Çernobil ve Fukuşima Nükleer Reaktör Kazalarının Mukayesesi Doç. Dr. M. Atıf ÇETİNER* Alman fizikçiler O. Hahn ve F. Strassmann, 1940 lara doğru, uranyum gibi bazı ağır atom çekirdeklerinin bir nötron soğurduktan sonra kararsız hale geldiğini ve belli miktarlarda enerji yayımlayarak aşağı yukarı birbirine eşit iki atoma bölündüğünü gözlemlediler. Bu bölünme olayına nükleer parçalanma (fisyon) adı verildi. Bu bölünme sonucu fisyon başına 200 MeV enerji ve ortalama 2,5 nötron açığa çıkmaktadır. Bu nötronlar zincirleme reaksiyonla fisyon sürecini devam ettirirler. 1940 lardan itibaren dünya bu enerjiden faydalanmak için, insancıl olmayan uygulaması 1945 te atom bombasının patlatılmasının dışında, elektrik enerjisi üretmek amacıyla nükleer reaktörleri kurmaya başlamıştır. 1950 lerden beri dünyanın değişik ülkelerinde 440 civarında nükleer santral, elektrik enerjisi üretmek amacıyla kullanılmaktadır. 1 Dünyada elektrik enerjisi üretimi için nükleer reaktörlerin kullanılmaya başlamasıyla, reaktörler konusunda tartışmalar başlamıştır. Bu tartışmaların en önemlileri reaktörlerde nükleer yakıtların kullanılmasından sonra ortaya çıkan radyoaktif atıkların saklanması ve reaktörlerde bir kazanın meydana gelmesidir. Reaktörlerde kazanın olmaması için sürekli güvenlik sistemleri geliştirilmektedir. Buna rağmen 60 yıllık nükleer reaktör tecrübesinde zaman zaman nükleer reaktör kazaları meydana gelmiştir. Bunlardan önemli nükleer reaktör kazaları aşağıda verilmektedir: 2 29 Eylül 1957 : Mayak or Kyshtym nuclear complex (Soviet Union) 07 Ekim1957 : Windscale nuclear reactor (UK) 03 Ocak1961 : Idaho National Engineering Laboratory (USA) 29 Mart 1979 : Three Mile Island power plant, Pennsylvania (US) 26 Nisan 1986 : Chernobyl power plant (Soviet Union) 06 Nisan 1993 : Severesk, formerly Tomsk-7 (Russia) 30 Eylül 1999 : Tokaimura nuclear fuel processing facility (Japan) 9 Ağustos 2004 : Mihama power plant (Japan): 11 Mart 2011 : Fukushima Daiichi power plant (Japan) Bu kazaların içinde en önemlileri 26 Nisan 1986 da Ukrayna da meydana gelen * Fizik Yüksek Mühendisi,macetiner2000@yahoo.com 1 http://www.iaea.org/cgi-bin/db.page.pl/pris.oprconst.htm 2 http://www.bbc.co.uk/news/world-13047267 [50] 21. YÜZYIL Ekim 11 Sayı: 34
Çernobil ve Fukuşima Nükleer Reaktör Kazalarının Mukayesesi Çernobil nükleer reaktör kazası ve 11 Mart 2011 de Japonya da meydana gelen 9 şiddetinde deprem sonrası oluşan tsunaminin sebep olduğu Fukushima Daiichi nükleer reaktör kazalarıdır. Çernobil Nükleer Santrali Kazası 26 Nisan 1986 da Ukrayna daki Çernobil nükleer güç santralının 4. ünitesinde meydana gelen kazada, reaktör kalbinin tümü, binanın büyük bir bölümü hasar görmüştür. Bunun sonucu olarak büyük miktarda radyoaktif materyal çevreye yayılmıştır. Çernobil nükleer santralı 4 adet RBMK-1000 tipi reaktör ünitesinden oluşmaktadır. Kazaya uğrayan 4. ünite 3 seneden beri çalışmaktaydı. 1000 MW e gücünde olan her bir ünitede 500 MW e lik ikişer adet türbin bulunmaktadır. Ayrıca reaktörün bir koruma kabı mevcut değildir. Santralın 4. ünitesi rutin bakıma alınacağı zaman, durdurma işlemleri sırasında güvenlik yönünden önemli olan elektrik kesilmesi ile ilgili özel bir deneyin yapılmak istenmesi nedeniyle kaza olmuştur. Reaktörde reaktivite yükselmeye başladığında reaktörün durdurulması gerekirken deneye devam edilmiştir. Daha sonra ısı yükselmeye başlayınca reaktör durdurulmak istenilmiş fakat gücün kontrolsüz olarak yükselişi sonucu yakıtlar aşırı ısınmış, yakıt zarfı erimiş, sıcak parçalar suyla temas ederek buhar patlamasına neden olmuştur. Patlamanın meydana getirdiği şok 1000 ton luk reaktör kapağını kaldırmış, kontrol çubukları kalpten dışarı fırlamıştır. Reaktör kalbi içindeki yakıtın yaklaşık % 30 u eriyip parçalanmıştır. Birinci patlamanın ardından birkaç saniye Ekim 11 Sayı: 34 21. YÜZYIL [51]
