Fukushima-ulykken i 2011: Japans værste mareridt

Fredag 11. mars traff et gigantisk styrke 9-jord-skjelv atomkraftverket Fukushima Daiichi på østkysten av Japan.

De aldrende reaktorene reagerte som de skulle – selv om rystelsene var mye kraftigere enn et jordskjelv med styrke 8,2 på Richters skala, som atomkraftverket var bygget til å tåle.

Japanske atomkraftverk er designet for å skru seg av automatisk ved jordskjelv, og som planlagt gled kontrollstavene ned mellom brenselselementene i de tre av Fukushimas seks reaktorer som var i drift.

Kontrollstavene skal absorbere nøytronene som frigis fra kjernespaltingen i brenselet og på den måten stanse kjedereaksjonene. Fukushima taklet til og med at jordskjelvet rev ned alt av strømledninger på stedet slik at elforsyningen til reaktorene falt ut.

Nødstrømforsyningen sørget for at de livsviktige kjølepumpene fortsatte å pumpe kaldt vann inn i reaktorene. Midt i naturkatastrofens ragnarokk var situasjonen fremdeles under kontroll.

Men alt ble forandret en time senere da en ti meter høy tsunami veltet inn over dikene rundt Fukushima. Dikene var ikke beregnet på bølger høyere enn 5,7 meter.

Tsunamien sørget for å drukne diesel- generatorene, og den skylte bort drivstofftankene.

Dermed forsvant strømmen.

Video: Se tsunamien treffe kysten av Japan

Inne i kontrollrommene på reaktorene sviktet lyset, og viserne på de gamle analoge instrumentene fra 1970-årene sank lang- somt mot null. Bare en svak nødbelysning og visse helt avgjørende instrumenter – sensorene som måler trykket inne i reaktortanken – fungerte fremdeles med strøm fra batterier.

Nøyaktig hva som skjedde i dagene som fulgte, vet man ennå ikke sikkert. Men ut fra informasjon fra japanske myndigheter og fra kraftverkets eiere, samt ekspertuttalelser i pressen og analyser i de vitenskapelige tidsskriftene verden rundt, er det mulig å konstruere et realistisk scenario.

En ting er sikker: Operatørene i kontrollrommene holdt hodet kaldt som is midt i kaoset. De tok de rette beslutningene som avverget faren for tre totale kjernenedsmeltinger og tilhørende enorme radioaktive utslipp på nivå med forurensningen etter Tsjernobyl for 25 år siden – eller enda verre.

Alle aktive reaktorer smelter ned på Fukushima

Krisen ble først akutt i reaktor 1. Rett ved siden av kontrollrommet lå innkapslingen av betong som omgir en reaktortank lagd av stål.

Tanken inneholdt 50 tonn uran som få timer tidligere hadde levert 460 megawatt til elnettet. Selv om kontrollstavene hadde stanset kjernespaltingen, var atombrenselet på ingen måte blitt kaldt.

Derfor var det av kritisk betydning å holde kjølevannssirkulasjonen i gang for å unngå overoppheting av atombrenselet.

Selv uten dieselgeneratorene klarte operatørene å holde en kjølepumpe i gang ved å utnytte damptrykket i reaktortanken samt restene av strøm fra batteriene. Men et eller annet sted i kjølesystemet hadde det oppstått en lekkasje, og operatørene ble vitner til at vannstanden i reaktortanken sank mens temperaturen i atombrenselet bare økte.

Brenselet består av uranbriketter som ligger i lange rør av en legering med zirkon. Dette metallet er påkrevd fordi det ikke bremser nøytronene som holder fisjonsprosessene i gang. Men da temperaturen i reaktortanken oversteg 1000 grader, ble zirkon-legeringen oksidert av vanndampen, slik at det oppsto eksplosiv hydrogengass.

Samtidig gikk det hull på noen av rørene, og uran dryppet ned på bunnen av tanken.

Nedsmeltingen i Fukushima-kraftverket hadde begynt.

Et avgjørende øyeblikk var kommet. Hvis ikke nedsmeltingen ble stanset, kunne en kritisk masse av uran samle seg på bunnen av tanken, slik at fisjonsprosessene kom i gang igjen.

