Fukushima-ulykken

Jordskjelvet og tsunamien

Den 11. mars 2011 ble Japan rammet av et kraftig jordskjelvet med momentmagnitude 9,0, noe som var det kraftigste i landets historie. Jordskjelvet ble etterfulgt av en voldsom tsunami som først og fremst rammet den nordøstlige kysten av Japan, der Fukushima ligger.
Det kraftige jordskjelvet hadde både flere forskjelv og flere etterskjelv.

INES-klassifisering av ulykken

Ulykken ble først klassifisert av japanske myndigheter som INES 4, noe som betyr at det anses å være en «atomulykke med lokale konsekvenser», men uten vesentlige utslipp til miljøet, men etter en uke ble dette oppgradert til INES 5. og senere oppgradert til INES 7. Til sammenligning var Tsjernobyl-ulykken en INES 7 som betyr katastrofe.  Ulykken i USA på kjernekraftanlegget Three Mile Island i 1979 var vurdert til en INES 5 som betyr betydelig atomulykke med utvidete konsekvenser.

Fukushima I kjernekraftverk

Fukushima I er et atomkraftverk i byen Ōkuma i Futabadistriktet i prefekturet Fukushima i Japan. Det består av seks lettvanns kokvannsreaktorer (BWR) med en total ytelse på 4.7 GW (gigawatt). Fukushima I var det første kjernekraftverket som ble bygget og operert av Tokyo Electric Power Company (TEPCO) alene.
Reaktor 1,2 og 6 er levert av General Electric, nr 3 og 5 av Toshiba, og reaktor 4 av Hitachi. Byggearbeidene ble utført av Kajima for alle reaktorer. Enhet 1 er en 439 MWe type (BWR3) reaktor som ble bygget i juli 1967. Den ble satt i kommersiell drift 26. mars, 1971, og skulle stoppes for vedlikehold i mars 2011. Enhet 2 og 3 er 784 MWe type BWR-4 reaktorer, enhet 2 ble satt i drift i juli 1974 og enhet 3 i mars 1976.

Ulykkens utvikling - Første uken

Nuclear Engineering International rapporterte om at reaktorene 1–3 var blitt automatisk avslått, og at reaktorene 4–6 var ute av drift på grunn av vedlikehold, slik at disse allerede var sikret før jordskjelvet.
De dieseldrevne nødaggregatene for reaktorene 1–3 var blitt skadet av tsunamien etter skjelvet;

de startet opp som normalt, men stoppet deretter plutselig omkring en time senere, da tsunamibølgen traff anlegget. Det er ikke rapportert at anlegget ble skadet av selve jordskjelvet. Anlegget var dimensjonert for å kunne tåle en tsunami på 10 meter, men den aktuelle bølgen var på mellom 13 og 15 meter, noe som medførte at anleggets kjelleretasjer med elektrisk utstyr ble oversvømt. Videre ble vannsystemene blokkert av rusk.
Aggregatenes oppgave var å drive kjøleanlegget for den fremdeles varme reaktorkjernen, og hindre en katastrofe i form av kjernefysisk nedsmelting. Reaktorene ble avstengt ved at kontrollstavene ble fullt satt inn. Men under drift av reaktoren dannes det en rekke svært radioaktive isotoper. Ved en nødavstengning (scram) vil disse være tilstede i reaktoren og sørge for en resteffekt på ca 10% av full effekt som gradvis faller til ca 5% i løpet av 10 dager. Dette tilsvarte rett etter avstengingen ca 50 MW for reaktor 1 og 80 MW for reaktor 2 og 3. Reaktor 4-6 som er avstengt (kald) krever fremdeles 20 MW kjøling. Ved feil er det først og fremst denne effekten som kan føre til skader og i verste fall nedsmelting av brenselselementer og struktur.
Dette er vesensforskjellig fra Tsjernobyl-ulykken der det ikke lykkes å stoppe reaktoren, ved at kontrollstavene ikke kunne settes inn mer enn 1/3, samtidig som reaktoren var blitt svært ustabil. Den nådde raskt ca 500 MW og ved nedsmelting en puls på 30 GW i noen sekunder inntil store deler av kjernen smeltet i en begrenset ukontrollert kjedereaksjon. Det er derfor lite sannsynlig at Fukushimaulykken kan nå et tilsvarende omfang.

