehet megbízni.

– Ennek a történetnek is nagyon sok tanulsága van. Az egyik, hogy a tisztítótartályra nem készült valószínűségi biztonsági elemzés. Utólag nem állíthatom, hogy ha készül ilyen, biztosan nem kerül sor az üzemzavarra, de néhány szempontra biztosan felhívtuk volna a figyelmet. Nem volt például megfelelő műszerezés, nyomásmérő a berendezésen. A hűtővíz felforrt, ami jelentős nyomásnövekedéssel járt. Ha ezt egy műszer mutatja, abból kiderülhetett volna, hogy a tartályban valami nincs rendben. Az eset másik tanulsága, hogy független szakértők részleteiben nem vizsgálták a dokumentációt. Mára alapvetően változott a helyzet. Amikor egy beadványt készítenek a paksi atomerőmű szakemberei, ahhoz egy független biztonsági elemzést kell csatolni, ami bizonyítja, hogy az adott átalakítás nem rontja, hanem növeli az erőmű működési biztonságát. Ezek a tapasztalatok is bekerültek az új nukleáris biztonsági szabályzatba, hiszen az már minden egyes beavatkozás esetén független szakértő alkalmazását írja elő, illetve kockázatelemzésnek is készülnie kell. Ma már nem fordulhatna elő a 2003-ashoz hasonló eset.

A paksi blokkok három évtizede működnek. Mondhatni rutin­szerűen, miközben éppen a rutin jelenti az egyik legnagyobb veszélyt. Miként lehet kizökkenteni a mindennapi megszokott ritmusból az évtizedek óta ott dolgozókat?

– Az egyik a szinten tartó képzés. A reaktorokat irányító operátorok például folyamatosan, igen kemény tréningeken vesznek részt. Sok évvel ezelőtt a paksi atomerőmű jelentős összeget invesztált egy teljes értékű szimulátor építésébe. A vezénylőterem tökéletes másán gyakorolható a különböző veszélyhelyzetek kivédése – az operátorok időről időre hatósági szakemberek jelenlétében vizsgáznak. A másik terület a technológiai berendezések folyamatos karbantartása – erre is készült egy nagyon korszerű karbantartó gyakorlóközpont. Az egykori NDK-ban épült, de leszerelt greifswaldi atomerőmű gőzfejlesztője például Paksra került, ezen gyakorolnak a karbantartók. Ez hatalmas hardveres segítség a képzésben. Emellett folyamatosan fejlesztik a karbantartási folyamatokat és azok értékelését is. A NUBIKI is részt vett az úgynevezett karbantartás hatékonyságát monitorozó rendszer paksi bevezetésében. Ez azt jelenti, hogy állandóan értékelik a karbantartások és a meghibásodások tapasztalatait, a javítási statisztikákat: milyen időközönként van meghibásodás, egy adott probléma kijavítása mennyi időt vesz igénybe, illetve milyen gyakorisággal fordulnak elő zavarok? Ezekkel a karbantartás hatékonyságát lehet minősíteni. Erről évente küld jelentést az OAH-nak az atomerőmű – ezt a rendszert az üzemidő-hosszabbítás elemeként vezették be. Ez azért fontos, merthogy folyamatosan figyelemmel kell kísérni az öregedő berendezések műszaki állapotát. És természetesen fiatalítani is kell a munkatársi gárdát, valamint az új paksi blokkokat majdan működtető személyzetet is ki kell képezni.

Van-e különbség a világ különböző részein működő atomerőművek biztonsági színvonala között? Van-e különbség egy brit és egy észak-koreai reaktor üzemeltetésében?

– Az OECD Nukleáris Energia Ügynöksége (NEA) részeként működik a nukleáris létesítmények biztonságával foglalkozó bizottság, amelynek minden olyan ország tagja, ahol atomerőmű üzemel. Ez a bizottság figyel arra, hogy a világ atomerőművei lehetőleg azonos biztonsági nívón működjenek. Mindenki tisztában van ugyanis azzal, hogy ha bárhol előfordul egy baleset, az az egész atomenergetikai szakmát megrendíti. Mindenkinek érdeke, hogy a másik reaktora is maximális biztonsággal működjön. Nem lehet öncélúan azt nézni, hogy csak az enyém legyen kiváló, a többi nem érdekel. A hatóságok is létrehozták a maguk koordináló testületét, illetve az atomerőműveket működtető, üzemeltető társaságok is megalapították ernyőszervezetüket. Minden nemzet tudja, hogy ezekben a programokban részt kell venni. Figyeljük egymást, minden ország évente beszámolót készít a kockázati szint alakulásáról, illetve arról, hogy milyen munkát végez, hogy megfelelő biztonsági szinten tartsa az atomerőművek működését. Közösen elfogadott kritériumrendszer alapján mindenki a saját erőművét ellenőrzi. Azt látom, hogy az atomenergia területen nagyon szoros az együttműködés a világ államai között. Nem véletlen, hogy Csernobil után a PHARE-támogatások révén a Nyugat hatalmas pénzt áldozott arra, hogy a kelet-európai atomerőművek is megfelelő színvonalon működjenek.

