Ce "ascund" reactoarele nucleare din Japonia?

Exista mai multe tipuri de reactoare nucleare, printre care si sistemele bazate pe fierberea sau pe presurizarea apei. Potrivit CNN, reactoarele de la centrala nucleara Fukushima Daiichi sunt sisteme bazate pe fierberea apei.

Acest tip de sistem are urmatorul mod de functionare: in mijlocul unui reactor nuclear se afla vasul reactorului, un bazin mare din otel care este plin cu apa. Acesta este umplut cu tevi de combustibil lungi de circa 3,6 metri facute din sfere radoactive incastrate intr-un aliaj de zirconiu. Aceste sfere, acoperite de un strat ceramic, sunt in general facute din uraniu 235, metal incapabil sa produca o explozie nucleara.

Reactorul numarul 3 de la Fukushimda Daiichi folosea tevi de combustibil facute dintr-un mix de oxizi mult mai toxic, care contin un amestec de uraniu si plutoniu, care este reprocesat din uraniu stins.

Barele de combustibil sunt incarcate vertical dupa un tipar precis in vasul reactorului, care este cunoscut ca miezul reactorului. Fisiunea nucleara, sau divizarea atomilor, este apoi initiata. Pe masura ce fiecare atom se divizeaza, acesta emana cantitati mari de radiatii si caldura. Totodata, mai mai trimite si neutroni liberi catre ceilalti atomi, lucru care contribuie la diviziunea celorlati atomi. Astfel se produce fisiunea, care este tinuta sub control de un set de bare, numite bare de control.

Barele de control absorb neutronii si astfel tin sub control tot procesul nuclear. Cand barele de control sunt prezente in tevile din miezul reactorului, neutronii sunt absorbiti, iar procesul incetinteste, iar cand acestea sunt indepartate, procesul nuclear se intensifica.

Viteza fisiunii si temperatura combustibilului sunt controlate de apa din vasul reactorului. Daca reactia nucleara este controlata cum trebuie, aceasta atinge un punct de echilibru cand cantitatea de energie produsa ramane constanta.

Caldura degajata de fisiune face ca apa din vasul reactorului sa treaca din stare lichida in stare gazoasa. Aburul iese din vasul reactorului si ajunge la turbine prin tevile reactorului. Pe masura ce aburul pune in functiune turbinele, generatoarele conectate la turbine incep sa se roteasca si genereaza energie electrica.

Aburul este transportat apoi spre o unitate de condensare, care il raceste si il transforma din nou in apa. Apa este apoi repompata in reactor, unde este folosita din nou pentru a controla temperatura reactorului si viteza procesului nuclear.

Reactorul va opera la o temperatura adecvata si sigura atata timp cat barele de control sunt capabile sa controleze reactia nucleara, si cata vreme apa rece este pompata in continuu in reactor. In cazul in care procesul nuclear sau temperatura reactorului scapa de sub control, pot aparea fisuri in reactor care duc la mari probleme.

Tevile de combustibil opereaza in mod normal la temperaturi de aproximativ 760 de grade Celsius. Daca temperatura creste la 1.200 de grade Celsius si ramane constanta o perioada de timp, tevile de combustibil pot fi afectate. Daca temperatura continua sa creasca, tevile de combustibil pot ajunge sa se topeasca. Acest proces de topire poate elibera cantitati mari de radiatii si poate duce chiar la vaporizarea miezului reactorului.

De asemenea, temperaturile ridicate pot compromite vasul reactorului si alte sisteme care se afla in preajma sa. Daca aceste sisteme nu isi mai pot indeplini functiile, materialul radioactiv poate ajunge in mediul inconjurator.