- 11. mars: Anlegget truffet, kjølesvikt

For første gang i Japans historie måtte regjeringssjef Naoto Kan utrope en «atomkraftnødstilstand». Det ble fredag 11. mars registrert strålingsverdier 1 000 ganger over det normale.
5800 beboere i en radius på tre kilometer fra anlegget ble evakuert.
I tillegg ble folk som bodde i en radius på 10 km fra anlegget oppfordret til å holde seg innendørs.

Senere samme dag ble evakueringen utvidet til å omfatte beboere også i en 10 km radius, og deretter i en 20 km radius.
Batterier som varer i omkring åtte timer ble deretter tatt i bruk for å gi strøm til kjøleanleggene og andre systemer for reaktorene.
Det ble rapportert om at japanske bakkestyrker var blitt satt inn for å frakte generatorer og batterier til stedet.
Etter noen timer fikk man strømmen i gang. Det kunne imidlertid ikke hindre en forverring av situasjonen som igjen førte til nye mottiltak som kontrollerte og begrensede utslipp av atomforurensede gasser. Etter midnatt lokal tid den 12. mars 2011 ble det rapportert at Tokyo Electric Power Company hadde planer om å slippe ut varm gass fra reaktor 1, som ville kunne medføre et radioaktivt utslipp.
Selskapet kunne da melde at mengden med stråling økte i turbinbygningen for reaktor 1.
 
Klokken 0200 ble trykket inne i reaktoren rapportert til å være 600 kPa (6 bar eller 87 psi), noe som er 200 kPa (2 bar eller 29 psi) høyere enn normalt. Kl 5:30 JST ble trykket inne i reaktor 1 rapportert å være 2,1 ganger den kapasiteten den var laget for,
da trykket ble meldt å være 820 kPa (8.2 bar eller 120 psi).
Klokken 0610 JST rapporterte IAEA at også reaktor 2 hadde kjøleproblemer.

- 12. mars: Eksplosjon i reaktor 1

15;35 JST på ettermiddagen 12. mars skjedde første eksplosjon ved reaktor 1. Det skjedde fordi det ble nødvendig å redusere trykket i reaktoren for å kunne pumpe inn kjølevann. På grunn av høy temperatur på deler av brenselsstavene spaltes vann til hydrogen og oksygen. Oksygenet reagerer normalt med stoffer inne i reaktoren, men hydrogen slippes ut sammen vanndampen, og konsentreres inne i reaktorbygningen, etterhvert blandes den med luft og eksploderer, med det resultat at betongelementene i bygningskonstruksjonen ble blåst vekk. Denne bygningen er imidlertid ikke del av innelukkingsbarrierene.

- 13. mars: Kjølesvikt i reaktor 3

Nødkjølingssystemet i reaktor 3 brøt sammen, og det ble gjort forsøk på å slippe ut damp for å senke temperaturen. I mangel av andre kjølesystemer ble det besluttet at det skulle sprøytes inn sjøvann for at brenselsstavene ikke skulle bli eksponert for luft.

- 14. mars: Eksplosjon i reaktor 3, skade på reaktor 2

På formiddagen 11:15 JST 14. mars eksploderte bygningen over reaktor 3 på samme måte som for reaktor 1, angivelig uten skade på selve reaktoren eller akutt fare for økt stråling. Eksplosjonen ble igjen omtalt som en «hydrogeneksplosjon» og kom etter et etterskjelv som målte 6,2 på Richters skala. På dette tidspunktet var 210.000  mennesker innenfor en radius av 20 km fra anlegget evakuert.
Ved denne eksplosjonen ble damputslipssystemet for reaktor 2 skadet, og en periode kunne det ikke pumpes vann inn i reaktoren. Dette førte til fulltendig tørrkoking av reaktor 2 med den følge at brenselsstavene i reaktor 2 ble uten kjøling i en periode.
Japanske myndigheter rettet en formell forepørsel om bistand til nedkjøling til Det internasjonale atomenergibyrået og til USA.

