AZ ATOMENERGIA ELŐNYEI ÉS KOCKÁZATAI

Vidovszky István
KFKI Atomenergia Kutatóintézet

A világ energiatermelése már elérte azt a szintet, amely globális környezeti problémákra vezet, elsősorban a szén-dioxid okozta üvegházhatás miatt, de más szennyezők (kénvegyületek stb.) jelentős hatása következtében is. Nem várható, hogy ez a probléma magától megoldódjon, sőt a közeljövőben biztosan fokozódik, hiszen 1970 és 2000 között megduplázódott a világ villamosenergiatermelése, a következő harminc évben kisebb, de még mindig jelentős, mintegy 50%-os növekedés várható. Az energiatermelés növekedése, azonban nem szükségszerűen jár a környezeti károk növekedésével.

A fejlődés útja biztosan nem az energiaigények drasztikus csökkentésén át vezet, hiszen nem lehet az emberiség számára elfogadható életszínvonalat biztosítani az energiafelhasználás növelése nélkül. Ma ugyanis az emberiség jelentős többsége többek között azért kénytelen alacsony életszínvonalon élni, mert nem jut elegendő energiához. A kétségtelenül létező pazarlás ugyan biztosan megszüntethető, de a fajlagos energiaigény nem csökkenthető lényegesen a mai alá anélkül, hogy ezzel szenvedést okoznánk. A csökkent energiafelhasználás ugyanis szükségképpen a mai életminőséget biztosító berendezések részleges vagy teljes elutasítását jelentené. A korábbi termelési módok bármelyikére való visszatérés lehetetlen, nemcsak azért mert a mai emberek nem szívesen vállalnák a kényelmetlenségeket, illetve a csökkenő életminőséget, hanem sokkal inkább azért, mert ezen korábbi technológiák általában lényegesen kevésbé hatékonyak mint a ma alkalmazottak. A technikai, technológiai visszalépés igaz ugyan hogy energiamegtakarítással járna, de nem tenné lehetővé azt sem, hogy az emberiség elegendő élelemhez, ivóvízhez jusson. Márpedig ezek nyilvánvalóan alapvető emberi szükségletet elégítenek ki, elégtelenségük katasztrófára vezet.

Ma lényegében három energiatermelési lehetőség áll az emberiség rendelkezésére: a fosszilis energia (szén, gáz, kőolaj) a megújuló energiák (vízi, szél-, napenergia) és az atomenergia. Minden más vagy futurisztikus, azaz ma még megvalósíthatósága nem dönthető el, vagy marginális, azaz jelentősége igen csekély, mert az összes energia elhanyagolhatóan kicsiny részét tudja csak szolgáltatni.

2001-ben a világon megtermelt villamos energia döntő részét (86%) a fosszilis energia adta, a vízi energia részaránya 6,8%, az atomenergiáé 6,7%, az összes többié pedig mindössze 0,8%.

A fosszilis energia szénvegyületek elégetését jelenti, ez az energiatermelés egyik legősibb, de ma is jelentős formája. Idetartozik az ősember tűzrakó tevékenységétől a mai gáz-, olaj- és szénerőművek üzemeltetéséig minden, sőt a közlekedési energiafelhasználás jelentős része (gőzmozdony, ottómotor, dízelmotor, repülőgépmotorok stb.) is.

Jelenlegi tudásunk szerint az emberiség rendelkezésére álló szénkészletek igen nagyok, azaz a jelenlegi vagy azt valamelyest meghaladó felhasználási szintet figyelembe véve még több száz évig elegendőek. Úgy tűnik tehát, hogy a fosszilis energia hosszabb távon megoldja az emberiség energia gondjait. Ez eddig igaz volt, ma azonban már nem teljesen az. Ma már tudjuk, hogy a szén elégetése igen jelentős károkkal jár. Ezek a károk már eddig is jelentkeztek, a jövőben azonban szerepük még sokkal jelentősebb lehet.