In 1986, centrala nucleara de la Cernobil s-a confruntat cu o problema similara, care a dus la moartea a 32 de persoane. La Cernobil nu a existat un sistem de izolare facut din ciment si otel, in asa fel incat, materialul radioactiv a ajuns direct in atmosfera, a fost purtat de vant si astfel, a dus la contaminare la scara larga si a provocat numeroase imbolnaviri. [Catastrofa din Japonia "versus" Cernobil]

Si centrala nucleara de la Three Mile Island (foto) din Pennsylvania, SUA s-a confruntat cu o problema similara in 1979, insa aceasta dispunea de un sistem de izonare din ciment si otel, care a ramas intact. Astfel, desi materialul radioactiv a iesit din reactor, incidentul a avut un impact scazut, in urma caruia nu au existat morti.

Trei dintre cele sase reactoare ale centralei nucleare Fukushima Daiichi erau inchise pentru inspectie in momentul in care au avut loc cutremurul si tsunamiul din 11 martie. Celalte trei reactoare care functionau s-au oprit automat la cateva secunde dupa inceperea valului seismic.

Chiar daca barele de control au fost inserate in tevile de combustibil pentru a incetini si opri fisiunea atomilor, temperatura din reactor a continuat sa ramana foarte ridicata. Acest fenomen este cunoscut sub denumirea de caldura de descopunere si poate persista timp de luni sau chiar ani. Astfel, prezenta apei reci in reactor este foarte importanta pentru a preveni o supraincalzire sau o posibila topire a combustibilului nuclear.

In momentul in care a inceput valul seismic, reactoarele de la Fukushima Daiichi au fost oprite, iar pompele de apa au pierdut din putere. Apoi desi generatoarele diesel de urgenta au intrat in functiune si au inceput sa alimenteze pompele, tsunamiul care a lovit imediat dupa, a dus la defectarea generatoarelor. Apoi pompele au continuat sa functioneze pe baza de bateriei care a tinut 8 ore.

Dupa aceasta, pompele de apa s-au oprit, iar lucratorii de la reactorul nuclear nu au mai avut nicio modalitate prin care sa continue racirea reactoarelor si astfel, sa previna topirea combustibilului nuclear. [[VIDEO] Japonia a inceput operatiunea de racire a reactoarelor]

Inca nu este clar ceea ce s-a intamplat, insa este sigur ca mai multe explozii au zguduit centrala nucleara Fukushima Daiichi in zilele imediat urmatoare cutremurului si tsunamiului. [[VIDEO] Imagini din spatiu ale cutremurului si tsunami-ului din Japonia]

Prima explozie a avut loc sambata, 12 martie, la reactorul numarul 1. O a doua explozie a avut loc luni, 14 martie, la reactorul numarul 3, iar a treia explozie a avut loc joi, 15 martie, la reactorul numarul 2.

In timp ce aceste explozii au provocat exteriorului cladirilor in care se afla reactoarele, daune semnificante, inca nu se stie daca sistemele de siguranta din ciment si otel, in care se afla vasele reactorului, s-au defectat.

• Oficialii din Japonia au declarat ca exploziile de la cele trei reactoare au fost cel mai probabil cauzate de o acumulare de hidrogen, gaz care intra in combustie foarte usor.

• O alta varianta posibila, sugerata de CNN, este ca o parte din tevile de combustibil din zirconiu s-ar fi aprins. Zirconiul poate intra in reactie cu apa si astfel produce oxid de zirconiu si hidrogen. In momentul in care acesta reactie are loc, hidrogenul trebuie sa fie ventilat. Pe masura ce hidrogenul este ventilat si intra in contact cu oxigenul din aer, cele doua se pot recombina si provoca explozii.

• O alta teorie sugereaza ca radiatia face ca apa din reactor sa se descompuna in hidrogen si oxigen. In mod normal, aceste doua gaze vor fi transportate catre un re-combinator care le va transforma in apa. Insa, avand in vedere lipsa circularii apei, hidrogenul s-a acumulat pana cand a fost nevoie sa fie ventilat in zona de deasupra cladirii in care se afla reactorul. In momentul in care s-a acumulat suficient hidrogen, a avut loc explozia.

Oficialii japonezi au declarat ca focul a fost descoperit joi, 15 martie, intr-un bazin de depozitare al combustibilului nuclear stins de la reactorul numarul 4.