- 15. mars: Eksplosjon og vann

kl 06.40 lokal tid den 15. mars var det en ny eksplosjon som blåste taket av reaktor 2 og førte til en kraftig økning av radioaktiviteten i området. Samtidig kommer det synlig damp opp fra det ødelagte huset. Eksplosjonen skal være forårsaket av hydrogengass. Ingen av reaktorene skal så langt være ødelagt av eksplosjonene.
Videre klokken 09:40 JST den 15. mars førte inndampning av bassenget for brukte brenselsstaver i reaktor 4 til brann, trolig forårsaket av hydrogenutvikling også her. Brannen førte til større skader på den ytre reaktorbygningen og ytterligere begrenset utslipp av radioaktivt materiale. Det var senere ytterligere et branntilløp som slukket.
Statsminister Naoto Kan ledet personlig en beredskapssenter som arbeider for å hindre en kjernefysisk nedsmelting ved særlig dette anlegget. Statssekretær Yukio Edano uttalte at det var en stor fare for nedsmelting. Videre medfører faren for radioaktive utslipp i området være så høy at befolkningen i en omkrets på 30 km (10 km utenfor 20 km evakueringssonen) blir oppfordret til å oppholde seg innendørs, mens 800 av arbeiderne ved anlegget ble evakuerte.
Det ble 12:00 JST 16. mars rapportert om at 50 personer totalt jobbet med kjøling av reaktorene. Det ble også satt inn helikoptre til å nedkjøle anlegget ved å sprøyte vann fra luften.
Japanske myndigheter fastholdt at ulykken fortsatt hadde en alvorlighetsgrad på INES 4, til tross for at Det franske atomenergibyrået mente ulykken nå burde oppgraderes til INES 6. Det ble innført flyforbudssoner rundt kraftverket.
Rundt hovedstaden Tokyo ble det målt stråleverdier som var 10 ganger høyere enn normalen.

- 16. mars: Evakuering og fortsatt arbeide

Det ble 16. mars rapportert at alle arbeidere var trukket ut av området på grunn av forhøyede strålingsnivåer, ca lø 15:00 JST ble det meldt at strålingsnivået var sunket og at 140 personer var tilbake i anleggene for å fortsette arbeidet.

- 17. mars: Helikoptre tatt i bruk

I løpet av morgentimene ble forsvarets helikoptre tatt i bruk, og slapp mengder med vann ned over reaktor 3 og 4. Om ettermiddagen ble det rapportert at reaktor 4 var fylt med vann, og at ingen av reaktorens staver hadde blitt eksponert for luft. Bygningsarbeidene tok til for å arbeide med en ekstern kilde for elektrisitet til alle de seks reaktorene. Kl 19.00 forsøkte en politibil fra Tokyo med en høytrykks vannkanon på taket (beregnet for å bekjempe opptøyer) og fem brannbiler å spylle vann inn i et lagringsbasseng til reaktor 3.
Japanske myndigheter informerte IAEA om at ingeniører la ut en ekstra kabel med strøm til reaktor 2.

- 18. mars: Brannmenn fra Tokyo, ulykken oppgradert til INES 5

Tretti brannbiler med 139 brannmenn ble sendt fra Tokyo i tillegg til et redningsteam. Disse inkluderte også en brannbil med et 22 meter høyt vanntårn. For andre dag på rad ble høye stråleverdier oppdaget i et område på ca 30 kilometer nordvest fra Fukushima I kjernekraftverk. Målingene viste viste 150  μSv/h. Japanske myndigheter oppgraderte ulykken til  INES 5 på grunn av kjøleproblemer og ødeleggelser i kjernen på reaktor 1, og oppgraderte samtidig til dette nivået også for reaktorene 2 og 3. Tapet av kjølevann i reaktor 4 ble klassifisert som INES 3. I løpet av en 24 timers periode klarte arbeiderne å redusere strålingsnivået på anlegget fra 351.4 til 265 μSv/h, men det var usikkert hvorvidt det var tilførselen av vann som hadde medført nedgangen.

- 19. mars: Vannsprøyting

En ny gruppe på 100 brannmenn fra Tokyo avløste det første teamet. De brukte et kjøretøy som kunne spyle vannet fra en høyde på 22 meter, og brukte den til å kjøle ned reaktor 3. Arbeiderne jobbet med slik vannsprøyting i 7 timer denne dagen. TEPCO rapporterte etter på at vannet hadde vært effektivt for å senke temperaturen på brenselsstavene som nå var under 100 °C.