A szén elégetésének környezeti hatása az égéstermékeknek a környezetbe jutása által valósul meg. A tüzelésre használt szénvegyületek nagyon sokféle szennyező elemet tartalmaznak, a károk először a szennyezők égéstermékei által keletkeztek. A legagresszívabb égéstermékek a kén oxidjai, amelyek a levegő nedvességtartalmával kénsavat vagy kénessavat alkotnak. Ezek az erős savak rendkívül károsak a környezetre, ismerjük hatásukat a savas esők kárából. A savas esők hívták fel először a figyelmet az energiatermelés negatív környezeti hatásaira. A szennyezők eltávolíthatók, például a kén eltávolítása a világ fejlettebb részén meg is oldódott. Igaz, a kénleválasztók beépítése a szénerőművekbe jelentős többletköltséget jelent, ezért a szegényebb országok nem is élnek ezzel a lehetőséggel.

A savas esők problémája azonban összetettebb. A kénoxidok mellett a nitrogén-oxidok is okoznak savas esőket, a nitrogén azonban nem a szenek szennyezője, hanem a levegő alkotórésze. A nitrogén csak igen magas hőmérsékleten oxidálódik. Látszólag nincs tehát baj, elég ha a szeneket alacsonyabb hőmérsékleten égetjük el, máris megszabadulunk a problémától. Ez nem igaz. Egyrészt ugyanis a hőerőművek hatásfoka annál jobb, minél magasabb hőmérsékleten üzemelnek, másrészt minél magasabb a hőmérséklet, annál tökéletesebb az égés, annál kevésbé okoz problémát a szén tökéletlen égésekor keletkező szén-monoxid erős mérgező hatása. Tehát a nitrogén-oxidok problémája nem kezelhető könnyen.

A széntüzelés legfontosabb problémája azonban a szén elégetésének lényegéből fakad. A szén tökéletes elégetésekor keletkező szén-dioxid látszólag ártalmatlan anyag, kis mennyiségben a szén-dioxid nem is veszélyes. Sajnos azonban nagy mennyiségben keletkezik. A mai szénégetés mennyisége már akkora, hogy a felső légrétegekben jelentős mennyiségű szén-dioxid gyűlik össze. Miért baj ez? Azért, mert a szén-dioxid jobban engedi át a nagyobb energiájú napsugarakat, mint a Napnál hidegebb Föld által kisugárzott kisebb energiájú sugárzást. Ha a Földet érő és az onnan kisugárzott energia egyensúlyban van, akkor a Föld átlaghőmérséklete állandó. Ha a felső légkör széndioxid-tartalma állandó, úgy ez a feltétel teljesül. Ha azonban növekszik a szén-dioxid mennyisége, akkor a hőmérséklet növekszik. Ez a hatás ma már valószínűleg érzékelhető. Ezt nevezik üvegházhatásnak, hiszen az üvegházak üvegfala a szén-dioxidhoz hasonló szerepet játszik, ezért lehet a növénytermesztés szempontjából kedvező, magasabb hőmérsékletet fűtés nélkül elérni. Hasonló jelenség miatt melegszik fel a napon felejtett autónk is. Óvatosan kell fogalmazni, ma a felmelegedés mértéke még igen kicsi. Azonban egyre több jel utal arra, hogy már elértük a mérhető nagyságú felmelegedést. Erre a kérdésre a közeljövőben biztosan választ kapunk.

Miért baj a felmelegedés? Ha megnő a világóceán átlagos hőmérséklete, akkor a sarki jegek egy része elolvad, a szárazföldi jegek (Grönland, Antarktisz) olvadása a tengerszint emelkedésére vezet. A tengerszint néhány méteres emelkedése olyan sűrűn lakott területek elárasztását okozná, mint például Hollandia és Bengália. A magasabb átlaghőmérséklet hatása az ökológiára nem pontosan ismert, de valószínű, hogy a ma domináns fajok életfeltételei romlanának, más fajokéi javulnának, ami a biológiai egyensúly felbomlását vonná maga után. Mindezen hatások közös jellemzője, hogy globális, azaz az egész Földet érintő problémákról van szó. Ezen hatások megszüntetése, kompenzálása alig elképzelhető. A globális problémákat lehetőleg meg kell előzni, mert ha fellépnek, akkor már tehetetlenek vagyunk. Az egyetlen lehetőség a szén elégetésének mérséklése. Az égetés mennyisége csökkenthető, bár igen nehezen. Erre vonatkozóan Kyotóban egyezményt kötöttek a világ legnagyobb szén-dioxid-termelő országai. Az egyezmény betartására azonban egyre kevesebb a remény.

