De afgelopen weken verschijnen op internet er nogal wat verontrustende berichten over de Japanse kerncentrale Fukushima-4. Als de operatie mislukt die voor later deze maand is gepland, zou er zoveel radioactiviteit vrijkomen in de atmosfeer dat alle leven op aarde wordt weggevaagd. Deze berichten zijn echter niet op toetsbare feiten gebaseerd.
Op 11 maart 2011 verongelukte de kerncentrale Fukushima Dai-ichi. De kern van drie van de vier eenheden is gesmolten en veroorzaakte een omvangrijke radioactieve lozing, waarbij ook in Nederland radioactiviteit neerkwam vanaf 23 maart tot eind april 2011.
De afgelopen tijd lezen we regelmatig dat er opnieuw een wereldwijd gevaar dreigt door Fukushima. Het gaat dan over het verwijderen van brandstof uit eenheid-4 van de centrale. Als er daarbij iets misgaat, zou er 85 keer zoveel van het radioactieve cesium vrij kunnen komen als bij het ongeluk in Tsjernobyl in 1986. Nadere analyse leert dat men er hierbij van uitgaat dat alle aanwezige cesium in de lucht terecht komt. Dat klopt niet. Bij Tsjernobyl kwam 13- 30% van het cesium in de lucht, aangewakkerd door een felle en langdurige brand. Bij de smelting van de kern van drie Fukushima-reactoren ging het om 2% van het beschikbare cesium en bij andere ernstige ongelukken – zoals Harrisburg in maart 1979 – om nog minder. Daarom is de aanname van 100% lozing van cesium bij Fukushima-4 onrealistisch, temeer daar de brandstofelementen lang niet meer zo warm zijn als in maart 2011.
Overigens: de stralingsdosis in Nederland door Tsjernobyl was 20.000 keer zo hoog als door Fukushima.
Een wereldwijde ramp door Fukushima-4 zal niet gebeuren. Wel is er weer extra gevaar voor de omgeving, als één of meerdere brandstofelementen kapotgaan bij het optillen. De regio zal hoe dan ook nog lang te maken hebben met risico’s. Het verwijderen van de gesmolten brandstof van de eenheden-1, -2 en -3 zal volgens de exploitant Tepco nog zeker 30 jaar duren. Voor de radioactieve resten hoopt de Japanse regering tegen die tijd een eindberging te hebben in een gebied dat niet getroffen kan worden door aardbevingen.
Geen wereldramp met eenheid-4
De afgelopen weken verschijnen er veel berichten over een dreigende wereldwijde catastrofe door eenheid-4 van Fukushima. Daarom hebben we de bronnen van die berichten bestudeerd.
Maar eerst leggen we uit hoe de situatie bij eenheid-4 is.
Eenheid-4 is een speciaal geval: ten tijde van het ongeluk in maart 2011 was de centrale in onderhoud zodat alle 1331 gebruikte brandstofelementen in het opslagbassin naast het reactorvat stonden, evenals 204 verse brandstofelementen die ingebracht zouden worden na het onderhoud. Deze brandstof is niet gesmolten. Reactor-4 staat nu centraal bij de opruimacties, omdat daarvan de reactorkern niet gesmolten is.
De brandstofelementen zijn 4 meter lang, vuistdik, wegen elk 300 kilo en staan in rekken. Om een simpele vergelijking te gebruiken: deze rekken zijn als het ware grote bierkratten, maar dan vier meter hoog met in plaats van een bierfles een brandstofelement. Bij het ongeluk in maart 2011 kregen deze rekken een flinke schok te verwerken, waardoor ze mogelijk gebutst of gedeukt zijn. Of de brandstofelementen er dan nog onbeschadigd uitgehaald kunnen worden, is de vraag. En dat geeft mogelijk radioactieve lozingen.
