Атомная электростанция «Фукусима-1» (福島第一原子力発電所, Fukushima Daiichi Genshiryoku Hatsudensho , АЭС «Фукусима № 1») — выведенная из эксплуатации атомная электростанция, расположенная на участке площадью 3,5 квадратных километра (860 акров) [1] в городах Окума и Футаба в префектуре Фукусима , Япония. Станция сильно пострадала от землетрясения магнитудой 9,1 и цунами, обрушившихся на Японию 11 марта 2011 года. Цепочка событий привела к утечкам радиации и необратимому повреждению нескольких реакторов, из-за чего их перезапуск стал невозможен. Работающие реакторы после событий не были перезапущены.
Впервые введенная в эксплуатацию в 1971 году, станция состоит из шести реакторов с кипящей водой . Эти легководные реакторы [2] приводили в действие электрические генераторы общей мощностью 4,7 ГВт, что делает Фукусиму-11 одной из 15 крупнейших атомных электростанций в мире . Фукусима была первой атомной станцией, спроектированной, построенной и эксплуатируемой совместно с General Electric и Tokyo Electric Power Company (TEPCO). [3] Родственная атомная станция Фукусима-11 ( «номер два» ), расположенная в 12 км (7,5 миль) к югу, также управляется TEPCO. Она также получила серьезные повреждения во время цунами на водозаборах морской воды всех четырех блоков, но была успешно остановлена и приведена в безопасное состояние. См. хронологию ядерных аварий на Фукусиме-2 . [4]
Катастрофа в марте 2011 года вывела из строя системы охлаждения реактора, что привело к выбросам радиоактивности и созданию 30-километровой (19-мильной) зоны эвакуации вокруг завода; выбросы продолжаются и по сей день. 20 апреля 2011 года японские власти объявили 20-километровую (12-мильную) зону эвакуации запретной зоной, в которую можно войти только под надзором правительства. В ноябре 2011 года первым журналистам разрешили посетить завод. Они описали картину разрушений, в которой были разрушены три здания реактора; территория была покрыта искореженными грузовиками, смятыми цистернами с водой и другим мусором, оставленным цунами; а уровень радиоактивности был настолько высок, что посетителям разрешалось оставаться только в течение нескольких часов. [5]
В апреле 2012 года были остановлены блоки 1–4. Блоки 2–4 были остановлены 19 апреля, а блок 1 был последним из этих четырех блоков, остановленным 20 апреля в полночь. В декабре 2013 года TEPCO решила, что ни один из неповрежденных блоков не будет открыт снова. Блоки 5 и 6 были остановлены позднее в январе 2014 года. [6]
В апреле 2021 года правительство Японии одобрило сброс радиоактивной воды , которая в течение 30 лет очищалась от радионуклидов, отличных от трития , в Тихий океан. [7]
Реакторы для блоков 1, 2 и 6 были поставлены General Electric , для блоков 3 и 5 — Toshiba , а для блока 4 — Hitachi . Все шесть реакторов были спроектированы General Electric. [8] [9] Архитектурное проектирование блоков General Electric было выполнено Ebasco . Все строительство было выполнено Kajima . [10] С сентября 2010 года блок 3 работал на небольшой доле (6%) [11] смешанного оксидного (МОКС) топлива , содержащего плутоний , а не на низкообогащенном уране (НОУ), который использовался в других реакторах. [12] [13] Блоки 1–5 были построены с защитными конструкциями типа Mark I (тор-лампочка) . [14] [15] Защитная конструкция Mark I была немного увеличена в объеме японскими инженерами. [16] Блок 6 имеет защитную конструкцию типа Mark II (сверху/снизу). [17]
Блок 1 — это кипящий реактор мощностью 460 МВт ( BWR-3 ), построенный в июле 1967 года. Он начал коммерческое производство электроэнергии 26 марта 1971 года и изначально планировалось остановить в начале 2011 года. [18] В феврале 2011 года японские регулирующие органы продлили срок эксплуатации реактора на десять лет. [19] Он был поврежден во время землетрясения и цунами в Тохоку в 2011 году . [20]
Блок 1 был спроектирован для пикового ускорения грунта 0,18 g (1,74 м/с 2 ) и спектра реакции, основанного на землетрясении округа Керн 1952 года , но рассчитанного на 0,498 g. [14] [21] Проектная основа для блоков 3 и 6 составляла 0,45 g (4,41 м/с 2 ) и 0,46 g (4,48 м/с 2 ) соответственно. [22] Все блоки были проверены после землетрясения Мияги 1978 года , когда ускорение грунта составляло 0,125 g (1,22 м/с 2 ) в течение 30 секунд, но никаких повреждений критических частей реактора обнаружено не было. [14] Проектная основа для цунами составляла 5,7 метра (18 футов 8 дюймов). [23]
Аварийные дизель-генераторы реактора и батареи постоянного тока, важнейшие компоненты, помогающие поддерживать реакторы в холодном состоянии в случае отключения электроэнергии, располагались в подвалах зданий реакторных турбин. Планы по проектированию реактора, предоставленные General Electric, предусматривали размещение генераторов и батарей в этом месте, но инженеры среднего звена, работавшие над строительством станции, были обеспокоены тем, что это делало резервные системы питания уязвимыми для затопления. TEPCO решила строго следовать проекту General Electric при строительстве реакторов. [24]