- 20. mars: Temperaturen synker

Ekstern strøm ble igjen tilkoblet reaktor 2, men arbeidet fortsatte for å få utstyret til å virke på egen hånd. De reparerte dieselgeneratorene på reaktor 6 ga strøm til å starte opp igjen kjølesystemet på reaktorene 5 og 6 som var slått av. Disse gikk tilbake til normale temperaturer. TEPCO annonserte at trykket i reaktor 3 sitt kjølebasseng steg, og at det muligens ville bli nødvendig å slippe ut luft med innhold av radioaktive partikler for å redusere trykket. Senere ble denne operasjonen avlyst av TEPCO som unødvendig. Samtidig som det totalt sett var en positiv utvikling på anlegget for å få totalkontroll, uttalte utenriksminister Edano at kjernekraftverket - på grunn av de store ødeleggelsene ville bli stengt så snart krisen var over.

- 21. mars: Røykutvikling i reaktor 2 og 3, stans i arbeidet

Det pågående reparasjonsarbeidet ble avbrutt fordi grå røyk kom ut fra sørøstsiden på reaktor 3 i løpet av en to timers periode. Arbeiderne ble evakuert fra reaktoren, men ingen endringer i målingene i denne reaktorene ble sett. I denne perioden ble det ikke foretatt noe arbeide (som å tilføre/gjenopprette strøm). Hvit røyk, trolig damp, ble også sett fra reaktor 2 på ettermiddagen, men dette ble etterfulgt av en økning av de radioaktive nivåene. En ny linje med strøm ble lagt ut til reaktor 4 og 5, som dermed fikk strøm på egen hånd i stedet for fra reaktor 6.

- 22. mars: Arbeidet gjenopptatt

Røyk fortsatte å sige ut fra reaktor 2 og 3, men det var mindre synlig og ble anslått å være en følge av vanntilførselen til bygningene. Reparasjonsarbeidet gjenopptok etter å ha vært avbrutt på grunn av denne røyken, men ingen vikige endringer i målingsverdiene hadde blitt registrert, slik at det ble ansett trygt å arbeide. Det ble nå jobbet med å gjenopprette elektrisiteten, og en ekstratilførsel til reaktor 4. Sprøytingen av sjøvann inn i reaktorene 1, 2 og 3 fortsatte. Eksterne strømkabler ble koblet til alle reaktorene. Lyset var tilbake igjen i kontrollrommet i reaktor 3.

- 23. mars: Radioaktive partikler funnet i drikkevannet i Tokyo

På slutten av ettermiddagen ble det igjen oppdaget røykutvikling i reaktor 3, denne gangen både svart og grå røyk, noe som medførte en ny evakuering fra området. Luftfoto fra kjernekraftverket viste at det så ut som en liten brann fra den sterkt skadde reaktoren. TEPCO uttalte at de ikke visste årsaken til brannen og røyken. Vannsystemet i reaktor 1 ble gjenopprettet. Japanske myndigheter uttalte at nivået på radioaktiv stråling hadde blitt funnet i drikkevannet i Tokyo i en størrelse som var dobbelt så stor som tillatt for barn. Drikkevannet skulle derfor ikke benyttes i babymat.

- 24. mars: Tre arbeidere skadet, men temperaturene sank

Arbeidet med å sprøyte sjøvann inn i reaktorene 1, 2 og 3 fortsatte. og målingene på anlegget sank til 200 μSv/h. Strømmen var på plass igjen, inkludert vanlig rombelysning, i kontrollrommet til reaktor 1. Tre arbeidere hadde blitt utsatt for så høye strålingsverdier at de måtte få behandling på sykehus etter at radioaktivt vann hadde trengt gjennom beskyttelsesklærne. Arbeiderne ble utsatt for en anslått dose på 2-6 Sv på huden nedenfor anklene. De hadde ikke på beskyttelsesstøvler, siden sikkerhetsmanualen til arbeidsgiveren ikke antok et scenario hvor arbeiderne ville stå i vann på et kjernekraftanlegg. Mengden radioaktivt vann var om lag 3,9 MBq/ml. Vannet inneholdt trolig partikler fra de ødelagte brenselsstavene, noe som kunne indikere ødeleggelse i kjernen i reaktoren. Temperaturen på utsiden av reaktorene 1, 2, 3 og 4 fortsatte å synke, til under 20 °C.

Opprydningsarbeid

Oppryddingen i reaktorene skal etter planen starte i 2021 og kommer til å koste ca. 189 milliarder amerikanske dollar. Det antas at opprydningsprosessen kan ta opp mot 40 år.