Voor het onderhoud van eenheid-4 was het deksel van het reactorvat – dat weegt 52 ton – losgehaald en op een werkvloer neergezet. Maar door de waterstofexplosie in de andere centrales werd het dak van deze reactor weggeblazen. Het deksel van het reactorvat stond in de open lucht. Zowel op dit deksel als op de werkvloer kwamen radioactieve brokstukken van de verongelukte centrales terecht. Tepco heeft vorig jaar de werkvloer schoongemaakt en het deksel van het reactorvat verplaatst. Tepco bouwde een luchtdichte structuur om eenheid-4 om de brandstof uit het opslagbassin te kunnen halen. Er zijn twee verse brandstofelementen uit het opslagbassin getild en dat ging zonder problemen. De elementen werden destijds met een computergestuurd systeem op de millimeter nauwkeurig in het bassin geplaatst. Dat systeem is kapotgegaan en vervangen. Tepco wil nog deze maand (november 2013) beginnen met het optillen van de gebruikte brandstofelementen en hoopt dat ze niet beschadigd zijn, blijven steken of breken. De vergunning daarvoor is op 12 november 2013 gegeven door de toezichthouder. Als alles goed gaat is deze operatie eind 2014 klaar. De elementen gaan dan naar een tijdelijke opslag voor gebruikte brandstof, die onlangs gereed is gekomen.
De huidige verontrusting is ontstaan door het geplande optillen van deze brandstofelementen.
De eerste berichten over een dreigende ramp met eenheid-4 verschenen in 2012. Mitsuhei Murata, de voormalige Japanse ambassadeur in Zwitserland, schreef aan VN secretaris-generaal Ban Ki-moon een brief waarin hij waarschuwde dat de hele wereld radioactief besmet zou worden als reactor-4 van Fukushima Dai-ichi instort. In een op 22 maart 2012 gehouden toespraak voor een comité van de Japanse Eerste Kamer sprak Murata zelfs van ‘een wereldwijde ramp zoals we nog nooit eerder hebben meegemaakt.’
Waar baseert Murata zich op? Hij heeft advies gevraagd aan Robert Alvarez, een voormalige staatsecretaris van het Amerikaanse ministerie van Energie, die heeft uitgerekend hoeveel cesium (hij bedoelt cesium-137) er zit in de 1331 gebruikte brandstofelementen van eenheid-4. Alvarez rekent ook uit dat de brandstofelementen ongeveer 10 keer zoveel cesium bevatten als vrijgekomen is bij het ongeluk te Tsjernobyl in 1986. Hij berekent daarnaast, hoeveel cesium er zit in zowel de brandstofelementen van eenheid-4 als in een centrale opslagplaats, met als conclusie dat het om 85 keer zoveel cesium gaat als bij Tsjernobyl is vrijgekomen. Dit getal 85 is vervolgens de wereld rondgegaan, alsof het alleen om eenheid-4 ging én alsof al dit cesium geloosd zal worden.
Het is dan de vraag, of er zoveel cesium vrij kan komen, of er hiervoor een scenario bestaat. Alvarez noemt een nieuwe ernstige aardbeving, zonder aan te geven hoe sterk die aardbeving dan moet zijn (Tepco heeft in november 2013 laten weten dat het opslagbassin bestand is tegen een beving van minstens 6 op de schaal van Richter, maar wat Alvarez bedoelt is onbekend). Het opslagbassin staat nu op een werkvloer. Als die werkvloer het begeeft stort het opslagbassin naar beneden, de koeling valt uit en de brandstofelementen komen droog te staan. Volgens Alvarez kan er dan een ernstige brand ontstaan, waarbij veel radioactiviteit vrijkomt en tot in de verre omgeving verspreid wordt. Bij Tsjernobyl zijn de radioactieve stoffen door de hitte van de brand (ongeveer 2700 graden Celsius) eerst duizend meter omhoog gevoerd. Daarna werden ze opgenomen in de luchtcirculatie: zo konden de radioactieve stoffen zich verspreiden over Oost- en West-Europa. Of dat ook bij Fukushima-4 mogelijk is, daarover zijn ons geen gegevens bekend.
