Skażeni manipulacją. Raport Zielonych wymierzony w polski atom jest skrajnie nierzetelny [ANALIZA]

Maciej Lipka, kierownik Działu Analiz i Pomiarów Reaktorowych Narodowego Centrum Badań Jądrowych, przeanalizował dla Energetyka24 raport zlecony przez niemieckich Zielonych, który uderzał w polski atom. Jego wyniki nie mają związku z żadnymi realistycznymi scenariuszami - wskazuje. Poniżej znaleźć można pełny tekst jego analizy, z której wynika, że opracowanie przygotowane dla Die Grünen:

• Nie zawiera sprecyzowania szczegółów awarii, do której miałoby rzekomo dojść w polskiej elektrowni jądrowej
  
• Nie uwzględnienia obecnie instalowanych systemów bezpieczeństwa
  
• Opiera się na zupełnie nierealistycznym scenariuszu uwolnień radionuklidów do atmosfery
  
• Zakłada wielokrotnie większe skutki radiacyjne katastrofy niż te z Czarnobyla

Analiza

W środowych wydaniach internetowych serwisów „Die Zeit” oraz „Redaktionsnetzwerk Deutschland” można było przeczytać, że redakcja tego ostatniego jest w posiadaniu raportu zleconego przez niemiecką partię Zielonych, a wykonanego według doniesień przez „naukowców związanych z uniwersytetami w Genewie i Lucernie”, według którego hipotetyczna awaria w planowanej elektrowni jądrowej zlokalizowanej w pobliżu polskiego Żarnowca będzie miała dramatyczne skutki dla całego regionu. Afiliacje autorów okazały się nieścisłe – spośród pięciu z nich, trzej to odpowiednio: deputowany parlamentu kantonalnego Genewy z ramienia szwajcarskich Zielonych oraz członkowie stowarzyszenia non-profit „L’Institut Biosphère” i międzynarodowego ruchu Lekarze Przeciw Wojnie Nuklearnej, dwaj ostatni są istotnie podpisani jako pracownicy Uniwersytetu w Genewie. Publicznie raport zaprezentowano dopiero dzień później, publikując go na stronie internetowej posłanki niemieckiej partii Zielonych, co umożliwia merytoryczne odniesienie się do jego zawartości. W tłumaczeniu jego pełny tytuł brzmi „Modelowanie hipotetycznej dużej awarii jądrowej w Polsce na podstawie 1096 sytuacji meteorologicznych oraz analiza transgranicznych oddziaływań środowiskowych na kraje europejskie i ich mieszkańców”.

Według przedstawionych w nim wyników, reaktor AP1000, który autorzy przyjęli do obliczeń, ulegając niesprecyzowanej przez nich awarii o nieznanym scenariuszu, uwalnia przez swoje bariery bezpieczeństwa znaczną ilość zgromadzonych w rdzeniu radionuklidów powstałych w wyniku reakcji rozszczepienia. Wyemitowane substancje rozchodzą się w atmosferze i niesione wiatrami narażają mieszkańców Polski i Europy na promieniowanie. Jak podkreślają autorzy, jako scenariusze rozchodzenia się radionuklidów zastosowano 1096 sytuacji meteorologicznych z lat 2017–2020, a samo modelowanie przeprowadzono kodem Hysplit stworzonym przez amerykańską Narodową Służbę Oceaniczną i Atmosferyczną. Sama procedura obliczeniowa nie została przedstawiona, przybliżono jedynie sposób działania kodu. Hysplit to powszechnie znane narzędzie, korzystające z metody Lagrange’a, co oznacza, że powietrze i rozproszone w nim radionuklidy są traktowane jako mikroskopijne cząstki, dzięki czemu znając warunki pogodowe jakie panowały w symulowanym okresie, możemy prześledzić tory ich ruchu. Narzędzie to jednak nie wszystko – w modelowaniu matematycznym kluczowe są założenia i w zależności od nich można uzyskać wyniki prawidłowe lub zupełnie błędne, a ich ocena wymaga odpowiedniej wiedzy i umiejętności.

Jak już wspomniałem, autorzy nie precyzują w raporcie scenariusza i typu awarii; z łącznej aktywności wyemitowanych substancji można się domyślić, że jest to tak awaria określana historycznie jako nadprojektowa, a więc taka której prawdopodobieństwo zostało uznane przez projektantów elektrowni i dozór jądrowy za zbyt małe, by przeciwdziałać jej odpowiednimi systemami bezpieczeństwa. Nie każda jednak awaria tego typu prowadzi do znacznych uwolnień substancji radioaktywnych, dodatkowo aby do nich doszło naruszona musi zostać obudowa bezpieczeństwa, na przykład w wyniku wybuchu pary wodnej lub wodoru. Współcześnie, również w prawodawstwie, mówi się raczej o ciężkich awariach i projekty techniczne reaktorów uwzględniają sposoby ich łagodzenia.

