11 марта исполнилось 10 лет со дня Великого японского землетрясения. Оно произошло у северо-восточного берега острова Хонсю, достигало силы 9 баллов по шкале Рихтера и надолго останется в истории как стихийное бедствие, спровоцировавшее тяжелейшую аварию на АЭС Фукусима-1.
В 2019 году компания HBO выпустила нашумевший сериал «Чернобыль», продемонстрировавший, что радиоактивное заражение – тема по сей день актуальная и единственная, которую можно жанрово охарактеризовать как «постапокалипсис сегодня». Трагедия Фукусимы пока ждет своего режиссера и своей Светланы Алексиевич, хотя и вполне сопоставима с Чернобылем по масштабам, а по стечению роковых обстоятельств, возможно, и превосходит его. Тем более, что Япония – первая страна, испытавшая на себе радиоактивное загрязнение, но при этом критически зависимая от атомной энергетики.
Хронология событий
11 марта 2011 года около 15.00 по местному времени в северо-восточной части острова Хонсю начались подземные толчки и поступило сообщение об угрозе цунами. Очаг землетрясения находился в океане на глубине около 24 километров, а сила его составила до 9,1 баллов по шкале Рихтера. Это землетрясение оказалось самым мощным за всю историю наблюдений (около 140 лет) и получило название «Великого землетрясения Восточной Японии». Цунами, пришедшая к берегам префектуры Мияги, достигала высоты 35 метров и выше, причем, граница выживаемости составила 20 минут – то есть, спастись смогли в основном те, кто нашел укрытие от волны в первые 20 минут после предупреждения. Миллионный город Сёндай (префектура Мияги) затопило в считанные минуты, вот как выглядел его аэропорт:
Жертвами землетрясения и цунами стали около 16 000 человек, но отложенные последствия оказались не менее грозными: стихия накрыла четыре атомные электростанции. Это были Фукусима-1, Фукусима-2, Токай и Онагава.
Атомные электростанции опоясывают весь японский архипелаг, и практически все они находятся близ береговой линии. Подробная карта японской атомной энергетики по состоянию на 2019 год, взятая с сайта Nippon.com, выглядит так:
До описываемых событий в Японии работало 54 ядерных реактора, обеспечивавших около 30% энергетических потребностей страны. Фукусима-1 была одной из самых старых АЭС в стране и первым объектом компании TEPCO, действовала с 1971 года. Самая первая японская АЭС, «Токай» (действующая с 1966 года), также находится на восточном побережье острова Хонсю и работает с 1966 года. Кратко остановлюсь на последствиях стихии на четырех АЭС, пострадавших в 2011 году:
Фукусима-1: морская вода затопила энергоблоки 1-3, сразу вышедшие из строя. В затопленных энергоблоках началась пароциркониевая реакция, которая привела к скапливанию водорода и взрывам в энергоблоках 1-3 с их разрушением. Четвертый блок проходил техосмотр, поэтому ядерного топлива там не было, а реакторы 5 и 6 остались в работоспособном состоянии.
Фукусима-2: к 16 марта удалось штатно остановить все четыре энергоблока
Онагава: все три энергоблока были остановлены, но 13 марта на энергоблоке 1 произошел пожар, который удалось ликвидировать.
Токай: единственный энергоблок был остановлен без серьезных последствий.
При этом энергоблоки 5 и 6 на Фукусиме-1 продолжали функционировать до 17 декабря 2013 года, но также были остановлены, и станция была полностью закрыта. Возведение саркофагов даже при помощи роботов на Фукусиме затруднено; только в 2018 году компания TEPCO отчиталась об окончании строительства саркофага над руинами третьего энергоблока.
Ликвидация фукусимской аварии
Основные работы по ликвидации аварии проводились на Фукусиме с 12 по 15 марта 2011 года. Были предприняты отчаянные меры по локализации загрязнения и попыткам остудить активные зоны реакторов; использовались, в частности, два пожарных автомобиля, которые оказались на территории станции, подавалась морская вода. Взрывы из-за пароциркониевой реакции на 1 и 3 энергоблоках произошли со значительными интервалами. 12 марта в 15.36 на первом энергоблоке (что стало неожиданностью для персонала), 14 марта в 11.01 на втором энергоблоке и 15 марта в 6.10 – на третьем. В течение суток 15 марта ситуацию удалось стабилизировать, но уже 17 марта в районе Фукусимы произошло новое землетрясение магнитудой 6,1 балла, а 18 марта – 4,7 балла.
При этом радиоактивные выхлопы в результате взрывов оказались меньшим злом по сравнению с расплавлением активной зоны реактора, так называемым «мелтдауном». Мелтдаун происходит при расплавлении тепловыделяющих элементов (ТВЭЛов), что, в свою очередь, обусловлено отказом систем охлаждения. 24 мая 2011 года TEPCO подтвердила как минимум частичный мелтдаун в энергоблоках 1, 2 и 3. Правда, большая часть расплавившегося топлива осталась внутри реакторов, наружу просочилась лишь радиоактивная вода. В результате всех трех взрывов на реакторах Фукусимы уцелели внутренние защитные стальные оболочки, позволившие избежать крупномасштабных утечек.