Stel dat een dergelijk temperatuur wel bereikt kan worden, zal dan ook alle cesium vrijkomen (of het nu 10 of 85 keer zoveel is als bij Tsjernobyl)? We hebben geen argument waarom 100% van het aanwezige cesium in de lucht komt. Bij het ongeluk met Tsjernobyl kwam – afhankelijk van de geciteerde bron – 13% tot 30% van het cesium in de lucht, aangewakkerd door de felle en langdurige brand. Bij de smelting van de kern van drie Fukushima-reactoren ging het om 2% van het beschikbare cesium en bij andere ernstige ongelukken – zoals Harrisburg in maart 1979 – om nog minder. Daarom is de aanname van 100% lozing van cesium bij Fukushima-4 onrealistisch, temeer daar de brandstofelementen lang niet meer zo warm zijn als in maart 2011. De stelling dat het leven op aarde weggevaagd wordt door Fukushima-4 lijkt ons dan ook niet realistisch.
Opvallend is verder dat de analyse van Alvarez gaat over een nieuwe aardbeving en niet over het optillen of verwijderen van de brandstofelementen van eenheid-4. In de berichtgeving lijkt het of het over het laatste gaat, maar zo heeft Alvarez het niet opgeschreven.
Het optillen van de brandstofelementen gebeurt één voor één. De brandstofelementen blijven daarbij onder water. Via een kraan worden ze in een transportcontainer geplaatst, die ook onder water staat. Op die manier wil Tepco voorkomen dat er kapotte brandstofelementen in contact komen met de lucht en er zo radioactiviteit vrij komt. Als de transportcontainer vol is, wordt die afgesloten, met een grote kraan uit het water getild, op de werkvloer gezet voor ontsmetting, vanaf de werkvloer naar de begane grond gebracht en op een wagen gezet voor transport naar de centrale opslagplaats voor gebruikte brandstofelementen. Daar wordt de container leeggehaald en weer terug gebracht naar eenheid-4.
Eén brandstofelement bevat ongeveer 1% van het cesium dat bij Tsjernobyl vrijkwam. Als dit element breekt komt er radioactiviteit vrij. Als van de radioactiviteit van dit ene element 30% wordt geloosd in de omgeving gaat het om afgerond 0,3% van wat er in Tsjernobyl aan cesium is vrijgekomen; voor Fukushima is het 0,7%. Er kunnen natuurlijk meerdere brandstofelementen breken. Dat is ernstig voor de omgeving. Niet voor niets stelde de voorzitter van de Japanse toezichthouder NRA, Shunichi Tanaka, op 4 november 2013 dat het gaat om de tot nu toe meest riskante operatie bij Fukushima: hij maakt zich zorgen over mogelijke ongelukken.
Tepco daarentegen heeft een film gemaakt van ongeveer 5 minuten, Engels gesproken en ondertiteld, met een uitleg hoe de verwijdering van deze brandstofelementen uitgevoerd zal worden. De indruk wordt gegeven dat Tepco alles onder controle heeft. Maar dat blijkt de laatste tijd niet het geval.
De tijd zal leren wie gelijk heeft. We houden geen rekening met een wereldwijde catastrofe: de wereld gaat niet ten onder. Maar een plaatselijke of beperkte regionale catastrofe is al erg genoeg.
Reactor 4 eind maart 2011 ——————- en in november 2013
Bron: http://photo.tepco.co.jp/library/131030_02e/131030_01-e.pdf
Radioactief besmet koelwater lekt weg
Na het verongelukken van de kerncentrale moet de gesmolten kern van de eenheden -1, -2 en -3 zeven jaar gekoeld worden. Dit radioactief besmette koelwater wordt opgevangen. Een deel komt in de bodem terecht. Om te voorkomen dat het in de oceaan komt, wil de Japanse regering de bodem bevriezen.
