Havárie v jaderných zařízeních 2: Konec 50. let až 70. léta

V padesátých letech minulého století byly informace o jaderném výzkumu přísně utajovány. To se pochopitelně týkalo i havárií spojených s provozem výzkumných a energetických reaktorů. Některé havárie byly rozkryty až v průběhu posledních let a to kolikrát s neúplnými výsledky vyšetřování.

Velmi podobně jsou na tom i léta šedesátá, sedmdesátá a vzpomeneme-li na Černobyl, tak i osmdesátá. Jaderná energetika je zkrátka citlivé téma a mnoho států se bálo jakoukoliv nehodu přiznat.

Na druhé straně stojí případy nezkušených tiskových mluvčí, kteří v obyvatelstvu vyvolali paniku, jež vyústila v závažnější dopady než samotná nehoda (např. Three Mile Island).

Tento článek navazuje na první díl seriálu o haváriích z 50. let.

Santa Susana Field Laboratory 1957, 1959, … (INES ?)

Mezi ty nejutajovanější patří havárie v americkém středisku pro letectví, kosmonautiku a jaderný výzkum Santa Susana Field nacházející se 48 km severozápadně od centra San Franciska. Na těchto pracovištích probíhal výzkum a testování pohonných hmot pro raketovou techniku amerického vesmírného programu (1949-2006), jaderných reaktorů (1953-1980) a vládou sponzorovaný výzkum tekutých kovů (1966-1998). V roce 1996 se stala vlastníkem a provozovatelem Santa Susana Field Laboratory společnost Boeing. Později byl tento komplex uzavřen.

Problémový provoz

V závodě se událo mnoho chemických nehod, které později vyšetřovala i americká agentura pro ochranu životního prostředí EPA a vyústily v řadu žalob. Za účelem jaderného výzkumu zde bylo provozováno celkem 10 nízkoenergetických reaktorů. Z těchto 10 reaktorů mělo celkem 6 v průběhu svého provozu komplikace.

Tyto reaktory nedisponovaly bezpečnostními prvky, jaké známe u současných energetických reaktorů. Bohužel nejsou známy průběhy havárií, pouze strohé výpovědi bývalých zaměstnanců.

První incident se stal v roce 1957, kdy došlo k nekontrolovanému šíření ohně v horké buňce sodíkem chlazeného a grafitem moderovaného reaktoru, následkem čehož došlo k úniku radioaktivních látek.

Další problém nastal o dva roky později, kdy přehřátí paliva vyústilo k jeho tavení a velkému úniku radioaktivních látek. Velikost úniku nebyla nikdy zveřejněna.

Někteří odborníci se domnívají, že šlo o největší únik v historii USA, který měl překonat i havárii elektrárny Three Mile Island z roku 1979. Z jiného reaktoru, který byl chlazen směsí NaK, došlo vlivem požáru v roce 1959 k úniku chladiva spolu s produkty štěpení. U reaktoru s označením SNAP8ER v roce 1964 nastalo přehřátí AZ a roztavení přibližně 80% paliva v reaktoru.

SL-1 1961 (INES 4)

SL-1 (Stationary Low-Power) byl malým experimentálním reaktorem americké armády, která podobným typem hodlala nahradit stávající dieselgenerátorové jednotky provozované v oblasti Arktidy pro napájení armádních radarů. Jednalo se o varný reaktor s vysokým stupněm obohacení paliva (93,2%) moderovaný a chlazený lehkou vodou s přirozenou cirkulací (experimentovalo se i s rozpuštěnými kovy či plyny jako chladivem). Při daném obohacení se v aktivní zóně nacházelo 14 kg izotopu uranu 235. Aktivní zóna měla výšku pouhých 71 cm.