Om de gjorde det, vet man ikke. Men senere inspeksjoner med roboter tydet på at brenselet smeltet seg gjennom ståltanken og havnet på gulvet i betonginnkapslingen.

Akutt fare oppsto. Hvis hydrogenet i reaktortanken slapp ut i betonginnkapslingen og fikk kontakt med oksygen fra luften, kunne det medført en kjempe eksplosjon som kunne ødelagt innkapslingen.

I så fall ville operatørene i kontrollrommet blitt utsatt for dødelige doser stråling.

Og samtidig kunne det resultert i et katastrofalt radioaktivt utslipp på størrelse med utslippet i Tsjernobyl, der nettopp det skjedde at betonginnkapslingen rundt den havarerte reaktoren ble sprengt i fillebiter.

Marerittet ble bare verre av at Stillehavet lå rett utenfor atomkraftverket, for man hadde ingen mulighet til å få pumpet inn kaldt sjøvann i reaktoren.

Før operatørene fikk den enkle og geniale ideen å ta i bruk de få brannbilene som fremdeles fungerte.

Men nå var trykket i reaktortanken i reaktor 1 så høyt at det var umulig å pumpe inn sjøvann.

Derfor måtte operatørene lørdag kveld fatte sitt livs vanskeligste beslutning da de valgte å slippe radioaktiv damp ut av reaktortanken, slik at brannbilene kunne pumpe inn kaldt sjøvann til brenselet.

Dette førte ikke bare til at saltvannet ødela reaktoren for alltid, dampen førte også hydrogengass ut i den ytre reaktorbygningen der hydrogenet en time senere eksploderte og rev taket av huset.

Fire arbeidere ble såret i eksplosjonen, og betydelige mengder radioaktivitet ble sluppet ut i atmosfæren.

Men betonginnkapslingen rundt selve reaktortanken hadde tilsynelatende tålt påkjenningen, og den verst tenkelige katastrofen var avverget.

Bildene av den havarerte reaktoren gikk verden rundt og innvarslet det neste dramaet.

Reaktor 3 lekket damp ut av reaktortanken og ble satt under vann søndag, noe som førte til at reaktorbygningen gikk i luften på mandag.

Senere på ettermiddagen fikk man også pumpet inn sjøvann i reaktor 2, noe som førte til at bygningens tak ble sprengt i stykker på tirsdag. For første gang i verdenshistorien hadde tre reaktorer smeltet ned i ett og samme atomkraftverk.

50 helter på Fukushima sliter under livsfarlige forhold

Om morgenen tirsdag 15. mars veltet røyken ut av både reaktor 3 og 4. Den kom fra branner i bassenger med brukt brensel der kjølevannet var kokt bort.

Faren for radioaktiv spredning var overhengende fordi bassengene lå helt øverst i reaktorbyggene og utenfor de solide betonginnkapslingene.

Helikoptre fra forsvaret fløy til og fra og hentet sjøvann i digre kar som de slapp ned i de rykende reaktorene, mens politi og brannfolk kjempet innbitt mot brannene fra bakken med store vannkanoner.

Særlig var brannen i reaktor 4 en gåte. Reaktoren var ikke i drift, og alt av brensel var overført til bassenget som inneholdt 230 tonn brukt brensel.

De brukte brenselstavene står vanligvis under syv meter vann, det verner personellet mot stråling og nedkjøler stavene.

Vannet sirkulerer kontinuerlig for å holde en konstant temperatur på 40 grader.

Da strømmen ble borte, var det ventet at vannet ville fordampe. Ifølge ekspertene ville det gå opptil tre uker før vannet hadde kokt helt bort.

Men det skjedde etter bare fire dager, så trolig hadde det oppstått en lekkasje i bassenget under jordskjelvet.

Temperaturen i bruktbrenselet må ha vært meget høy, for det inntraff minst én hydrogeneksplosjon som følge av reaksjoner mellom dampen og brenselstavenes rør av zirkon, og dette førte til utslipp av radioaktivitet til atmosfæren.