Csernobil megmutatta az emberi tényező, a biztonsági kultúra fontosságát, amely ma már alapvető jelentőségű a nukleáris biztonság értékelésében. Emellett a társadalommal való kommunikációt is előtérbe helyezte: ismét bebizonyosodott, hogy a lakosság bizalma csak a megfelelő, őszinte tájékoztatás mellett tartható fenn. De ez a kommunikáció akadozik, hiszen Fukusima esetében is összevissza beszéltek az érintettek. Miért nem lehet erről őszintén beszélni? Nem mernek, nem tudnak vagy nem akarnak az érintettek egyértelműek lenni?

– Nagyon nehéz és sikamlós terület a nukleáris kommunikáció. A nyilatkozókat köti a jogrendszer. Ha bárhol bármi történik, szigorúan meghatározott, hogy kinek mi a feladata, ki nyilatkozhat. Ugyanakkor egy üzemzavar esetén bizonyos időbe telik, amíg pontosan megállapítható, hogy mi miért történt. A korábban említett tisztítótartályos ügyben sokáig nem volt egyértelmű, hogy milyen állapotban vannak a fűtőelemek. A szakemberek kezdetben nem tudták megállapítani, hogy a kazetták megolvadtak, vagy apró darabokra estek szét. Hetekkel később – videofelvételek alapján – vált egyértelművé, hogy nem olvadt meg a fűtőelem, hanem széttöredezett. Amíg ez nem volt egyértelmű, csak a potenciális beavatkozási lehetőségeket mérlegelhették a szakemberek. Fukusimában sem lehetett rögtön tudni, hogy milyen további következményekkel jár a reaktor és az épület felrobbanása. A szakemberek sem tudták rögtön, hogy miként kell kezelni az adott eseményt, hiszen előbb fel kellett tárni, hogy miként közelíthető meg a terület, mennyi radioaktív anyag került a levegőbe és a vízbe, s emiatt hány embert kell kitelepíteni. De nincs értelme a titkolózásnak, mert a mérési eredményekből úgyis kiderül, hogy mekkora egy esemény hatása.
Csernobil hatására született meg a Nemzetközi Nukleáris Eseményskála (INES), amely nukleáris balesetek esetén megkönnyíti a biztonsági helyzet kommunikálását. A nukleáris események osztályozására hét fokozat létezik. A hetes fokozatú, azaz nagyon súlyos balesetnél nagy radioaktivitású anyagok kerülnek ki a környezetbe. Ezek között a láncreakció rövid és hosszú felezési idejű bomlás­termékei találhatók – nagy területeken, akár több országban is súlyos egészségkárosító és környezeti hatásokkal. Hetes fokozatú volt a csernobili atomkatasztrófa és a fukusimai esemény. A 2003-as paksi esemény ezen a skálán hármas fokozatot kapott, azaz súlyos üzemzavarnak minősült.

Nemzetközi Nukleáris Eseményskála (Forrás: iaea.org)
Miben erős a NUBIKI?

– Alapvetően hazai megbízásokat kapunk és teljesítünk. Legfőbb megrendelünk a paksi atomerőmű és az OAH – innen kapjuk feladataink 80-85 százalékát. Az Európai Unió pályázatain is részt veszünk, általában konzorciumi tagként. Három-négy kutatási programba kapcsolódunk be évente, ezek azonban általában a nagy nyugat-európai kutatóintézeteket vagy cégeket támogatják. Nem véletlen, hogy általában francia és német vállalkozások vezetik a konzorciumokat. Ettől eltekintve nem haszontalanok ezek a munkák, mert relatíve kis részvétellel is hozzájuthatunk a teljes kutatási anyaghoz. Nem a megrendeléssel vagyunk kifizetve, hanem azzal a tudással, amit megszerezhetünk. Egy németországi kísérletben például azt elemezték, hogy egy baleset során miként terjed a hidrogén a reaktortérben? Ennek a kísérletnek a kiértékelésében veszünk részt. Az itt szerzett információk beépülnek a paksi balesetkezelési eljárásokba.
Itthon a NUBIKI egyes biztonságelemzési területeken közel monopolhelyzetben dolgozik. A súlyos balesethez vezető folyamatok elemzésében, a kockázatelemzés területén a legfontosabb hazai intézmény mi vagyunk. A négy működő blokk esetében egy közbeszerzési eljárás eredményeként 2020-ig főkonzulensi pozíciót nyertünk el az MTA Energiatudományi Kutatóközponttal közösen. Éves ütemterv alapján dolgozunk, de ha valamilyen problémával megkeres az atomerőmű, akkor ad hoc módon is segítünk. Komoly feladatot jelent részvéte­lünk az új paksi blokkok telephelyének vizsgálatában. Utóbbinál alapvetően két dolgot kell elemeznünk. Ha oda­kerül egy atomerőmű, az milyen veszélyt jelent a környezetére, akár a közelében lévő négy blokkra? Illetve milyen veszélyt jelenthet a négy régi reaktor a két újra? Fontos vizsgálati szempont, hogy olyan helyre kerüljön, ahol kivédhetők az okozott és kapott külső hatások. Az orosz fél új blokkokkal kapcsolatos kockázati elemzéseit független szakértőként mi véleményezzük.

