Cât de sigură este Energia Nucleară?

De la începutul construcției centralelor nucleare a existat o conștientizare puternică a pericolului potențial atât al criticității nucleare, cât și al eliberării de materiale radioactive din generarea de electricitate cu energie nucleară.

Ca și în alte industrii, proiectarea și exploatarea centralelor nucleare urmăresc să minimizeze probabilitatea accidentelor și să evite consecințele umane majore atunci când acestea apar.

Au fost trei accidente, din care două accidente majore la reactoare în istoria energiei nucleare civile – Cernobîl și Fukushima Daiichi. Cernobîl a implicat un incendiu intens fără prevederi de izolare, iar Fukushima Daiichi a testat sever izolarea, permițând o anumită eliberare de radioactivitate.

Acestea sunt singurele accidente majore care au avut loc în peste 70 de ani de exploatare a energiei nucleare comerciale în 36 de țări.

Dovezile de peste șapte decenii arată că energia nucleară este un mijloc sigur de generare a energiei electrice. Riscul de accidente în centralele nucleare este scăzut și în scădere. Consecințele unui accident sau atac terorist sunt minime în comparație cu alte riscuri acceptate în mod obișnuit. Efectele radiologice asupra oamenilor ale oricăror emisii radioactive pot fi evitate.

În ceea ce privește energia nucleară, siguranța este strâns legată de securitate, iar în domeniul nuclear aceasta este pe primul plan:

• Siguranța se concentrează pe condiții sau evenimente neintenționate care duc la eliberari radiologice din activitățile autorizate. Se referă în principal la probleme sau pericole intrinseci.
• Securitatea se concentrează asupra utilizării incorecte intenționate a materialelor nucleare sau a altor materiale radioactive de către elemente nestatale pentru a provoca daune. Se referă în principal la amenințările externe la adresa materialelor sau instalațiilor.

Nicio industrie nu este imună la accidente, dar toate industriile învață din ele. În aviația civilă se produc accidente în fiecare an și fiecare este atent analizat. Lecțiile de la aproape o sută de ani de experiență înseamnă că companiile aeriene de renume sunt extrem de sigure. În industria chimică și industria petrolului și gazelor, accidentele majore duc, de asemenea, la îmbunătățirea siguranței. Există o acceptare largă a publicului că riscurile asociate acestor industrii reprezintă un compromis acceptabil pentru dependența noastră de produsele și serviciile lor. Cu energia nucleară, densitatea mare de energie face evident pericolul potențial, iar acest lucru a fost întotdeauna luat în considerare în proiectarea centralelor nucleare. Puținele accidente din sectorul energetic au fost prezentate la știri, dar toate au avut puține consecințe în ceea ce privește decesele umane.

În anii 1950 atenția s-a îndreptat spre valorificarea puterii atomului într-un mod controlat, așa cum sa demonstrat la Chicago în 1942 și ulterior pentru cercetarea militară, și aplicarea producției constante de căldură pentru a genera electricitate. Acest lucru a dat naștere în mod firesc la îngrijorări cu privire la accidente și posibilele efecte ale acestora. Cu toate acestea, cu energia nucleară, siguranța depinde de aceiași factori ca în orice industrie comparabilă: planificare inteligentă, proiectare adecvată cu marje conservatoare și sisteme de rezervă, componente de înaltă calitate și o cultură de siguranță bine dezvoltată în operațiuni.

Un scenariu nuclear special a fost pierderea răcirii, care a dus la topirea miezului reactorului nuclear, iar acest lucru a motivat studii atât asupra posibilităților fizice și chimice, cât și asupra efectelor biologice ale oricărei radioactivități dispersate. Responsabilii de tehnologia nucleară din Occident au depus eforturi extraordinare pentru a se asigura că nu va avea loc o topire a miezului reactorului, deoarece se presupunea că o topire a miezului ar crea un pericol public major, dacă nu ar fi controlat.