Összegzésképpen megállapíthatjuk, hogy a szén elégetése ma még fontos energiatermelési lehetőség, de ennek jelentősek és beláthatóak a korlátai.

Amint láttuk, a megújuló energiák közül ma egyedül a vízi energia részaránya jelentős a világ villamosenergia-termelésében.

A vízi energia ősidők óta ismert, a vízimalmok és hasonló szerkezetek fontos energiához juttatták az emberiséget már akkor, amikor az energiatermelési lehetőségek még igen korlátozottak voltak. A folyók energiájának kihasználása azonban csak az utóbbi száz évben vált igazán jelentőssé. Ma vannak olyan szerencsés természeti adottságú országok, például Svájc, ahol a vízi energia a villamosenergia-igények közel felét is kielégítheti. A lehetőségeket a földrajzi adottságok határozzák meg. A túlnyomóan sík Magyarország esetében a vízi energia jelentősége nagy sohasem lesz.

A világ energiatermelésében a folyók energiája jelentős, de nem játszik meghatározó szerepet. A természet adta lehetőségeket mára lényegében teljesen kihasználták, sőt a lehetőségek kihasználása nem elhanyagolható környezeti károkat jelentő átalakításokat (elsősorban gátépítést) is igényelt. Ma a világban összesen mintegy 70 GW összteljesítményű vízi erőmű működik, ami az elvileg kihasználható energiának csak töredéke, de a reálisan felhasználható, sűrűn lakott területeket nem veszélyeztetőknek jelentős része. Ma a világ legnagyobb erőművei vízi erőművek, amelyek egyenként több ezer MW teljesítményűek. Üzemeltetési költségeik példaszerűen alacsonyak. Hátrányuk azonban, hogy teljesítményük nem állandó, hanem a folyók vízhozamától függ. Az egyes folyók vízhozama különböző, és majdnem mind jelentős ingadozást mutat. Ezért felhasználásuk alapvetően nem alaperőmű, hanem csúcserőmű. Ezért és a rendelkezésre álló lehetőségek korlátozott volta miatt is a vízi energia szerepe nem lehet meghatározó a világ energiatermelésében.

A vízi energia látszólag tiszta, környezetbarát. A duzzasztógátak mögött elárasztással létrehozott mesterséges tavak nagy mennyiségű növényzet pusztulását eredményezik. A növények pusztulása metánkibocsátással jár, a metán hatása a földi éghajlatra hasonló a szén-dioxidéhoz (ún. klímagáz), sőt a metán okozta üvegházhatás erősebb. Figyelembe kell venni továbbá a gátépítések során felhasznált óriási mennyiségű beton előállítása által okozott környezeti hatásokat (szén-dioxid-termelés stb.) is. A gátak potenciális veszélyforrások. A vízi erőművek építése szintén maradandó ökológiai változásokkal jár, amelyek megítélése ellentmondásos, amint a bős-nagymarosi eset is bizonyítja, jelentős vihart kavarhat.

A teljesség kedvéért meg kell említeni, hogy a vízi energia nemcsak a folyók sajátja, a tengerek energiájának kihasználása (pl. árapályerőmű, tengeráramlások kihasználása, tengeri gátak építése, pl. a gibraltári szorosban) még sokkal nagyobb lehetőségeket rejt, ezek kihasználása egyelőre még a jövő titka, pontos információk erről nem állnak rendelkezésre.

