Τι συμβαίνει στην καρδιά ενός αντιδραστήρα που δεν ψύχεται

Δύο ημέρες μετά την απίστευτη φυσική καταστροφή που έπληξε την Ιαπωνία, η κατάσταση παραμένει επικίνδυνη αλλά ασαφής στον πυρηνικό σταθμό της Φουκουσίμα. Η υπηρεσία πυρηνικής ασφάλειας έχει ενδείξεις ότι στους αντιδραστήρες 1 και 3 έχει ήδη συμβεί μερική τήξη, αν και η πιθανότητα ραδιενεργού διαρροής σε μεγάλη απόσταση παραμένει πολύ μικρή.

Οι τρεις από τους έξι αντιδραστήρες του σταθμού (οι Μονάδες 1 έως 3) σταμάτησαν να ψύχονται λόγω πλημμύρας από το τσουνάμι το πρωί της Παρασκευής. Την Κυριακή, οι υπεύθυνοι συνεχίζουν να διοχετεύουν θαλασσινό νερό ως ύστατο μέτρο για να μειώσουν τη θερμοκρασία. Και οι τρεις μονάδες είναι αντιδραστήρες ζέοντος ύδατος.

Σε έναν τυπικό αντιδραστήρα αυτής της κατηγορίας, ράβδοι ουρανίου-235 υφίστανται πυρηνική σχάση μέσα στο δοχείο αντίδρασης, το οποίο είναι γεμάτο με απιονισμένο νερό. Το νερό βράζει υπό πίεση, σε θερμοκρασία περίπου 285 βαθμών Κελσίου, ατμοποιείται και διοχετεύεται σε τουρμπίνες για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας.
Σε αυτή την κατηγορία αντιδραστήρων, το ίδιο νερό χρησιμοποιείται και ως ψυκτικό μέσο. Παράλληλα, ρυθμίζει την εκπομπή νετρονίων, τα οποία διατηρούν την αλυσιδωτή αντίδραση σχάσης.
Οι αντιδραστήρες στο σταθμό της Φουκουσίμα (Φουκουσίμα Νταΐτσι) τέθηκαν αυτόματα εκτός λειτουργίας αμέσως μετά το σεισμό και τη διακοπή της ηλεκτροδότησης. Οι ράβδοι σχάσιμου υλικού, στους οποίους η θερμοκρασία παραμένει υψηλή για πολλές μέρες, αρχικά συνέχισαν να ψύχονται από αντλίες που διατηρούν τη ροή νερού γύρω τους.
Οι εφεδρικές γεννήτριες που τροφοδοτούσαν τις αντλίες σταμάτησαν να λειτουργούν περίπου μία ώρα αργότερα.
Χωρίς τα συστήματα ψύξης, το νερό σταδιακά εξατμίζεται από την καρδιά του αντιδραστήρα. Θα χρειαζόταν μερικές ώρες μέχρι η στάθμη να πέσει αρκετά ώστε να αφήσει τις ράβδους καυσίμου εκτεθειμένες στον αέρα.
Οι ράβδοι αρχίζουν να λιώνουν και απελευθερώνουν ραδιενεργά ισότοπα στο νερό. Μερικές ώρες μετά, το πυρακτωμένο υλικό αρχίζει να διαπερνά το δοχείο αντίδρασης, κατασκευασμένο από ανθεκτικό χάλυβα πάχους 10 έως 20 εκατοστών.
Το ραδιενεργό υλικό διαρρέει μέσα στο προστατευτικό περίβλημα γύρω από το δοχείο αντίδρασης. Το περίβλημα είναι αεροστεγές και έχει τοιχώματα από ατσάλι ή οπλισμένο σκυρόδεμα, πάχους ενάμισι έως δύο μέτρων.
Για να δραπετεύσουν μεγάλες ποσότητες ραδιενεργού υλικού στο περιβάλλον, το πρωτεύον περίβλημα θα έπρεπε να διαρραγεί με έκρηξη λόγω της πίεσης.
Στη χειρότερη περίπτωση, το πυρακτωμένο υλικό της καρδιάς του αντιδραστήρα σχηματίζει μια λίμνη λάβας, η οποία λιώνει το έδαφος και μπορεί να φτάσει μέχρι τον υδροφόρο ορίζοντα. Εκεί, το νερό βράζει και απελευθερώνει ένα σύννεφο ραδιενεργού ατμού.
Όπως ανακοίνωσε την Κυριακή η ιαπωνική υπηρεσία πυρηνικής ασφάλειας, το ραδιενεργό καίσιο που ανιχνεύθηκε έξω από το σταθμό της Φουκουσίμα είναι πιθανό να προέρχεται από το λιώσιμο των ράβδων καυσίμου. Το ίδιο δήλωσε αργότερα ο εκπρόσωπος του Ιάπωνα πρωθυπουργού Νοριγιούκι Σικάτα.