În evitarea unor astfel de accidente industria a avut un mare succes, deoarece în 72 de ani de producție de energie nucleară civilă în lume, au existat doar trei accidente semnificative la centralele nucleare[1]:

• Three Mile Island (SUA 1979) unde reactorul a fost grav avariat, dar radiațiile au fost limitate și nu au existat consecințe negative asupra sănătății sau mediului.
• Cernobîl (Ucraina 1986), unde distrugerea reactorului prin explozie de abur și incendiu a ucis inițial două persoane plus alte 28 de otrăvite cu radiații în decurs de trei luni și a avut consecințe semnificative asupra sănătății și mediului.
• Fukushima Daiichi (Japonia 2011), unde trei reactoare vechi (împreună cu un al patrulea) au fost anulate după ce efectele pierderii răcirii din cauza unui tsunami imens au fost limitate în mod inadecvat. Nu au existat morți sau răni grave din cauza radioactivității, deși aproximativ 19.500 de persoane au fost ucise de tsunami.

Dintre toate accidentele și incidentele, doar accidentele de la Cernobîl și Fukushima au dus la doze de radiații pentru public mai mari decât cele rezultate din expunerea la surse naturale. Accidentul de la Fukushima a dus la o anumită expunere la radiații a lucrătorilor din fabrică, dar nu de așa natură încât să le amenințe sănătatea, spre deosebire de Cernobîl.

În afară de Cernobîl, niciun lucrător nuclear sau membri ai publicului nu au murit vreodată ca urmare a expunerii la radiații din cauza unui incident cu reactor nuclear comercial. Cele mai multe dintre leziunile și decesele radiologice grave care apar în fiecare an (2-4 decese și mult mai multe expuneri peste limitele de reglementare) sunt rezultatul unor surse mari de radiații necontrolate, cum ar fi echipamentele medicale sau industriale abandonate. (Au existat, de asemenea, o serie de accidente în reactoare experimentale și într-o bază militară producătoare de plutoniu – la Windscale, Marea Britanie, în 1957 – dar niciunul dintre acestea nu a dus la pierderi de vieți omenești în afara centralei reale sau la contaminarea mediului pe termen lung. )

Trebuie subliniat faptul că un reactor de putere de tip comercial nu poate, în nicio circumstanță, să explodeze ca o bombă nucleară – combustibilul nu este îmbogățit peste aproximativ 5%, așa cum ar fi necesar în cazul bombelor.

Agenția Internațională pentru Energie Atomică (AIEA) a fost înființată de Organizația Națiunilor Unite în 1957. Una dintre funcțiile sale a fost să acționeze ca auditor al siguranței nucleare mondiale, iar acest rol a fost mult sporit în urma accidentului de la Cernobîl. Acesta prescrie proceduri de siguranță și raportarea chiar și a incidentelor minore. Rolul său a fost consolidat din 1996. Fiecare țară care operează centrale nucleare are un inspectorat de securitate nucleară și toate acestea lucrează îndeaproape cu AIEA.

Siguranța personalului de exploatare este o preocupare primordială în centralele nucleare. Expunerea la radiații este redusă la minimum prin utilizarea echipamentelor de manipulare la distanță pentru multe operațiuni în miezul reactorului. Alte controale includ ecranarea fizică și limitarea timpului petrecut de lucrători în zone cu niveluri semnificative de radiații. Acestea sunt susținute de monitorizarea continuă a dozelor individuale și a mediului de lucru pentru a asigura o expunere la radiații foarte scăzută în comparație cu alte industrii.

Utilizarea energiei nucleare pentru generarea de energie electrică poate fi considerată extrem de sigură. În fiecare an, câteva sute de oameni mor în minele de cărbune pentru a furniza acest combustibil utilizat pe scară largă pentru energie electrică. Există, de asemenea, efecte semnificative asupra sănătății și mediului care decurg din utilizarea combustibililor fosili. Contrar credinței populare, energia nucleară salvează vieți prin înlocuirea combustibililor fosili din mixul de electricitate.

În ceea ce privește posibilele accidente, până la începutul anilor 1970, s-au făcut câteva ipoteze extreme cu privire la posibilul lanț de consecințe. Acestea au dat naștere unui gen de ficțiune dramatică (de exemplu, Sindromul Chinei) în domeniul public și, de asemenea, o inginerie conservatoare solidă, inclusiv structuri de izolare în industria însăși. Reglementările de licențiere au fost încadrate în consecință.

Abia la sfârșitul anilor 1970, analizele detaliate și testele pe scară largă, urmate de prăbușirea din 1979 a reactorului Three Mile Island, au început să demonstreze că nici cel mai grav accident posibil într-o centrală nucleară convențională din vest sau combustibilul acesteia nu va avea loc. poate provoca un prejudiciu public dramatic. Industria încă lucrează din greu pentru a minimiza probabilitatea unui accident de topire, dar acum este clar că nimeni nu trebuie să se teamă de o potențială catastrofă de sănătate publică doar pentru că are loc o topire a combustibilului. Fukushima Daiichi a clarificat acest lucru, o criză triplă care nu a cauzat nimănui decese sau doze grave de radiații, în timp ce peste două sute de oameni au continuat să lucreze la fața locului pentru a atenua efectele accidentului.