Przykładem takiego zdarzenie może być awaria w elektrowni Fukushima Daiichi z reaktorami BWR. Jedną z jej przyczyn było przelanie się fali tsunami o wysokości 13 metrów przez niedostatecznie zaprojektowany mur oporowy i uszkodzenie awaryjnych generatorów zasilania w sytuacji, kiedy wyniku poprzedzającego ją trzęsienia ziemi o magnitudzie 9, zostały zniszczone linie zasilające. Spowodowało to brak możliwości odbioru ciepła powyłączeniowego na skutek utraty zasilania pomp, przy jednoczesnej awarii awaryjnych systemów chłodzenia rdzenia i w konsekwencji stopienie rdzeni bloków nr 1, 2 i 3. Na skutek wywołanego w ten sposób wzrostu temperatury doszło do wytworzenia się znacznych ilości wodoru, który eksplodując zniszczył obudowę bezpieczeństwa i doprowadził do rozproszenia znacznych ilości radionuklidów w atmosferze. Znacznych, mniejszych jednak niż w omawianej publikacji, o czym za chwilę.

W tym miejscu należy wspomnieć, że w Fukushimie pracowały reaktory zbudowane w latach siedemdziesiątych XX wieku, umownie należące do generacji II. Omawiany w opisywanej publikacji reaktor AP1000 ma względem nich znacznie rozbudowane układy bezpieczeństwa: system awaryjnego zalewania rdzenia składa się z trzech niezależnych podsystemów, a ciepło powyłączeniowe może być odbierane pasywnie poprzez cyrkulację naturalną wody w rdzeniu i powietrza w obudowie bezpieczeństwa, wspomaganą działającym bez konieczności zasilania elektrycznością systemem zraszaczy. Sama obudowa bezpieczeństwa jest wyposażona w filtry, które umożliwiają zapobiegający eksplozji zrzut nagromadzonego w niej w sytuacji awaryjnej ciśnienia, bez uwolnień znacznych ilości produktów rozszczepienia do atmosfery. Ponadto reaktory w Fukushimie wyposażone były w obudowę typu Mark I, mniej odporną na eksplozje od stosowanych współcześnie w reaktorach typu PWR. W analizach bezpieczeństwa AP1000, rozważana jest m.in. sekwencja zdarzeń taka jak w Fukushimie i wyniki tych obliczeń przekonują, że nie dochodzi do znacznych uwolnień radionuklidów poza obudowę bezpieczeństwa. Rozważane są również zupełnie inne, takie jak choćby zgilotynowanie czyli rozdarcie na całym przekroju pętli chłodzenia reaktora, wytworzenie znacznych ilości wybuchowego wodoru czy nawet hipotetyczne stopienie rdzenia: wyniki wszystkich są zadowalające i w żadnym nie dochodzi do narażenia zdrowia i życia ludności.

Tyle o samym, nieomawianym przez autorów hipotetycznym scenariuszu awarii. Oni sami ograniczają się do obliczeń w oparciu o pochodzący z innej publikacji tzw. source term, czyli łączne uwolnienia radionuklidów do atmosfery z podziałem na grupy radionuklidów. Source term jest kluczowy w tego typu modelowaniu – wyznacza się go rozważając różne drogi przenikania nagromadzonych w rdzeniu radionuklidów do atmosfery przez bariery bezpieczeństwa. Przyjęty przez autorów pochodzi z publikacji [1], która zestawia te wartości dla trzech typów reaktorów, m.in. omawianego typu AP1000 na podstawie przeglądu informacji przedłożonych dozorom jądrowym, w tym wypadku amerykańskiemu NRC [2]. Pośród sześciu rozpatrywanych tam scenariuszy uwolnień istotnie znajduje się tam przyjęty do obliczeń przypadek „containment bypass”, czyli emisja radionuklidów prosto do atmosfery z pominięciem barier bezpieczeństwa. Przywołanie jednak w obliczeniach dyspersji atmosferycznej akurat tego scenariusza świadczy o pewnym niezrozumieniu jego roli w analizach bezpieczeństwa – nie jest to scenariusz przedstawiany jako realistyczny, lecz bazowy – służący jako punkt odniesienia do oceny systemów bezpieczeństwa, które pozwalają mu zapobiec [3]. W praktyce jest to uwolnienie do atmosfery zawartości lotnej rdzenia reaktora, PRZY ZAŁOŻENIU BRAKU OBUDOWY BEZPIECZEŃSTWA oraz dodatkowo z pominięciem naturalnych i istniejących pomimo jej braku mechanizmów osłabiających, takich jak choćby osadzanie się radionuklidów na powierzchniach wewnątrz budynków pomocniczych i w obiegu wtórnym [4].