Станция расположена на утесе, который изначально находился на высоте 35 метров над уровнем моря. Однако во время строительства TEPCO снизила высоту утеса на 25 метров. Одной из причин снижения утеса было то, что основание реакторов можно было построить на твердой скальной породе, чтобы снизить угрозу землетрясений. Другая причина заключалась в том, что пониженная высота позволила бы снизить эксплуатационные расходы на насосы морской воды. Анализ риска цунами, проведенный TEPCO при планировании строительства площадки, определил, что более низкая высота была безопасной, поскольку морская стена обеспечивала адекватную защиту от максимального цунами, предполагаемого проектом. Однако более низкая высота площадки увеличила уязвимость для цунами большего размера, чем предполагалось в проекте. [25]
Площадка Фукусима-дайити разделена на две группы реакторов, самая левая группа — при взгляде со стороны океана — содержит блоки 4, 3, 2 и 1, идущие слева направо. Самая правая группа — при взгляде со стороны океана — содержит более новые блоки 5 и 6, соответственно, позиции слева направо. В океан выдается ряд морских дамб с водозабором посередине и водосбросными отверстиями по обеим сторонам.
Строительство энергоблоков 7 и 8 планировалось начать в апреле 2012 и 2013 годов, а ввод в эксплуатацию — в октябре 2016 и 2017 годов соответственно. Проект был официально отменен TEPCO в апреле 2011 года после того, как местные власти усомнились в том, что они все еще были включены в план поставок на 2011 год, выпущенный в марте 2011 года после аварий. Компания заявила, что план был составлен до землетрясения. [26]
АЭС Фукусима-дайити подключена к энергосистеме четырьмя линиями: линией Футаба 500 кВ (双葉線), двумя линиями Окума 275 кВ (大熊線) и линией Йономори 66 кВ (夜の森線) с Подстанция Фукусима (Новая Фукусима).
Подстанция Син-Фукусима также соединена с АЭС Фукусима-Дайни линией Томиока (富岡線). Его основным соединением с севером является линия Иваки (いわき幹線), которая принадлежит компании Tohoku Electric Power . На юго-западе он имеет два соединения, которые соединяют его с подстанцией Син-Иваки (新いわき). [ нужна ссылка ]
Реакторы завода запускались по одному, начиная с 1970 года, и последний в 1979 году. С конца 2002 по 2005 год реакторы были среди тех, которые были остановлены на время для проверки безопасности из-за скандала с фальсификацией данных TEPCO . [30] [31] 28 февраля 2011 года TEPCO представила отчет в Японское агентство по ядерной и промышленной безопасности, признав, что компания ранее представляла поддельные отчеты об инспекциях и ремонте. В отчете говорилось, что TEPCO не провела проверку более 30 технических компонентов шести реакторов, включая силовые платы для клапанов регулирования температуры реактора, а также компоненты систем охлаждения, такие как двигатели водяных насосов и аварийные дизель-генераторы. [32] В 2008 году МАГАТЭ предупредило Японию, что АЭС «Фукусима» была построена с использованием устаревших правил безопасности и может стать «серьезной проблемой» во время сильного землетрясения. [33] Предупреждение привело к созданию в 2010 году центра реагирования на чрезвычайные ситуации, который использовался во время реагирования на ядерную аварию 2011 года. [33] [34]
5 апреля 2011 года вице-президент TEPCO Такаши Фудзимото объявил, что компания отменяет планы по строительству реакторов № 7 и 8. [35] [36] 20 мая совет директоров TEPCO официально проголосовал за вывод из эксплуатации блоков 1–4 АЭС «Фукусима-1» и отмену планов по строительству блоков 7 и 8. Однако он отказался принимать решение относительно блоков 5 и 6 станции или блоков 1–4 АЭС «Фукусима-1» до тех пор, пока не будет проведено детальное расследование. В декабре 2013 года TEPCO решила вывести из эксплуатации неповрежденные блоки 5 и 6; они могут быть использованы для тестирования методов дистанционной очистки перед их использованием на поврежденных реакторах. [37]
В 1990 году Комиссия по ядерному регулированию США (NRC) оценила отказ аварийных электрогенераторов и последующий отказ систем охлаждения установок в сейсмически активных регионах как один из наиболее вероятных рисков. Японское агентство по ядерной и промышленной безопасности (NISA) процитировало этот отчет в 2004 году. По словам Джуна Татено, бывшего ученого NISA, TEPCO не отреагировала на эти предупреждения и не приняла никаких мер. [38]
Кинорежиссер Адам Кертис в серии документальных фильмов на BBC в 1992 году упомянул о рисках, связанных с системами охлаждения реакторов с кипящей водой, таких как на АЭС «Фукусима-1» [39], и заявил, что эти риски были известны с 1971 года [40], а также рекомендовал использовать реакторы типа PWR .