Programul de testare și analiză de zeci de ani a arătat că din combustibilul topit scapă mai puțină radioactivitate decât se presupunea inițial și că cea mai mare parte a acestui material radioactiv nu este ușor mobilizat dincolo de structura internă imediată. Astfel, chiar dacă structura de reținere care înconjoară toate centralele nucleare moderne a fost ruptă, așa cum a fost cazul unuia dintre reactoarele de la Fukushima, este totuși foarte eficientă în prevenirea scăpării majorității radioactivității.

Un indicator de siguranță obligatoriu este frecvența probabilă calculată a accidentelor de topire a miezului degradat sau a miezului. Comisia de Reglementare Nucleară din SUA (NRC) specifică că proiectele de reactoare trebuie să îndeplinească o frecvență teoretică de deteriorare a miezului de 1 la 10.000 de ani, dar proiectele moderne o depășesc. Cerințele de utilități din SUA sunt de 1 la 100.000 de ani[2], cele mai bune centrale care funcționează în prezent sunt de aproximativ 1 la un milion și cele care vor fi construite probabil în următorul deceniu sunt aproape 1 la 10 milioane. În timp ce această frecvență calculată de deteriorare a miezului a fost una dintre principalele măsurători pentru evaluarea siguranței reactorului, autoritățile europene de siguranță preferă o abordare deterministă, concentrându-se pe furnizarea efectivă de hardware de rezervă, deși întreprind și analize probabilistice de siguranță (PSA) pentru frecvența de deteriorare a miezului. și necesită o frecvență de deteriorare de 1 din 1 milion pentru noile modele.

Aprobarea licenței pentru noile fabrici de astăzi necesită ca efectele oricărui accident de topire a miezului să fie limitate la instalația însăși, fără a fi nevoie de evacuarea rezidenților din apropiere.

Principala preocupare în materie de siguranță a fost întotdeauna posibilitatea unei eliberări necontrolate de material radioactiv, ceea ce duce la contaminare și, în consecință, expunerea la radiații în afara amplasamentului. Ipotezele anterioare au fost că acest lucru ar fi probabil în cazul unui accident major de pierdere a răcirii (LOCA) care a dus la o topire a miezului. Experiența TMI[3] a sugerat altfel, dar la Fukushima exact asta s-a întâmplat. Având în vedere o mai bună înțelegere a fizicii și chimiei materialului dintr-un miez de reactor în condiții extreme, a devenit evident că chiar și o topire severă a miezului cuplată cu încălcarea izolației ar fi puțin probabil să creeze un dezastru radiologic major din multe proiecte de reactoare occidentale.

Un principiu fundamental al funcționării centralei nucleare la nivel mondial este acela că operatorul este responsabil pentru siguranță. Autoritatea națională de reglementare este responsabilă pentru a se asigura că instalațiile sunt operate în siguranță de către titularul licenței și că proiectarea este aprobată. Un al doilea concept important este că misiunea unui organism de reglementare este de a proteja oamenii și mediul.

Certificarea proiectării reactoarelor este, de asemenea, responsabilitatea autorităților naționale de reglementare. Există o colaborare internațională între aceștia în grade diferite și există o serie de seturi de coduri mecanice și standarde legate de calitate și siguranță.

Cu noile proiecte de reactoare care au fost stabilite pe o bază mai internațională începând cu anii 1990, atât industria, cât și autoritățile de reglementare caută o mai mare standardizare a proiectării și, de asemenea, o armonizare a reglementărilor. Rolul Grupului de lucru de cooperare în evaluarea și acordarea licenței de proiectare a reactorului (CORDEL) al Asociației Mondiale Nucleare și al Programului de evaluare a proiectării multinaționale (MDEP) al OCDE al Agenției pentru Energie Nucleară (NEA) sunt descrise în pagina de informații despre Cooperarea în domeniul energiei nucleare.