A szélenergia kihasználása ugyanolyan ősi, mint a víz energiájának használata (szélmalom, vitorlázás), a szélenergia intenzívebb kihasználása is az utóbbi évtizedekben kezdődött. A szélerőművek adta lehetőségeket is a földrajzi viszonyok határozzák meg, vannak túlnyomóan szeles és szélcsendes területek. Az erőmű szempontjából fontos, hogy a szélerősség minél állandóbb legyen és ne legyenek túlságosan erős széllökések, mert ezek tönkreteszik a berendezést. Általában tengerparti és sík országokban jók a szélviszonyok, ezért épült különösen sok szélerőmű Dániában és Hollandiában. Ma már Magyarországon is működik egy szélerőmű a Duna-parti Kulcs községben. A szélenergia tiszta, környezetbarát energia, de azért okoz problémákat (pl. zajártalom), továbbá veszélyes a madarakra. A lehetőségek elég szűkre szabottak, ezért a szélenergia szerepe sehol sem jelentős.

A napenergia hasznosítása környezetbarát technológiának tűnik. Mindaddig, amíg ennek az energiának a nagyléptékű hasznosítása meg nem kezdődik, óvatosan kell kezelni ezt a kijelentést is, hiszen a problémák várhatóan azután jelentkeznek. A lehetőségek igen jók (400 W/m²), azt azonban, hogy az elvi maximum mekkora hányadát lehet ésszerű keretek között kihasználni, ma még nem tudhatjuk. A napenergia közvetlen hasznosítása ma jelentéktelen szerepet játszik, szerepe várhatóan növekedni fog.

Az atomenergia viszonylag rövid ideje áll esak az emberiség rendelkezésére. Hasznosításának bevezetése egy páratlanul gyors sikertörténet. A maghasadást 1938-ban fedezte fel Hahn és Strassmann, 1942-ben Fermi megindította az első atomreaktort Chicagóban, amely energiát ugyan még nem termelt, de bizonyította, hogy az energiatermelés elvileg lehetséges. Még alig múlt el a huszadik század első fele (1951), amikor már energiát is termeltek az atomreaktorok.

Az atomenergia hasznosításának története máig már korántsem sikertörténet. A fejlődés a hatvanas, hetvenes években még töretlen volt, ám hamarosan stagnálásba ment át. A hetvenes évek második felében már sokféle, műszaki szempontból általában megalapozatlan kritika érte az atomenergetikát. Ezeket a kritikákat felerősítette az 1979-ben történt atomerőmű-baleset (TMI, lásd később). Az atomenergia megítélése később tovább romlott, különösen a csernobili katasztrófát (1986, lásd alább) követően. Mindezek után az atomenergia részaránya nem nőtt világszerte, de nem is csökkent.

Az atomenergia olyan új energiahordozó, az urán megjelenését eredményezte, amely korábban teljesen haszontalan anyagnak minősült. A világ uránkészletei igen nagyok, még akkor is hosszú időre biztosítják az emberiség energiaellátását, ha csak a ma ésszerű áron kitermelhető készleteket vesszük figyelembe.

Az atomenergia alapvetően környezetbarát. Ez könnyen belátható, ha az egy maghasadásban felszabaduló körülbelül 200 millió elektronvolt energiát hasonlítjuk össze az egy szénatom elégetéséből felszabaduló mintegy 10 elektronvolt energiával. Ebből az arányból következik, hogy az azonos mennyiségű energia termeléséhez az atomerőműben tíz-húsz milliószor kevesebb üzemanyag szükséges, mint a szénerőműben és ugyanez az arány vonatkozik a keletkezett hulladék mennyiségére is. Ez az arány önmagában is nyilvánvalóvá teszi az atomenergia környezetbarát voltát. Az atomerőmű kiégett fűtőelemeit természetesen soha senki sem akarta egyszerűen a környezetbe kibocsátani, ez veszélyességük miatt nem is lenne lehetséges. A szén elégetésének terméke ezzel szemben a környezetbe kerül. Ez lehetséges, és ezt a szenes (vagy olaj-, gáz-) energiatermelés előnyének szokták tekinteni. Az előző részben láttuk azonban, hogy nem az, hiszen a szén-dioxid (a leginkább környezetbarát szenes hulladék) sem közömbös a környezet szempontjából, hanem (legalábbis a mai kibocsátási szinten már) ártalmas. Normálüzemi körülményeket figyelembe véve az atomenergia hatása a környezetre biztosan sokkal kedvezőbb, mint a szén elégetésén alapuló bármely energiatermelésé.