Az önök munkáját az minősíti, ha nem történik semmi. De a semmi miféle hajtóerőt jelent?

– 1976-ban egy évig voltam ösztöndíjas Dániában. Hazatér­ve kezdtem el foglalkozni meghibásodások elemzésével, a rend­szer­meg­bízhatósággal. Azóta van kapcsolatom biztonságtechnológiai kérdésekkel, de nem unom, mert mindig új és új feladatok kerülnek terítékre. Kezdetben a technológiát vizsgáltuk, majd négy éven keresztül az emberi megbízhatósággal foglalkoztunk. Sokáig arra koncentráltunk, hogy mi történik, amikor 11 hónapon keresztül teljes teljesítményen üzemeltetik a blokkokat, de kevésbé érdekelt bennünket az az egy hónap, amikor átrakják a reaktorokban a fűtőelemeket. Pedig ez sem egyszerű folyamat. A leállásra először a franciák készítettek kockázatelemzést, nem sokkal később mi is előálltunk ilyen eredményekkel. Később a földrengésveszélyre, majd a külső hatások kockázati elemzésére koncentráltunk. Mindig van valami újdonság, ami miatt megunhatatlan ez a szakma. Mi valóban annak örülünk, ha nem történik semmi, de a semmit garantáló megoldások meghatározása folyamatos készenlétet kíván mások mellett tőlünk is. Nekünk siker, ha biztonságnövelő intézkedésre tehetünk javaslatot, és az beválik. Például, ha olyan teljesítményű hidrogén-rekombinátorokat telepítenek, amilyeneket mi javasolunk. Nekünk az jelent sikerélményt, hogy biztonságosan üzemel az atomerőmű.

A paksi atomerőmű 3. blokkjának kockázati összetevői (CDP: zónasérülési valószínűség) Forrás: NUBIKI
Nyugodtan alszik, tényleg minden rendben a paksi atomerőművel?

– Az előbbiek alapján: igen. Bízom a csapatomban, kiváló mérnök és fizikus kollégáimban. Számtalanszor felmerül, hogy túlterheltek vagyunk, bővíteni kellene a tizenöt fős létszámot, de az én véleményem az, hogy a létszámemelés a szakmai színvonal gyengülésével járhat. Minél többen vagyunk, annál nehezebben kontrollálható a minőség. A nyugdíjba menőket pótoljuk, de csak akkor veszünk fel új embereket, ha a hazai blokkokkal kapcsolatos feladatokat másként nem tudnánk ellátni.

Élhet-e az emberiség nukleáris energia nélkül?

– Egyszerűen válaszolva: addig, amíg nem tudjuk tárolni a villamos energiát, szükség lesz erre az energiaforrásra. Ha megoldanánk a tárolást, akkor a megújuló forrásból – kellő kapacitás kiépítése esetén – származó energiából elvileg fedezhetnénk energiaigényünket. De amíg nincs tárolás és nem fúj a szél, nem süt a nap, szükség van egyéb energiaforrásra. Ám annak is tudatában kell lenni, hogy egy atomerőmű potenciális veszélyforrás. Amíg normális üzem szerint működik, nincs hatása a környezetre, baleset esetén azonban már jelentős környezeti hatása lehet.

Meddig fejleszthető a nukleáris biztonsági kultúra?

– Paksot kiváló szakembergárda működteti. Olyanok, akik az építkezés kezdete, azaz a múlt század hetvenes éveitől dolgoztak
a helyszínen, végigélték az építkezést, majd az 1983-tól üzemelő blokkoknál lettek vezetők. Ők nyugdíjba mentek és mennek, de volt kellő idejük a tapasztalatok átadására. A kiváló gárdának köszönhetően Pakson az emberi tényező kézben van tartva. Ma már olyan szinten van az erőmű, hogy nemzetközi mércével elfogadható a biztonsága. Az uniós csatlakozás idején is az volt, így ez más országoktól eltérően nem jelentett kritikus csatlakozási feltételt. Fejlődni természetesen lehet és kell is.•

 
Innotéka