Aspecte ale siguranței centralei nucleare evidențiate de accidentul de la Fukushima au fost evaluate în reactoarele nucleare din statele membre ale UE, precum și în cele din orice state vecine care au decis să participe. Aceste evaluări cuprinzătoare și transparente ale riscurilor și securității nucleare, așa-numitele „teste de stres”, au implicat reevaluarea direcționată a marjelor de siguranță ale fiecărui reactor de putere în lumina evenimentelor naturale extreme, cum ar fi cutremure și inundații, precum și pierderea funcțiilor de siguranță. și gestionarea accidentelor grave în urma oricărui eveniment inițial. Acestea s-au desfășurat din iunie 2011 până în aprilie 2012. Au mobilizat o expertiză considerabilă în diferite țări sub responsabilitatea fiecărei autorități naționale de siguranță în cadrul Grupului European de Reglementare a Securității Nucleare (ENSREG)[4].

Asociația Autorităților de Reglementare Nucleară din Europa de Vest (WENRA) le-a propus ca răspuns la un apel din partea Consiliului European din martie 2011 și a elaborat specificații[5]. WENRA este o rețea de șefi de reglementare din țările UE cu centrale nucleare și Elveția și are membri din 17 țări. Apoi a negociat domeniul de aplicare al testelor cu Grupul European de Reglementare a Securității Nucleare (ENSREG), un organism de experți independent, autorizat, creat în 2007 de Comisia Europeană, care cuprinde înalți funcționari ai autorităților naționale de reglementare pentru siguranța nucleară, securitatea deșeurilor radioactive sau protecția împotriva radiațiilor din toate statele membre ale UE și reprezentanți ai Comisiei Europene.

În iunie 2011, guvernele a șapte țări din afara UE au convenit să efectueze teste de rezistență la reactoare nucleare folosind modelul UE. Armenia, Belarus, Croația, Rusia, Elveția, Turcia și Ucraina au semnat o declarație conform căreia vor efectua teste de stres și au fost de acord cu evaluări inter pares ale testelor de către experți externi. Rusia a întreprins deja controale ample. (Croația este coproprietară la Krsko PWR din Slovenia, iar Turcia își construiește prima centrală nucleară.)

Reevaluarea marjelor de siguranță se bazează pe studiile de siguranță existente și pe raționamentul ingineresc pentru a evalua comportamentul unei centrale nucleare atunci când se confruntă cu un set de situații dificile. Pentru o anumită instalație, rapoartele de reevaluare prezintă comportamentul cel mai probabil al centralei pentru fiecare dintre situațiile luate în considerare. Rezultatele reevaluării au fost revizuite de către colegi și împărtășite între autoritățile de reglementare. WENRA a remarcat că rămâne o responsabilitate națională să ia sau să comande orice măsuri adecvate, cum ar fi prevederi suplimentare tehnice sau organizatorice de siguranță, care rezultă din reevaluare.

Sfera evaluării a luat în considerare aspectele direct evidențiate de evenimentele de la Fukushima și posibilitatea de combinare a evenimentelor inițiale. Două „evenimente inițiale” au fost incluse în domeniu: cutremur și inundații. Consecințele acestora – pierderea energiei electrice și întreruperea stației, pierderea radiatorului final și combinarea ambelor – au fost analizate, concluziile fiind aplicabile altor situații generale de urgență. În scenariile de accident, autoritățile de reglementare iau în considerare mijloacele centralelor electrice de a proteja împotriva și de a gestiona pierderea de răcire a miezului, precum și răcirea combustibilului uzat în depozit. Ei studiază, de asemenea, mijloacele de a proteja și de a gestiona pierderea integrității rezervorului și topirea miezului, inclusiv efectele consecințe, cum ar fi acumularea de hidrogen.

Rezultatele testelor de stres au subliniat, în special, că centralele nucleare europene ofereau un nivel de siguranță suficient pentru a nu necesita oprirea niciunuia dintre ele. În același timp, au fost necesare îmbunătățiri pentru a le spori robustețea în situații extreme. În Franța, de exemplu, acestea au fost impuse de cerințele ASN, care țineau cont de schimburile cu omologii săi europeni.

---

[1] https://world-nuclear.org/nuclear-essentials/what-are-the-effects-of-nuclear-accidents.aspx

[2] https://www.ucsusa.org/resources/brief-history-nuclear-accidents-worldwide

[3] https://world-nuclear.org/nuclear-essentials/what-are-the-effects-of-nuclear-accidents.aspx

[4] https://www.ensreg.eu/

[5] https://www.wenra.eu/