Doç. Dr. M. Atıf Çetiner sonra ikinci bir patlama olmuştur. Bunun sebebi tam olarak anlaşılamamakla birlikte, grafit-buhar etkileşmesi gibi bir takım kimyasal reaksiyonlar sonucu olabileceği görüşü öne çıkmaktadır. 3 İnsan hataları ve reaktör tasarımındaki olumsuz yönler kazanın oluşumunda çok büyük rol oynamıştır. Bir deney yapmak uğruna, reaktörün emniyet sistemleri devreden çıkartılmış ve güvenlik felsefesinde belirlenen çalışma şartlarının dışına çıkılmıştır. Ayrıca, reaktör maliyetini etkilemesi sebebiyle, benzer tür reaktörlerde bulunan koruma kabının bu reaktörde olmaması, reaktör kalbinin erimesiyle ortaya çıkan radyoaktivitenin çevreye yayılmasına sebep olmuştur. ABD de bulunan Three Mile Island (TMI) santralinde buna benzer bir kaza olmasına rağmen, koruma kabının bulunması sebebiyle çevreye her- Çernobil felaketi, bir deney yapmak uğruna hangi bir radyoaktif sızıntı olmamıştır. Yani RBMK türü reaktörün emniyet reaktörlerde koruma kabının olmaması güvenlik açısından büyük bir eksikliktir. Bu tür reaktörlerde yavaşlatıcı sistemleri devreden çıkartılması ve güvenlik olarak kullanılan grafit çubukların kaza sırasında yanması kazanın boyutlarını daha da büyütmüştür (diğer reak- felsefesinde belirlenen törlerde yavaşlatıcı olarak grafit yerine su kullanılmaktadır). Patlamanın etkisiyle reaktörün üst kısmına dağılmış çalışma şartlarının dışına çıkılması olan yakıt çubukları biyorobot olarak kullanılan itfaiye nedeniyle yaşanmıştır. erleri tarafından reaktörün içine attırılmıştır. Burada kullanılan 30 civarında itfaiye erinin tamamı kazayı takip eden günlerde ölmüştür. Reaktörden çevreye yayılan radyoaktif bulut meteorolojik etkilerle önce İskandinav ülkelerinin üzerine ve oradan tüm doğu Avrupa üzerinden Türkiye ye ulaşmıştır. Kaza sonucu ülkemize gelen radyoaktif bulutlar yağmurla yeryüzüne inmiş ve bazı gıdalar radyoaktif olarak kirlenmiştir. Türkiye nin fındık ihracatı olumsuz olarak etkilenmiştir. Ayrıca 60,000 ton radyoaktif olarak kirli kuru çay Türkiye Atom Enerjisi Kurumu nun kararıyla toprak altına gömülmüştür. Fukushima Nükleer Santrali Kazası Japonya nın kuzeydoğu kıyıları açıklarında 11 Mart 2011 de yerel saatle 14:46 da (Türkiye saatiyle 07:46) 9.0 büyüklüğünde bir deprem meydana gelmiştir. Bu depremin Japonya da yaşanan en büyük deprem olduğu; dünya tarihinde ise en büyük ilk beş depremin arasında olduğu açıklanmıştır. Depremin oluşturduğu tsunaminin ardından dev dalgalar Japonya nın kuzey kıyılarını vurmuştur. Japon yetkililer, deprem ve tsunaminin ardından yaklaşık 16,000 kişinin hayatını kaybettiğini, 6,000 civarında yaralı bulunduğunu ve 5,000 e yakın kişinin de kaybolduğunu açıklamışlardır. 4 Kara ve demiryolları ağır hasar görmüş, çeşitli yerlerde yangınlar çıkmış ve bir baraj yıkılarak bölgenin su basmasına neden olmuştur. Kuzeydoğu Japonya da 4.4 milyon ev elektriksiz, 1.5 milyon ev ise susuz kalmış, deprem sonucu gıda sıkıntısı da meydana gelmiştir. Deprem sonucu 3 http://www.taek.gov.tr/bilgi-kosesi/kaza-ve-tehlike-durumu/119-cernobil-dosyasi/309-cernobil-nukleer-santralkazasi.html 4 The Japanese National Police Agency [52] 21. YÜZYIL Ekim 11 Sayı: 34