O nierealistyczności tego scenariusza świadczą same ilości uwolnionych według niego do atmosfery radionuklidów. Za porównanie może tu posłużyć awaria w Czarnobylu – nieporównanie większa od jakiejkolwiek innej, której scenariusz można w pewnym sensie zakwalifikować jako „containment bypass”, ponieważ jedną z wielu różnic reaktora RBMK-1000 wobec współczesnych lekkowodnych jest brak obudowy bezpieczeństwa, co spowodowało, że radionuklidy wydostały się z rdzenia niemal bezpośrednio do atmosfery. I tak, w stosunku do awarii w Czarnobylu, według przyjętych do obliczeń założeń, spośród lotnych pierwiastków, wyemitowano tyle samo jodu-131, czterokrotnie więcej cezu-134, półtorakrotnie więcej cezu-136 oraz o 30% więcej cezu-137 [5]. Liczby te zebrano w poniższej tabeli, w której Piquet i in. to założenia z omawianego raportu:

Porównując z kolei opisywany scenariusz, bardziej realistycznie, do górnych oszacowań wielokrotnie mniejszej w skali i skutkach od Czarnobyla awarii trzech reaktorów BWR w Fukushimie, autorzy analizy przyjęli ponad dwukrotnie więcej jodu-131, dwudziestokrotnie więcej cezu-134 i cezu-136 oraz trzydziestokrotnie więcej cezu-137 [6][7][8]. W tym miejscu należy dodatkowo nadmienić, że bloki 1–3 miały łączną moc około 75% większą od AP1000, wobec czego w ich rdzeniach nagromadzone było więcej aktywności, o różnicach w zabezpieczeniach względem AP1000 wspominałem już wcześniej.

Powyższe porównanie, z którego jasno wynika, że autorzy raportu przyjęli na potrzeby modelowania wielokrotnie większe uwolnienia, niż miały miejsce w dwóch historycznie największych awariach z udziałem cywilnej energetyki jądrowej, które wszakże dotyczyły starszych typów reaktorów jądrowych, pozbawionych najnowocześniejszych systemów bezpieczeństwa, z których jeden był projektowo pozbawiony obudowy bezpieczeństwa. Przyjęcie błędnych założeń, pomimo przeprowadzenia modelowania poprawnego matematycznie powoduje, że jego wyniki nie mają związku z żadnymi realistycznymi scenariuszami.

Maciej Lipka, kierownik Działu Analiz i Pomiarów Reaktorowych w w Narodowym Centrum Badań Jądrowych

1. [1]    Sholly S, Müllner N, Arnold N, Gufler K. Source terms for potential NPPs at the Lubiatowo site, Poland. Prepared for Greenpeace Germany. p. 34.
2. [2]    Soffer L, Burson SB, Ferrell CM, Lee RY, Ridgely JN. Accident source terms for Light-Water Nuclear Power Plants. Final report. U.S. Nuclear Regulatory Comission; 1995. Report No.: NUREG-1465
3. [3]    Fuller EL, Hessian RT, Henry RE. Evaluation of the consequences of containment bypass scenarios. Transactions of the American Nuclear Society. 1988;194–5.
4. [4]    McKenna TJ, Glitter JG. Source term estimation during incident response to severe nuclear power plant accidents. 1988. Report No.: NUREG-1228, 6822946.
5. [5]    Higley KA. Environmental consequences of the chernobyl accident and their remediation: twenty years of experience. Report of the Chernobyl Forum Expert Group ‘Environment’. Vienna: International Atomic Energy Agency
6. [6]    The Fukushima Daiichi accident. Technical Volume 4. Radiological consequences. Vienna: International Atomic Energy Agency; 2015.
7. [7]     Schwantes J, Orton C, Clark R. Analysis of a Nuclear Accident: Fission and Activation Product Releases from the Fukushima Daiichi Nuclear Facility as Remote Indicators of Source Identification, Extent of Release, and State of Damaged Spent Nuclear Fuel. Pacific Northwest National Laboratory; 2012 p. 24. Report No.: PNNL-201912.
8. [8]    Cook MC, Stukel MJ, Zhang W, Mercier J-F, Cooke MW. The determination of Fukushima-derived cesium-134 and cesium-137 in Japanese green tea samples and their distribution subsequent to simulated beverage preparation. Journal of Environmental Radioactivity. 2016;153:23–30.