Tepco heeft, gebruik makend van de nieuwste Japanse, Amerikaanse en Franse zuiveringstechnologie, installaties gebouwd om radioactieve stoffen als cesium uit het opgevangen koelwater te halen. Het afgescheiden cesium gaat naar een opslaggebouw.
Het radioactieve tritium blijft echter in het behandelde koelwater aanwezig en mag volgens de wet niet in de oceaan geloosd worden. Daarom heeft Tepco 350 tanks neergezet bij de kerncentrale met elk een capaciteit van 1000 m3. Volgens een rapport van Tepco van 13 september 2013, zijn nu ongeveer 300 tanks vol en in 2016 is een opslagcapaciteit van 800.000 m3 nodig. Een belangrijke onderzoeksvraag daarbij is de integriteit van de tanks op de lange termijn, omdat het gaat om zout koelwater dat de tanks kan aantasten. Recentelijk was er veel verontrusting over lekkage van drie van deze tanks. Het gaat hier om tanks die aanvankelijk op een andere plek stonden. Daar verzakte de bodem, waarop de tanks werden afgebroken en daarna weer in elkaar gezet. Onlangs heeft Tepco besloten om de controle van de 300 opgestelde opslagtanks te verbeteren. En wordt meetapparatuur aangebracht in alle tanks. Daarnaast neemt Tepco 30 controleurs in dienst die vier keer per dag alle tanks langs gaan en controleren op lekkage.
Voor de extra tanks komt er een speciaal opslagterrein bij de kerncentrales. Er zijn al provisorische opslaggebouwen voor vast afval met een hoge stralingsdosis. Over dit afval heeft men zandzakken gelegd om blootstelling van de werknemers op deze locaties zo laag mogelijk te houden.
Gevaarlijke gebruikte brandstofelementen
Zoals hierboven gezegd wordt het koelwater besmet door de radioactieve, gebruikte uranium-brandstofelementen in de drie verongelukte kerncentrales. Op het moment van het ongeluk bevonden zich 292 brandstofelementen in het reactorvat van eenheid-1; bij eenheid-2 ging het om 587 en bij eenheid-3 om 514 brandstofelementen. Deze zijn allemaal gesmolten.
Vlak naast eenheid-4 staat ook een centrale opslaghal voor gebruikte brandstofelementen van alle Fukushima-centrales, ook in de periode voor 2011. Deze hal bevat 6375 gebruikte elementen en werd in maart 2011 niet beschadigd. De gebruikte brandstofelementen die gesmolten zijn vormen de kern van het probleem.
Opruimen via robots
Bij de drie gesmolten reactoren zijn meer veiligheidsvoorzieningen nodig dan bij eenheid-4. Om te beginnen moet het reactorvat met behulp van robots, camera’s en stralingsmeters onderzocht worden op lekkages, die gedicht moeten worden. Daarna wordt het reactorvat met water gevuld en gaat het deksel eraf om de toestand van de gesmolten kern te onderzoeken. Bij het verwijderen van de reactorkern staan volgens Tepco zorgvuldigheid en veiligheid voorop, waardoor dit naar schatting 25 jaar zal duren. De resten van de gesmolten brandstofelementen gaan naar een speciaal gebouwde bovengrondse opslagplaats. Daarna kan de afbraak van de kerncentrales beginnen. Volgens Tepco duurt dit nog zeker 30 tot 40 jaar. Naar verwachting zijn de resten van het ongeluk te Fukushima derhalve rond 2050 opgeruimd.