Tepelný výkon reaktoru byl 3 MW. Pro řízení reaktivity složily tyče obsahující kadmium jako absorbátor. Alternativou pro tento typ, byl reaktor SM-1 (Stationary Medium-Power) s vyšším tepelným výkonem, který měl být primárně určen pro námořnictvo. Prototyp SM-1 byl testován pouhých 29 km od Bílého domu.

Okamžitý výbuch

Dne 21. 12. 1960 byl reaktor SL-1 odstaven pro údržbu, kalibraci přístrojů, instalaci nových zařízení a 44 snímačů neutronového toku. Po 13 dnech byl 3. ledna reaktor opět připraven k provozu. Centrální řídící tyč bylo nutné několik centimetrů zasunout ručně do reaktoru, aby došlo ke spojení s pohonem. Tuto činnost prováděli celkem tři muži. Dva stáli přímo na víku reaktoru.

Zdálo se, že je tyč mírně zaseklá, kvůli průhybu ostatních součástí aktivní zóny, proto manipulanti vyvinuli vyšší tlak pro zasunutí tyče, čímž stlačili drobné žebrování regulační tyče. Poloha tyče následně dosáhla nižší polohy, než měla a došlo k prudkému nárůstu reaktivity. Reaktor se stal kritickým na okamžitých neutronech a vyvinul obrovské množství tepelné energie.

Během 4 milisekund se voda v blízkosti paliva proměnila v páru, která má nižší hustotu a horší schopnost moderace. Zbytkové teplo produkované palivem nedokázalo být dostatečně odváděno a vzápětí se 20 % paliva roztavilo. Sloupec vody byl vytlačen vzniklou parou rychlostí 4880 m/s a silou přibližně 12 tun vzhůru k víku reaktoru.

Celý reaktor vyskočil 2,7 m vzhůru, vrchní část řídících mechanizmů zasáhla strop a vrátil se zpět na původní místo. Reaktor byl vytržen z připojeného potrubí a zařízení se roztříštilo po místnosti. Následkem tlakové vlny zemřeli všichni tři pracovníci obsluhy. Trvalo 2 roky intenzivního vyšetřování, než byla komise schopna popsat, co se stalo v těchto dvou vteřinách. Problém byl, že centrální regulační tyč, kterou se reaktor ovládal, měla velký vliv na reakivitu i při malých změnách polohy.

Saint Laurent 1969, 1980 (INES 4)

První blok francouzské elektrárny Saint Laurent byl postavena roku 1969, druhý blok o dva roky později. Elektrárna se nachází na břehu řeky Loira, vzdálena 30 km proti proudu řeky od Orléans. Oba plynem chlazené a grafitem moderované reaktory kanálového typu jsou již uzavřeny. Na tomto místě jsou v současnosti provozovány dva tlakovodní reaktory typu PWR.

Tři roky vězení

Kanálový model umožňoval výměnu paliva pomocí automatizovaného zavážecího stroje za provozu reaktoru. U prvního bloku dne 17. 10. 1969 byla plánována výměna paliva. Po vložení děrované karty s programem pro zavezení palivového článku do zavážecího stroje, hlásil manipulátor chybu „box palivových článků je prázdný“.

Operátor proti předpisům vyřadil automatiku stroje a manipulace prováděl ručně. Naneštěstí navedl manipulátor na nesprávný kanál, ve kterém byly umístěny grafitové bloky. Po zasunutí palivového článku do nesprávného kanálu došlo k přerušení cirkulace chladiva, které vedlo k tavení 50 kg palivové vsázky. Po uvolnění radionuklidů do chladiva primárního okruhu, došlo k automatickému odstavení reaktoru.

Dekontaminace primárního okruhu a odstranění taveniny trvalo více než rok. Výsledky šetření komise EdF uvádí, že se na manipulátoru vyskytla chyba. Přesto se zaměstnanec vyřazením automatiky přístroje dopustil hrubého porušení předpisů. Za to mu u soudu byl vyměřen trest 3 roky nepodmíněně.