Впоследствии (в 2016 году) выяснилось, что компания TEPCO просто не обучала сотрудников распознавать ранние признаки мелтдауна, возможно, сотрудники не знали о существовании соответствующих инструкций.
Извлечение топлива из разрушенных реакторов оказалось чрезвычайно сложной задачей. Первые попытки такого рода на третьем реакторе были предприняты в апреле 2019 года при помощи подъемного крана с дистанционным управлением. Только в этом реакторе находится 514 сильно радиоактивных отработанных стержней и 52 не использованных. К заметным успехам эти попытки не привели, и компания TEPCO заказала в Великобритании производство специальных роботов для этой цели. Планировалось заново приступить к работам в 2021 году, после того, как сотрудники пройдут обучение по эксплуатации такой техники. Но из-за пандемии коронавируса роботы не были готовы к началу 2021 года (еще не завершились их испытания), и в планируемый срок — февраль 2021 года — в Японию не доставлены.
Ликвидация широкомасштабных последствий аварии свелась к тем же мерам, что и в Чернобыле: созданию зоны отчуждения
и снятию верхнего слоя почвы, зараженного радионуклидами. В СССР его захоранивали в могильниках, а в Японии аккуратно складывали в мешки, которые до сих пор так и сложены в зоне:
Ликвидация последствий происходит постепенно и рассчитана еще примерно на 40 лет – впрочем, эти цифры ориентировочные, учитывая, что извлечение ядерного топлива из первого и второго реакторов было перенесено с 2017 на 2023, а затем и на 2028 год, с учетом опасности этой работы. Площадь зоны отчуждения в Фукусиме составляет 1150 квадратных километров (в ней оставлено 12 населенных пунктов), а «зона смерти», куда вряд ли смогут вернуться люди, занимает 269 квадратных километров. Случаев острой лучевой болезни зафиксировано не было, но в 2018 году было подтверждено, что один из бывших рабочих Фукусимы-1 умер от последствий облучения – в 2016 у него развился рак легких. В 2011 году было подсчитано, что по косвенным причинам, связанным с катастрофой, в префектурах Мияги и Иватэ погибло около 1300 человек, кроме тех 16 000 погибших и 2 500 пропавших без вести, чьи жизни отнесены непосредственно на счет удара цунами.
Сложнее оценить влияние фукусимской аварии на мировые перспективы ядерной энергетики.
После Фукусимы
В начале статьи я приводил схему, демонстрирующую, что развитие атомной промышленности в Японии было «подморожено» для всесторонней проверки действующих реакторов и повышения их устойчивости к стихийным бедствиям. Оперативно отреагировали на катастрофу в Европе: в Германии в 2011 году были закрыты 8 АЭС, также было приостановлено развитие атомной энергетики в Италии, Бельгии и некоторых других странах. Что касается в Великобритании, к моменту событий в Фукусиме новые ядерные реакторы не вводились в эксплуатацию на британских островах уже достаточно долго – с 1995 года, когда была запущена АЭС в Саффолке. Но уже в 2018 году началось строительство новой АЭС в Соммерсете, запуск которой запланирован на 2023 год. В США, которые на 2019 год оставались мировым лидером в области атомной энергетики, банкротство компании Westinghouse в сочетании с «Новым зеленым курсом» в интерпретации правительства Байдена позволяют считать перспективы этой отрасли туманными. Тем не менее, в обозримом будущем США могут расценивать атомную отрасль только как важнейшую «зеленую» составляющую своей энергетики, и обойтись без АЭС не смогут.
С другой стороны, Китай активизировал как разработку собственных атомных технологий, так и строительство новых энергоблоков. Той же политики придерживаются Южная Корея, Турция и в особенности Россия, где атомная энергетика пользуется мощной государственной поддержкой. Уже 14 марта 2011 года президент РФ при визите в Томск заявил, что фукусимская трагедия существенным образом не повлияет на российские планы развития АЭС как внутри страны, так и за рубежом. Краткий обзор упоминаемых тенденций дан здесь.
Приходится констатировать, что атомная энергетика является меньшим злом по сравнению с нарастающим потеплением климата, и потребность в ней в ближайшие десятилетия будет только расти. На конец 2020 года в мире работал 441 ядерный реактор, а возводились еще 53, преимущественно в КНР. В список стран, где строятся новые реакторы, на тот момент впервые вошли Узбекистан и Египет, где атомной энергетики ранее не существовало. Наконец, показательно сравнение ситуаций в Литве и Беларуси: Игналинская АЭС в Литве была остановлена в 2009 году, тогда как первый энергоблок Белорусской АЭС в Ворнянах был введен в эксплуатацию в ноябре 2020 года.
Предполагается, что к 2050 году потребность в ядерной энергетике настолько возрастет, что увеличение производства может достичь +42% в консервативном сценарии и до 164% в случае достижения «углеродной нейтральности» (сценарий Net Zero). Таким образом, трагедия Фукусимы всего лишь указала нам еще одну важную болевую точку атомной энергетики – уязвимость систем охлаждения и неизбежность мелтдауна при негативном развитии событий. Но до появления управляемого термоядерного синтеза отказ от атомной энергетики или ее значительное сворачивание остаются за пределами наших возможностей.
Автор: OlegSivchenko