Miercuri, 16 martie, oficialii japonezi au anuntat descoperirea unui alt incendiu in zona de nord-est a cladirii aceluiasi reactor.

Reactorul numarul 4 este unul dintre cele trei reactoare care erau inchise pentru inspectie in momentul in care a inceput valul seismic, care a fost urmat de tsunami, iar combustibilul nuclear inca era prezent in cladire in bazinul de depozitare.

Aceste tevi de combustibil nu se aflau in sistemul de siguranta de ciment si otel in care se afla vasul reactorului, iar unul dintre colaboratorii CNN, a avertizat ca focul din bazinul de depozitare al combustibilului stins ar putea sa imprastie materialul readioactiv direct in mediul inconjurator.

Elicopterele au inceput joi de dimineata sa arunce cantitati importante de apa de mare peste reactorul numarul 3 de la Fukushima, in asa fel incat sa raceasca bazinul supraincalzit de combustibil nuclear. Expertii sunt de parere ca aburul fierbinte care s-a ridicat de la acel bazin, ce contine tevile de combustibil care au fost stocate acolo dupa ce au fost scoase din reactor si care au fost cel putin partial expuse, ar putea fi cauza degajarii de radiatii in atmosfera.

Compania de Electricitate din Tokyo a declarat ca eforturile de mentinere constanta a temperaturii din bazinul de depozitare si din imprejurimile sale, au continuat pe tot parcursul noptii.

Potrivit Agentiei Internationale pentru Energie Atomica (AIEA), gravitatea crizei nucleare de la Fukushima poate fi asemanata cu cea de la Three Mile Island, din Statele Unite ale Americii, care a avut loc in 1979.

Astfel, potrivit unei scale dezvoltate de AIEA care identifica severitatea accidentelor care au legatura cu energia nucleara, accidentul de la Cernobil era unul de nivelul 7 (cel mai ridicat, indicand "un accident major"), cel de la Three Mile Island a fost clasificat de categoria 5 (adica un "accident cu consecinte grave"), iar accidentul de la Fukushima Daiichi se afla in prezent la nivelul 5, dupa ce oficialitatile japoneze au ridicat nivelul de criza nucleara de la nivelul 4.

Radiatia este invizibila. Nu o putem gusta, mirosi sau simti si nu putem masura in mod direct cantitatea de radiatie la care o persoana a fost expusa. Iar in momentul in care vedem persoane cu aparate Geiger intr-o zona ca Fukushima Daiichi, trebuie sa stim ca acestea masoara gradul de contaminare, care in general se refera la particulele radioactive.

Exista patru tipuri principle de radiatii:

• Cu particule alfa: acestea sunt relativ grele, nu pot penetra piela umana sau imbracamintea, insa pot fi daunatoare daca intra in corp intr-o alta forma.
• Cu radiatie beta: acestea pot cauza rani si sunt daunatoare si organelor interne.
• Cu raze gamma: aceasta lumina invizibila cu energie ridicata poate afecta tesutul si este cea mai periculoasa pentru oameni.
• Cu raze X: si acest tip de lumina invizibila cu energie ridicata poate afecta tesuturile si este foarte periculoasa pentru oameni.

Niveluri de expunere la radiatii:

• O persoana este radiata in medie cu aproximativ 3,1 milisieverti (mSv, unitatea de masura care masoara cantitatea de radiatii absorbita de corpul uman) pe an din surse naturale.
• O persoana care locuieste in SUA este radiata in fiecare an, in total, de 6,2 mSv care provin de la unele proceduri de diagnostic medical si de la alte surse de radiatie construite de om.
• O radiografie a toracelui echivaleaza cu circa 0,2 mSv.
• O ecografie a abdomenului echivaleaza cu circa 8 mSv.
• Oficialii japonezi au declarat, potrivit AIEA, ca au masurat nivelul de radiatie dintre reactoarele numarul 3 si 4, si acesta era de pana la 400 de mSv pe ora.