V roce 1980 došlo i u druhého reaktoru k přehřátí paliva s jeho následným tavením. Průběh havárie byl podobný incidentu z roku 1969 a i likvidace následků trvala přibližně stejně dlouho. V obou případech nedošlo k uvolnění zvýšeného množství radioaktivních látek mimo hranice jaderné elektrárny.

Jaslovské Bohunice 1976, 1977 (INES 4)

Jaderná elektrárna Jaslovské Bohunice byla vybudována v bývalém Československu. Jednalo se o specifický reaktor KS-150 postavený dle ruského projektu. Reaktor byl chlazen oxidem uhličitým a moderovaný těžkou vodou, což umožnilo použití přírodního uranu jako paliva. Do komerčního provozu byl blok A1 uveden na konci roku 1972.

Pro řízení reaktivity sloužily 4 kadmiové tyče připojené k elektromotorům. Vlastní elektromotory mělo i 32 kadmiových tyčí, které kompenzovaly přebytečnou reaktivitu. Další 4 kadmiové tyče umístěné mechanicky v horní poloze by se v případě nebezpeční volným pádem zasunuly do aktivní zóny a způsobily havarijní odstavení reaktoru. Palivo se měnilo za provozu při sníženém výkonu.

Zamoření oxidem uhličitým

Pomocí zavážecího stroje byla 5. ledna 1976 prováděna rutinní výměna palivového článku. Z důvodu chybné montáže těsnící zátky nedošlo k úplnému vysunutí zajišťovacích kamenů a zátka nebyla plnohodnotně uzamčena. Při odpojení zavážecího stroje došlo k vystřelení palivové kazety tlakem chladícího plynu, který se začal hromadit v dolních vrstvách reaktorového sálu.

Tři pracovníci obsluhy zavážecího stroje ihned reaktorový sál opustili. Unikající oxid uhličitý se následně začal šířit celým výrobním blokem. Na pokyn nadřízeného se dva zaměstnanci v dýchacích přístrojích a ochranných oblecích vrátili na sál a ručně navedly zavážecí stroj nad kanál s unikajícím chladivem, který se jim podařilo utěsnit.

V chodbách reaktorovny se však oxidem uhličitým udusili dva zaměstnanci. Protože se jednalo o čerstvý palivový článek, byla zjištěná efektivní dávka na jednoho obyvatele v okolí do 25 km od elektrárny maximálně 0,01 mikroSievert, což je více než 100 000 krát méně než efektivní dávka obdržená při jednom rentgenu končetiny.

Kuličky silikagelu

Druhá nehoda se stala o rok později 22. února 1977 opět při výměně paliva. Pomocí zavážecího stroje došlo k výměně starého palivového článku za nový bez zřejmých problémů při výměně.

V době, kdy se palivový článek připravoval, si zaměstnanci všimli roztrženého sáčku s kuličkami silikagelu, který sloužil k pohlcování vlhkosti z palivových tyčí při skladování. Pracovníci kuličky vysáli, ale přehlédli, že několik kuliček zapadlo mezi distanční mřížky palivové kazety.

Po umístění článku do reaktoru došlo vlivem nedostatečného průtoku chladiva k lokálnímu přehřátí paliva, které vedlo až k jeho tavení. Spolu s vyměněným souborem došlo k natavení i ostatního paliva umístěného v reaktoru. Produkty štěpení následně unikly do primárního okruhu a přes těžkou vodu kontaminovaly i parogenerátory. Při této nehodě nebyl nikdo zraněn. Stejně jako v předchozím případě byla havárie ohodnocena stupněm 4. Po odstranění následků, které trvalo do 26. června 1977, bylo rozhodnuto o uzavření reaktorového bloku A-1.

Ačkoliv některé nehody v jaderných elektrárnách mohou působit děsivě, faktem je, že se jedná o jeden z nejbezpečnějších zdrojů energie, jaký známe. Navíc s minimální produkcí skleníkových plynů.