Tijdelijke bovengrondse opslag radioactieve resten
Door het ongeluk zijn extra bovengrondse opslaggebouwen nodig. Dat maakt het zoeken naar een eindberging van het radioactieve afval des te nijpender. Japan heeft vanaf 1995 tijdelijke bovengrondse opslagplaatsen bij Rokkasho-mura, waar ook een opwerkingsfabriek gebouwd wordt. Daar is ruimte voor 3200 vaten hoogradioactief afval die vanuit Frankrijk en Engeland naar Japan zijn of worden gestuurd na opwerking van gebruikte Japanse brandstofelementen. Eveneens bij Rokkasho-mura staat een grote bovengrondse opslagplaats voor laagradioactief afval. Er loopt een vergunning om deze opslagplaats uit te breiden en tevens middelradioactief afval toe te laten dat vanaf 2013 terugkomt van de opwerkingsfabriek in Frankrijk.
Geen zicht op uiteindelijke opslag radioactieve resten
Voor de definitieve berging heeft het Japanse parlement in mei 2000 een wet aangenomen met als uitgangspunt de berging in geologische structuren. De regering gaf daarop vergunningen voor onderzoekslaboratoria in diep gelegen stollingsgesteente bij Hokkaido en bij Toki. Eind vorig jaar was er bij Toki een schacht van 500 meter diepte aangelegd, van waaruit gangen gegraven gaan worden voor het onderzoek.
Om deze berging te realiseren is een organisatie in het leven geroepen: Nuclear Waste Management Organisation (NUMO) voor de keuze van opslaglocaties, de opslagtechnologie, de bouw en de exploitatie van de eindberging. De wet schrijft voor dat de opslagmijn de 40.000 vaten hoogradioactief afval kan bevatten, die alle Japanse kerncentrales naar schatting tijdens hun levensduur zouden produceren. Na 50 jaar monitoring zou de opslagmijn gesloten moeten worden. De aanleg en berging gaan omgerekend 23 miljard euro kosten.
NUMO nodigde in 2002 per brief alle 3200 gemeenteraden uit mee te doen aan een procedure om na gedetailleerd onderzoek de beste opberging te vinden. In het jaar 2030 wordt één locatie gekozen, waar het eerste vat met kernafval vanaf 2035 de opslagmijn in gaat.
Omdat niemand zich aanmeldde bepaalde het parlement in 2007 bij wet dat de regering het vertrouwen van de bevolking moet winnen, omdat de toekomst van kernenergie afhangt van het realiseren van een eindberging. Daarop loofde de regering een beloning uit van omgerekend 15 miljoen euro per gemeente die mee wilde doen aan onderzoek.
De burgemeester van Toyo in het district Kochi reageerde als enige, maar zag er na lokaal protest weer van af. Tot nu toe heeft zich geen andere gemeente gemeld, zo blijkt uit de website van NUMO. Of er tijdig een eindberging gerealiseerd wordt voor onder meer het kernafval van Fukushima is derhalve onbekend.
Gebruikte literatuur:
http://www.meti.go.jp/english/press/2013/0627_01.html, 14 augustus 2013.
http://www.tepco.co.jp/en/nu/fukushima-np/handouts/2013/images/handouts_130913_01-e.pdf, 13 september 2013.
http://photo.tepco.co.jp/en/date/2013/201310-e/131030-02e.html
http://www.spiegel.de/wissenschaft/natur/fukushima-stilllegung-der-atomruine-beginnt-a-932373.html, 7 november 2013.
http://xandernieuws.punt.nl/content/2012/04/japanse-diplomaat-instorten-fukushima-reactor-4-bedreigt-hele-mensheid
http://akiomatsumura.com/2012/04/682.html
http://www.duurzaamnieuws.nl/als-reactor-4-in-fukushima-instort-wordt-leven-op-aarde-weggevaagd/ , 3 oktober 2013.