Κανείς όμως δεν μπορεί να επιβεβαιώσει ότι συνέβη μερική τήξη της καρδιάς πριν τα συνεργεία μπορέσουν να πλησιάσουν τις καρδιές των αντιδραστήρων.

Δεδομένου ότι τα πρωτεύοντα περιβλήματα γύρω από τους αντιδραστήρες εκτιμάται ότι παραμένουν ανέπαφα, η διαρροή μεγάλης ποσότητας ραδιενεργού υλικού θεωρείται απίθανη.
Η σχετικά μικρή διαρροή ραδιενέργειας που καταγράφηκε μάλλον προήλθε από την ελεγχόμενη απελευθέρωση ραδιενεργού ατμού, προκειμένου να αποφευχθούν νέες εκρήξεις. Θα μπορούσε επίσης να έχει προέλθει από ραδιενεργά ισότοπα που εκλύθηκαν μαζί με το υδρογόνο, ή από ραδιενεργή σκόνη που είχε συσσωρευτεί στο κτίριο στα 40 χρόνια λειτουργίας του αντιδραστήρα 1. Και αυτό παραμένει πάντως ασαφές.
Όπως ανακοίνωσε το απόγευμα ο γραμματέας του υπουργικού συμβουλίου, Γιούκιο Εντάνο, νέα έκρηξη δεν αποκλείεται να σημειωθεί στο κτίριο του αντιδραστήρα 3, λόγω ανεξέλεγκτης αύξησης της πίεσης. Ακόμα κι έτσι πάντως, το χαλύβδινο περίβλημα γύρω από τον αντιδραστήρα αναμένεται να παραμείνει ανέπαφο, όπως συνέβη και στον αντιδραστήρα 1 μετά την έκρηξη του Σαββάτου.
Σύμφωνα με τις ιαπωνικές αρχές, η έκρηξη πιθανώς προκλήθηκε από την ανάφλεξη υδρογόνου που είχε παραχθεί από την αντίδραση του περιβλήματος των ράβδων με το νερό ψύξης. Αυτό πάντως παραμένει ανεπιβεβαίωτο.
Στο μεταξύ, η Tokyo Electric Co. (Tepco), η εταιρεία που διαχειρίζεται το σταθμό, διοχετεύει θαλασσινό νερό και βόριο στους αντιδραστήρες. Το νερό μειώνει τη θερμοκρασία, ενώ το βόριο απορροφά πρωτόνια για να μετριάσει την αλυσιδωτή αντίδραση σχάσης.

Η χρήση θαλασσινού νερού είναι ύστατη λύση, καθώς διαβρώνει και τελικά αχρηστεύει τον αντιδραστήρα.

Σε μια άλλη ανησυχητική εξέλιξη, οι αντλίες των συστημάτων ψύξης σταμάτησαν να λειτουργούν και σε έναν δεύτερο πυρηνικό σταθμό, τον Τοκάι 2 στην επαρχία Ιμπαράκι. Προβλήματα στα συστήματα ψύξης αναφέρθηκαν επίσης σε έναν ακόμα πυρηνικό σταθμό της επαρχίας Φουκουσίμα, τον Φουκουσίμα-Νταΐνι, ωστόσο οι αρχές δεν έχουν εκφράσει σοβαρές ανησυχίες.