Tokyo Electric Power Company (TEPCO) управляла станцией и была предупреждена, что ее дамба недостаточна, чтобы выдержать мощное цунами, но не увеличила высоту дамбы в ответ. Атомная электростанция Онагава , которой управляла Tohoku Electric Power , находилась ближе к эпицентру землетрясения, но имела гораздо более прочные дамбы большей высоты и избежала серьезной аварии. [41]
Топливные стержни упали в реакторе № 3, вызвав ядерную реакцию. [42] Потребовалось около семи с половиной часов, чтобы вернуть стержни на место. Не было никаких записей об инциденте, так как TEPCO скрыла его; интервью с двумя бывшими рабочими в 2007 году привели к его обнаружению руководством TEPCO. [43]
Ручное отключение было инициировано в середине операции запуска. Причиной стал сигнал тревоги высокого давления, вызванный закрытием перепускного клапана турбины. Реактор находился на 12% полной мощности, когда сигнал тревоги прозвучал в 4:03 утра (по местному времени) из-за повышения давления до 1030 фунтов на квадратный дюйм (7100 кПа), что превысило нормативный предел в 1002 фунта на квадратный дюйм (6910 кПа). Реактор был снижен до 0% мощности, что превысило 5%-ный порог, требующий сообщения о событиях, и давление упало обратно ниже нормативного предела в 4:25 утра. Позже, в 8:49 утра, управляющие лопатки были полностью вставлены, что составило ручное отключение реактора. Затем проверка подтвердила, что один из 8 перепускных клапанов закрылся, и что клапан имел плохое соединение с рабочей жидкостью. Реактор запускался после своей 25-й регулярной проверки, которая началась 18 октября 2008 года. [44]
У блока 3 возникли проблемы с чрезмерным введением регулирующих лопаток во время отключения. Ремонтные работы проводились на оборудовании, которое регулирует давление привода для регулирующих лопаток, и когда в 14:23 открылся клапан, сработала сигнализация дрейфа регулирующих лопаток. При более позднем осмотре было обнаружено, что несколько стержней были непреднамеренно вставлены. [45]
На блоке 5 произошел автоматический аварийный останов , пока оператор проводил корректировку схемы установки управляющих лопаток . Аварийный останов был вызван сигнализацией низкого уровня воды в реакторе. Турбина отключилась вместе с реактором, и работники не получили радиационного поражения. [46]
11 марта 2011 года в 14:46 по японскому стандартному времени (JST) у северо-восточного побережья Японии произошло землетрясение магнитудой 9,1 МВт , одно из самых мощных землетрясений в истории. Блоки 4, 5 и 6 были «остановлены» до землетрясения для планового обслуживания. [48] [49] Остальные реакторы были остановлены/ аварийно остановлены автоматически после землетрясения, а остаточное тепло распада топлива охлаждалось энергией от аварийных генераторов. Последовавшее за этим разрушительное цунами с волнами высотой до 14 метров (46 футов), которое перевалило через станцию, имевшую морские дамбы, вывело из строя аварийные генераторы, необходимые для охлаждения реакторов и бассейнов выдержки отработанного топлива в блоках 1–5. В течение следующих трех недель были получены свидетельства частичного расплавления ядерных материалов в блоках 1, 2 и 3: видимые взрывы, предположительно вызванные водородом, в блоках 1 и 3; предполагаемый взрыв в блоке 2, который мог повредить первичную защитную оболочку; и возможное раскрытие бассейнов с отработанным топливом в блоках 1, 3 и 4. [50] 19 марта в обновлениях журнала оповещений МАГАТЭ по всей станции сообщалось, что в блоках 5 и 6 постепенно повышалась температура в бассейне с отработанным топливом, поскольку они также потеряли внешнее питание, но внутреннее питание, обеспечиваемое двумя дизель-генераторами блока 6, которые не были затоплены, было настроено на выполнение двойной работы и охлаждение бассейнов с отработанным топливом «и активных зон» как блоков 5 и 6. [51] В качестве меры предосторожности в крышах этих двух блоков также были сделаны вентиляционные отверстия, чтобы предотвратить возможность повышения давления газообразного водорода и последующего возгорания. [51]