At bassenger med brukt brensel i reaktorer kan utgjøre en så stor sikkerhetsrisiko, er tankevekkende: Brukte brenselstaver oppbevares på den samme måten i 350 av verdens 442 atomkraftverk.

På dette dramatiske tidspunktet da tre reaktorer hadde smeltet og røyken veltet ut fra bassengene med brukt brensel i reaktorene 3 og 4, var det bare 50 frivillige arbeidere igjen i det ødelagte atomkraftverket.

Verden over ble disse tapre teknikerne kjent under navnet ”heltene fra Fukushima”.

Iført hvite sikkerhetsdrakter og med tettsittende hetter til vern mot strålingen, og med oksygentanker på ryggen for å unngå å puste inn radioaktive stoffer, jobbet de frivillige døgnet rundt i lyset fra lommelykter.

Flere ganger måtte arbeiderne trekkes tilbake fra reaktorene som følge av for høy stråling.

Men etter kort tid gikk de tilbake og fortsatte arbeidet. Onsdag 16. mars vedgikk myndighetene at det var umulig å opprettholde den normale maks- grensen i Japan for bestråling av ansatte i atomindustrien på 100 millisievert årlig – andre steder i verden er grensene 50 eller 20 millisievert – og maksgrensen ble økt til 250 millisievert årlig for de frivillige som slet ved Fukushima Dai-ichi.

En uke etter katastrofen kunngjorde Det internasjonale atomenergibyrået (IAEA) hvilke belastninger som kraftverkets arbeidere til da hadde påtatt seg: 35 var blitt såret i eksplosjoner, branner og ulykker.

En medarbeider hadde fått høy stråledose og var lagt inn til observasjon, mens ytterligere 23 personer var blitt utsatt for radioaktiv forurensning i så liten grad at de ikke ble tatt under behandling.

Over 800 personer har til nå deltatt i oppryddingsarbeidene i kraftverket, og mange er blitt utsatt for mer stråling på få uker enn de normalt ville fått i løpet av et helt år.

Å beskytte arbeiderne mot stråling blir en av de aller største utfordringene under de kommende årenes opprydning etter Fukushima-ulykken.

Fukushima leder utslipp til havet helt bevisst

Japanske myndigheter har anslått at det radioaktive utslippet fra Fukushima Daiichi tilsvarte cirka 15 prosent av forurensningen fra Tsjernobyl.

Utslippet til atmosfæren var størst i dagene like etter havariet, men da førte heldigvis gunstig vind det meste av radioaktiviteten ut over Stillehavet der nedfallet raskt ble tynnet ut i de enorme vannmassene.

Da vinden senere snudde, var befolkningen alt evakuert innenfor en radius av 20 kilometer fra atomkraftverket, en grense som senere ble utvidet til 30 kilometer.

Senere målinger har vist at radioaktiviteten særlig er konsentrert innenfor en sektor som strekker seg 50 kilometer nordvestover, noe som medførte evakuering også fra områder utenfor radiusen.

I denne sektoren vil antatt gjennomsnittlig stråledose det første året ligge på 20 millisievert, og uten evakuering kunne strålingen kanskje forårsaket en svak økning av faren for kreft hos barn og unge.

Enkelte steder innenfor sperreradiusen og særlig like ved atomkraftverket er det målt svært høye lokale strålingsnivåer på over én sievert per år, en dose som kan medføre akutt strålesyke.

Radioaktiviteten skyldes i hovedsak utslipp av cesium-137 og jod-131 som er farligst ved innånding eller inntak via mat.

Det var grunnen til at japanske myndigheter raskt innførte forbud mot å spise grønnsaker fra de forurensede områdene samt fisk og skalldyr tatt innenfor en radius av 20 km fra det utbrente kraftverket.

I de første ukene var man mest redd for jod-131, men fordi stoffet har en halveringstid på bare åtte dager, avtok radioaktiviteten raskt.

Cesium-137 halveres først etter 30 år og vil medføre radioaktiv forurensning av bygninger og landområder i flere tiår.

Fukushima-ulykken har også resultert i radioaktive utslipp til havet. 15. mars eksploderte en trykkavlastningstank i reaktor 2, noe som førte til at det ble slått hull i betonginnkapslingen.