Çernobil ve Fukuşima Nükleer Reaktör Kazalarının Mukayesesi meydana gelen tsunamiden Fukushima Dai-ichi Nükleer Elektrik Santrali ciddi şekilde etkilenmiştir. Fukushima Dai-ichi Nükleer Güç Santrali, kaynamalı su reaktörü tipinde 6 üniteye sahip 4700 MW gücünde birinci nesil ve 40 yıldır faaliyette olan bir nükleer güç santralidir. Deprem ve tsunami meydana geldiği sırada, 1., 2., ve 3. üniteler işletmede; 4, 5 ve 6 numaralı reaktörler yapılması planlanan bakımlar nedeniyle kullanılmamaktaydı. 5 Reaktörlerin güvenlik sistemlerinin deprem ve tsunamiyi algılamaları sonucu otomatik sistem devreye girerek reaktör çok kısa bir sürede kapatılmıştır. Böyle bir durumda fisyon ürünlerinin sebep olduğu 5-7 MW gücündeki ısının alınması için reaktörün soğutulması gerekmektedir. Reaktörün tsunamiye karşı savunma sistemleri 5,7 m.lik dalgalara göre tasarlanmıştı. Fakat 14 m den daha büyük dalgaların geldiği tahmin edilmektedir. 6 Bu tsunami dalgalarının etkisiyle elektrik şebekesi zarar görmüş ve santralin jeneratörlerini su basmış, bu da santralde bir elektrik kesintisine neden olmuştur. Bu durumlarda reaktörün soğutma sistemlerine elektrik sağlamak için sahada bulundurulan acil durum dizel jeneratörleri deprem ve tsunaminin etkisiyle, tamamen çamur ve su ile kaplandığı için devreye alınamamıştır. Bunu takip eden soğutma eksikliği, reaktör korunda meydana gelen ısının etkisiyle nükleer güç santralinin 1. Çernobil deki patlamada reaktörün üst kısmına dağılmış olan yakıt çubukları biyorobot olarak kullanılan itfaiye erleri tarafından reaktörün içine attırılmış, tamamı kazayı takip eden günlerde ölmüştür. ünitesinde hidrojen patlamalarına ve santralde kısmi erimeye neden olmuş, altı reaktörün tamamında ve merkezi kullanılmış yakıt tankında sorunlar meydana gelmiştir. Patlamalarda birincil koruma kabının bütünlüğü zarar görmüştür. Daha sonra Fukushima Dai-ichi nükleer güç santralinin 1. ünitesinde kor hasarını sınırlandırmaya yönelik olarak gerekli soğutmayı sağlamak üzere boron katılmış deniz suyu birincil koruma kabı içerisine verilmeye başlanmıştır. Nisan ayı başında reaktörün elektrik sistemleri ancak tamir edilmiş ve ünite 1 için düzeltici önlemler uygulanmaya başlanmıştır. TEPCO (Tokyo Electric Power Co.) tarafından önerilen ve NISA (Japan s Nuclear and Industrial Safety Agency) tarafından uygun görülen santralin üzerini kapatmak için gerekli işlemlere başlanmıştır. 23 Haziran dan itibaren ünite 1 e kendi su pompası kullanılarak su basılmaya başlanmıştır. 26 Haziran da nitrojenin reaktöre basılması işlemi geçici olarak durdurulmuştur. Radyasyon sızıntısından kaynaklanan korkular, Fukushima Daiichi nükleer güç santralinin etrafında 10 km çapındaki alanda tahminen 30 000 kişinin ve 20 km çapındaki bir alanda tahminen 170 000 kişinin tahliyesine neden olmuştur. Japon Nükleer ve Endüstriyel Güvenlik Ajansı verilerine göre Fukushima Daiichi santralinde çalışan işçilerden 21 i 100 msv in üzerinde dozlara maruz kalmıştır. Hiçbir işçi 250 msv olarak belirlenen sınır değeri aşmamıştır. Zira 250 msv doza kadar insan 5 http://www.taek.gov.tr/bilgi-kosesi/kaza-ve-tehlike-durumu/210-fukushima-dosyasi/887-japonya-fukushimadosyasi.html 6 IAEA International fact finding expert mission of the nuclear accident following the great east Japan earthquake and tsunami, Tokyo, Fukushima Dai-ichi NPP, Fukushima Dai-ni NPP and Tokai NPP, Japan 24 May- 1 June 2011, Preliminary Summary, http://www.iaea.org/newscenter/focus/fukushima/missionsummary010611.pdf Ekim 11 Sayı: 34 21. YÜZYIL [53]