Выбросы радиации из блоков 1–4 привели к эвакуации 83 000 жителей из городов вокруг станции. [52] Тройной расплав также вызвал опасения по поводу загрязнения продуктов питания и воды, включая урожай риса 2011 года, а также последствий радиации для здоровья рабочих на станции. [53] [54] [55] Ученые подсчитали, что в результате аварии в Тихий океан было выброшено 18 квадриллионов беккерелей цезия-137, что привело к загрязнению 150 квадратных миль (390 км 2 ) дна океана. [56]
События на блоках 1, 2 и 3 были оценены на уровне 5 по Международной шкале ядерных событий , а события на блоке 4 — как события уровня 3 (серьёзный инцидент), при этом общая оценка станции составила уровень 7 (крупный выброс радиоактивных материалов с широкомасштабными последствиями для здоровья и окружающей среды, требующими реализации запланированных и расширенных контрмер), что делает катастрофу на Фукусиме и катастрофу на Чернобыльской АЭС единственными событиями уровня 7 во всём мире на сегодняшний день. [57]
Японский баскетболист на инвалидной коляске Акира Тоёсима рассказал, что работал бухгалтером на АЭС «Фукусима-1», когда в 2011 году на Японию обрушились землетрясение и цунами в Тохоку, в результате которых погибли тысячи людей. [58] Тоёсима настаивал на том, что он был сосредоточен на организации набора важных и срочных документов в главном офисном здании АЭС «Фукусима-1» в качестве члена бухгалтерской группы. [59]
В подвальном машинном зале были обнаружены два тела, скорее всего, потому, что рабочие сбежали туда во время цунами.
TEPCO публично признает, что вода, загрязненная радионуклидами, могла вытечь из хранилищ, возможно, загрязнив почву и воду поблизости . Утечка была взята под контроль и хранилась в защитных резервуарах. Загрязненная вода продолжала накапливаться на заводе, и TEPCO объявляет о планах по фильтрации радиоактивных частиц и сбросу очищенной воды. [60]
Представители TEPCO сообщили, что уровень радиоактивного цезия в 90 раз выше, чем 3 дня назад (6 июля), и что он может распространиться в Тихий океан . TEPCO сообщила, что уровень цезия-134 в колодезной воде составил 9 килобеккерелей на литр, что в 150 раз превышает допустимый уровень, в то время как уровень цезия-137 составил 18 килобеккерелей на литр, что в 200 раз превышает допустимый уровень. [ необходима цитата ]
Японские официальные лица заявили, что высокорадиоактивная вода вытекает из Фукусимы в Тихий океан со скоростью 300 тонн (около 272 метрических тонн) в день. Премьер-министр Японии Синдзо Абэ приказал правительственным чиновникам вмешаться. [61]
Реакторы охлаждались 300 тоннами воды каждый день. [ необходима цитата ]
С тех пор как 3 завода были повреждены землетрясением, цунами и последующими взрывами водородного газа в 2011 году, TEPCO продолжала закачивать воду в ранее расплавленные топливные ядра, чтобы предотвратить их повторный перегрев. Загрязненная охлаждающая вода собиралась на месте, где более 1 миллиона тонн хранилось в сотнях высоких стальных резервуаров. Большие системы фильтрации используются для очистки воды от радиоактивных загрязняющих веществ, но не могут удалить тритий , радиоактивный изотоп водорода (водород-3), связанный в молекулы воды (тритиевая вода). В 2016 году было подсчитано, что всего 14 граммов трития содержалось в 800 000 кубических метров загрязненной воды, хранящейся на месте. [62] Поскольку загрязненная тритием вода продолжала накапливаться, по данным TEPCO, к 2022 году на ближайшей площадке закончится место. TEPCO планирует решить эту проблему, сбросив загрязненную воду в Тихий океан . Эта предлагаемая мера подвергается резкой критике со стороны экологических групп, местных рыбаков и нескольких азиатских правительств, которые утверждают, что в обширной, загрязненной зоне отчуждения вокруг реактора имеется место для хранения. [63] Пока неизвестно, сколько загрязненной воды будет сброшено TEPCO. [64]
Правительство Японии одобрило сброс очищенной радиоактивной воды с завода в Тихий океан, начиная с 2023 года, в течение предполагаемых 40 лет. [7]
В речи на открытии Олимпийских игр в Токио 2020 года упоминалась катастрофа и то, как Япония оправилась от нее.