Det resulterte i at radioaktivt materiale strømmet ut i den oversvømte reaktorbygningen, fortsatte gjennom den oversvømte turbinhallen og videre ut i havet via en sprekk i et underjordisk rom nær utløpet.

Fram til 6. april, da revnen ble lukket, slapp 520 tonn sterkt radioaktivt vann ut fra atomkraftverket.

Utslippene til havet vil fortsette så lenge man velger å kjøle ned det ødelagte atomkraftverket ved å pumpe sjøvann inn i de nedsmeltede reaktorene. Man må jo bli kvitt det forurensede vannet etterpå.

Lagerkapasiteten ved atomkraftverket er begrenset, og derfor har det vært nødvendig med bevisste utslipp.

Det ble for eksempel sluppet 11 500 tonn lavradioaktivt vann ut i havet i april for å få plass til å lagre sterkt forurenset vann i bassenger på land.

Man vet naturligvis ennå ikke hvordan den radioaktive forurensningen vil påvirke dyrelivet.

Det vil neppe oppstå akutte skader på dyr i havet rundt kraftverket, men cesium-137 og andre seiglivede isotoper vil bli samlet opp i næringskjeden og med tiden kanskje medføre økt dødelighet blant fisk og havpattedyr.

Opprydningen etter Fukushima vil vare flere tiår

I april lanserte eieren av Fukushima Daiichi, strømselskapet TEPCO, en plan for å bringe atomkraftverket under kontroll.

I starten skal reaktorene kjøles ned gjennom en kontinuerlig tilførsel av nytt vann, men hovedmålet er å bygge lukkede kjølesystemer som skal bringe brenselet ned i 100 grader.

Men i juni måtte man gi opp planen om lukkede kjølesystemer, og TEPCO satser nå i stedet på å rense og bruke kjølevannet om igjen. For å få til det må det etableres anlegg for rensing av over 100 000 tonn radioaktivt vann.

Endelig har japanerne begynt å reise metallstillaser rundt de havarerte reaktorene for å spenne ut presenninger av polyester som skal dekke de ødelagte bygningene med tanke på å en maksimal reduksjon av radioaktive utslipp til atmosfæren.

Neste trinn blir innvendig rensing av reaktorbygningene.

Det blir spesielt vanskelig i reaktor 3 og 4 der eksplosjonene i bassengene med brukt brensel spredte høyradioaktive materialer, samt dessuten i reaktor 2 der det er en lekkasje i reaktortanken.

Det kan komme til å gå mange år før man kan se inn i reaktortankene og vurdere skadeomfanget.

Etter havariet ved kraftverket Three Mile Island i USA i 1979, der det også skjedde en nedsmelting, gikk det tre år før teknikerne kunne senke et kamera ned i reaktortanken.

Deretter brukte man ytterligere 11 år på å hente ut det nedsmeltede atombrenselet.

Ved Fukushima Daiichi må man kanskje vente enda lenger med å kaste et blikk inn i reaktortankene.

Deretter må det bygges nye kraner til fjerning av det nedsmeltede atombrenselet fordi kranene man tidligere benyttet ved utskifting av brenselsstaver, er totalskadet.

Oppryddingen vil vare i flere tiår, og etter havariet er det to spørsmål som er særlig aktuelle.

Det ene dreier seg om hvorvidt atomkraft passer i seismisk aktive områder.

I dag ligger 88 av verdens atomkraftverk i jordskjelvsoner, og i de landene som fortsatt vil satse på atomkraft, må sikkerheten vurderes og om nødvendig forsterkes.

Det andre handler om de tradisjonelle sikkerhetsanalysene, og om disse må forbedres.

Den komplekse katastrofen viste at det ikke var nok å se på risikoen for individuelle reaktorer. Fremtidige risikovurderinger må omfatte alle reaktorene i et kraftverk.

For hvis man i det hele tatt kan snakke om hell i forbindelse med Fukushima-ulykken, så var det heldig at bare tre av verkets seks reaktorer var i drift da kjempebølgen veltet inn over dikene.