http://enenews.com/warning-from-japans-top-nuclear-official-i-am-much-more-worried-about-fuel-in-unit-4-rods-may-break-open-and-release-highly-radioactive-material-beware-risks-from-debris-disaster-if-dama
http://enenews.com/top-hong-kong-newspaper-fukushima-is-a-global-threat-a-global-response-is-urgently-needed-situation-could-prove-catastrophic-for-region-and-world-independent-nuclear-experts-should-oversee-cri
http://enenews.com/nuclear-expert-fuel-rods-in-unit-4-may-not-be-properly-in-their-original-position-concern-about-the-way-spent-fuel-is-sitting-in-pool-currently-audio
http://enenews.com/top-scientist-fukushima-is-the-most-terrifying-situation-i-can-imagine-ive-seen-a-paper-which-says-its-bye-bye-japan-and-to-evacuate-n-americas-west-coast-if-unit-4-goes-after-q
A. Stohl, P. Seibert, G. Wotawa, D. Arnold, J. F. Burkhart, S. Eckhardt, C. Tapia, A. Vargas, and
T. J. Yasunari, “Xenon-133 and caesium-137 releases into the atmosphere from the Fukushima Dai-ichi nuclear power plant: determination of the source term, atmospheric dispersion, and deposition; geloosd aan cesium-137 3,66×1016 Becquerel.
http://www.atmos-chem-phys.net/12/2313/2012/acp-12-2313-2012.pdf, 1 maart 2012, p 2313-2343.
Steven C. Sholly, Senior Scientist, Institute of Safety and Risk Sciences, 1 Jahr nach Fukushima Symposium zum 1. Jahrestag der Reaktorkatastrophe:
http://www.risk.boku.ac.at/WP/wp-content/uploads/2012/03/Vortrag_Sholly.pdf.
Management of Spent Fuel and Radioactive Waste, State of Affairs, a worldwide overview, April 2012, Nuclear Monitor, WISE; http://www.co2ntramine.nl/nergens-eindberging-radioactief-afval/
A.J. van Loon (red), “De kernsmeltingsongevallen bij Tsjernobyl en Harrisburg: lessen voor de veiligheid”, KEMA, 1987, p. 114; Tsjernobyl: kerninhoud cesium-137 was 2,9×1017 Bequerel (Bq) en geloosd 13%, dwz 3,77×1016 Bq.
http://library.tue.nl/catalog/FullBB.csp?WebAction=ShowFullBB&RequestId=68450302_1&Profile=TDA&OpacLanguage=eng&NumberToRetrieve=50&StartValue=10&WebPageNr=1&SearchTerm1=.6.272290&SearchT1=&Index1=Index14&SearchMethod=Find_1&ItemNr=10 .
R. Lange, M. H. Dickerson, and P. H. Gudiksen, “Dose Estimates from the Chernobyl Accident”, invited paper was prepared for presentation at the American Nuclear Society 1987 Winter Meeting, November 15-19 in Los Angeles, California: er is 8.9 x 1016 Bq cesium-137 vrijgekomen.
http://www.acamedia.info/sciences/J_G/references/lange_et_al.pdf
J. Brandt, J. H. Christensen, and L. M. Frohn, Modelling transport and deposition of caesium and iodine from the
Chernobyl accident using the DREAM model: the total emission of 137Cs during the release, was estimated to 8,5 × 1016 Bq, corresponding to 30% of the total core inventory;
http://www.atmos-chem-phys.net/2/397/2002/acp-2-397-2002.pdf, 17 december 2002.
Frankfurter Rundschau,”Kritische Bergung in Fukushima”, 4 november 2013.
http://www.rivm.nl/Documenten_en_publicaties/Wetenschappelijk/Rapporten/2011/april/Metingen_in_buitenlucht_op_het_RIVM_terrein_te_Bilthoven_na_het_Fukushima_kernongeval_in_maart_2011; na de lente van 2011 is er in Nederland geen radioactiviteit van Fukushima meer gemeten (email Harald Wychgel, Woordvoerder RIVM aan Herman Damveld van 5 november 2013).
http://www.world-nuclear-news.org/RS_Systems_ready_for_Fukushima_fuel_removal_1311131.html, 13 november 2013.