Завод начинает сбрасывать третью партию радиоактивных сточных вод, которые считаются очищенными и разбавленными. [65]
Управляющая компания ТЭС TEPCO сообщила об утечке 25 тонн радиоактивной воды. Она была обнаружена по значительному падению уровня жидкости в бассейне, используемом для охлаждения топлива. Компания утверждает, что вода не вытекла, а попала в подвал. Она также утверждает, что это не вызовет проблем с охлаждением топлива. [66]
Вывод реакторов из эксплуатации займет 30–40 лет. [67] 1 августа 2013 года министр промышленности Японии Тосимицу Мотэги одобрил создание структуры для разработки технологий и процессов, необходимых для демонтажа четырех реакторов, поврежденных в результате аварии на Фукусиме. [68]
Чтобы сократить поток загрязненной воды в Тихий океан, TEPCO потратила 34,5 млрд йен (около 324 млн долларов США) на строительство 1,5-километровой подземной стены из мерзлой почвы вокруг завода, построенной Kajima Corporation. 1500 стофутовых (тридцатиметровых) переохлажденных труб были вставлены в землю, чтобы заморозить окружающие грунтовые воды и почву. Стена в конечном итоге не смогла значительно уменьшить приток грунтовых вод на площадку. [69] [70]
Стоимость вывода из эксплуатации и дезактивации АЭС «Фукусима-1» оценивается в $195 млрд, включая компенсационные выплаты жертвам катастрофы. В эту сумму также входит вывод из эксплуатации реакторов «Фукусима-1», который оценивается в $71 млрд. [71] TEPCO возьмет на себя $143 млрд вывода из эксплуатации и дезактивации, в то время как Министерство финансов Японии выделит $17 млрд. Другие энергетические компании также внесут свой вклад в расходы. [71]
26 сентября 2020 года премьер-министр Ёсихидэ Суга посетил АЭС «Дайити», чтобы показать, что его кабинет уделяет первостепенное внимание восстановлению районов, пострадавших от стихийных бедствий и ядерных катастроф. [72]
В трех реакторах находится 880 тонн расплавленного высокорадиоактивного ядерного топлива. [73]
По состоянию на 2024 год — 13 лет после аварии — попытки удалить высокорадиоактивный материал из поврежденного реактора были остановлены. Tesco попыталась удалить 3 грамма (0,1 унции) из примерно 880 тонн смертельно радиоактивного расплавленного топлива. Этот образец предоставит критически важные данные для разработки будущих методов вывода из эксплуатации, а также необходимых технологий и роботов, по словам экспертов. [74] 11 сентября 2024 года роботизированная миссия на Фукусиме-1 возобновила работу, чтобы собрать небольшой образец расплавленного радиоактивного топлива из поврежденного реактора. Образец поможет улучшить будущие стратегии вывода из эксплуатации, хотя сохраняются сомнения относительно долгосрочных сроков очистки. [75] Сбой остановил Telesco, робота, пытавшегося извлечь образец, что еще больше задержало миссию. [76] Также сохраняются опасения по поводу воздействия на морскую жизнь, поскольку радиоактивная вода выбрасывается в Тихий океан, несмотря на заверения правительства в том, что она соответствует стандартам безопасности. [77]
В ноябре 2024 года компания TEPCO перевезла небольшой кусок расплавленного топлива из реактора Фукусимы для проведения радиационных испытаний, что является ключевым шагом в сложном процессе вывода из эксплуатации. [78]
350万平方メートルの広い敷地に = 3,5 км 2