Doç. Dr. M. Atıf Çetiner vücudunda gözlenebilir bir hasar olmamaktadır. Fakat bu işçilerin gözlenmesine devam edilecektir. Sonuç Uzmanlar Fukushima Daiichi nükleer santral kazasını Çernobil nükleer santral kazası felaketinden sonra en büyük ikinci nükleer kaza olarak tanımlamakla birlikte, tüm reaktörlerde sorun yaşanması yüzünden kazayı bugüne kadarki en karmaşık nükleer kaza olarak değerlendirmektedir. İki kaza arasındaki en önemli fark Çernobil nükleer santral kazasında reaktörün kendisi patlamış ve çevreye muazzam bir radyoaktivite salınmasına neden olmuştur. Fukushima Daiichi nükleer santral kazasında ise 9 şiddetindeki deprem ve onu takip eden tsunami ile reaktörün soğutma sistemleri zarar görmüş, reaktör korunda kısmi erime meydana gelmiştir. Fukushima nükleer reaktöründe meydana gelen patlamalar sonucu ve soğutma sularının denize verilmesi sırasında çevreye salınan radyoaktivite miktarı Çernobilde salınan kadar olmamıştır. Fukushima Daiichi nükleer santralı 1. nesil bir reaktördür. Uluslararası Atom Enerjisi Ajansı tarafından güvenlik amacıyla yeni bazı soğutma pompalarının yapılması isteklerinin yerine getirilmemesi, tsunamiye karşı kurulan savunma sisteminde öngörülen dalga büyüklüğünden daha büyük dalgaların gelmesi ve soğutma sistemini çalıştıracak jeneratörlerin tsunamiden etkilenmesi kazaya neden olmuştur. Kazadan sonra radyasyon etkisiyle ölümler olmamıştır. [54] 21. YÜZYIL Ekim 11 Sayı: 34
Çernobil ve Fukuşima Nükleer Reaktör Kazalarının Mukayesesi Fukushima Daiichi nükleer santral kazası sonrası Almanya ve İsviçre gibi bir kısım Batı ülkesi nükleer santrallerini işletme ömürlerini tamamladıktan sonra kapatarak, bu enerji türünü kullanmaktan vazgeçme kararları almıştır. Uluslararası Atom Enerjisi Ajansı daha önce Çernobil nükleer santral kazasında olduğu gibi Fukushima Daiichi nükleer santral kazasını da tüm ayrıntıları ile inceledikten sonra yapılan hatalar ortaya çıkaracak ve bundan sonra reaktör tasarımında, güvenlik sistemlerinde ve koordinasyonda gerekli yaptırımları uygulayacaktır. Kazadan önce işletme tarihi Elektrik çıkışı Reaktör tipi Reaktör ünite sayıları Reaktördeki nükleer yakıt miktarı Kazanın sebebi Dedekte edilen maksimum radyasyon seviyesi Çevreye salınan (bırakılan) radyoaktivite Etkilenen alan Boşaltılan alan mesafesi Boşaltılan nüfus Kazadan sonra doğrudan ölüm sayısı Şu andaki durumu 40 yıl 4,7 GW Kaynar sulu (Koruma kabı mevcut) 6 (4 ünite kazaya dahil olmuştur.) 1,600 ton Tsunami yüzünden soğutma sisteminin zarar görmesi 800 msv 370 PBq Yetkililere göre, kuzey batıya doğru 60 km ve güney güneybatıya doğru 40 km mesafelerde yıllık radyasyon limitinin aşıldığı görülmüştür. 20 km (30 km gönüllü) 200,000 Yok Reaktör ve kullanılmış yakıt havuzlarında soğutma devam ediyor. Radyasyon sızıntısı devam ediyor. 9 yıl (4. ünite 3 yıl) 1 GW Grafit yavaşlatıcılı ve kaynar hafif su soğutmalı (Koruma kabı yok) 4 (bir ünite kazaya dahil olmuştur.) 180 ton Özel bir güvenlik deneyi sırasında kazanın vuku bulması 200,000 msv 5200 PBq BMʼy göre 500 km lik bir alan radyoaktif olarak kirlenmiştir. 30 km 1986 da reaktör civarından 115,000 kişi; 1986 dan sonra Belaru, Rusya federasyonu ve Ukraynaʼdan 220,000 kişi 31 (2008 de BM tarafından 64 ölüm olarak düzeltildi) Bütün reaktörler 2000 yılında kapatılmıştır. Zarar gören reaktör betonla kapatılmıştır. Yeni emniyet kabının 2013ʼte tamamlanması bekleniyor. 21. YÜZ YIL Ekim 11 Sayı: 34 21. YÜZYIL [55]