A fent leírt energiafelszabadulási aránynak van még egy további érdekes következménye. Egy szénerőmű több radioaktív anyagot bocsát a környezetébe normálüzemi körülmények között, mint egy atomerőmű. Ez az állítás első hallásra abszurdnak tűnik. Mégsem az, hiszen a legtöbb kőzet tartalmaz kisebb-nagyobb mértékben radioaktív anyagokat (pl. tóriumot, uránt). A kibányászott szenek radioaktív tartalma nem nagy, gyakorlatilag elhanyagolható. Tekintettel azonban arra, hogy a szénerőművek üzemanyag-fogyasztása, mint láttuk, mintegy 10-20 milliószorosa az azonos teljesítményű atomerőművek uránfogyasztásának, és különösen mert az atomerőműben keletkező radioaktív anyagok többsége nem kerül a környezetbe, a szénerőműből viszont igen, ez az arány nem is olyan meglepő.

Az atomenergia ma jelentős energiaforrás, a világ harminc országában alkalmazzák. E harminc között van a világ legtöbb fejlett országa és sok fejlődő gazdaság is. Ezekben az országokban az atomenergia jelentősége különböző, például Franciaország villamos energiájának 75%-át biztosítják atomerőművek, míg az atomenergia részaránya Kínában alig haladja meg az 1%-ot. Az atomenergia részarányának növekedése csak a Távol-Keleten várható. Ma mindössze 37 atomerőművi blokk épül (ebből 20 Ázsiában), ami a 433 üzemelő blokkhoz viszonyítva igen kevés. Az atomenergia alapvetően környezetbarát, lakossági elfogadottsága azonban nem mindenütt megfelelő. Ha ezt a problémát sikerül megoldani, akkor az emberiség energiagondjai az uránkészletek várható kimerüléséig megnyugtatóan megoldottak.

Az atomerőmű normálüzemi körülmények között környezetbarát, de a környezeti hatások értékelésekor nem szabad megfeledkezni az üzemzavarokról és balesetekről, valamint azok lehetséges következményeiről sem. Az atomerőművekben bekövetkezett balesetekkel kapcsolatban sok téves nézet terjedt el. A baleset fogalma sem pontosan tisztázott.

A Nemzetközi Atomenergia Ügynökség által kiadott INES (International Nuclear Event Scale - nemzetközi nukleáris eseményskála) besorolás szerint a biztonságot érintő rendellenességek hét csoportra oszthatóak. A besorolás egyik szempontja a telephelyen kívüli környezeti hatás, a másik a telephelyen belüli hatás, végül figyelembe veszik azt is, volt-e további potenciális veszély, azaz fennállt-e annak a lehetősége, hogy súlyosabb eseményekre is sor kerüljön. Ha egy esemény a fenti szempontok szerint különböző csoportba kerülne, akkor mindig a magasabbat kell figyelembe venni. Az első négy csoport olyan rendellenességeket jelent, amelyek esetében a környezet nem károsodik, azaz nincs telephelyen kívüli hatás. Ez a négy csoport természetesen igen különböző eseményeket jelent. Az első csoportba tartozó esemény neve rendellenesség, viszonylag gyakori (minden erőműben előfordul, egy-két évente egy, esetleg több is), következményei jelentéktelenek. A második csoport eseményeit üzemzavarnak nevezik, ezek már ritkábbak (egy-egy erőmű életében azért biztosan előfordul egy-kettő), a következmények még itt sem jelentősek. A harmadik csoportba tartoznak a súlyos üzemzavarok, melyek anyagi következményei már jelentősek is lehetnek. Ezek szerencsére ritkán fordulnak elő, eddig mintegy húsz ilyen esemény vált közismertté világszerte. A négyes csoport eseményeinek neve baleset, túlnyomórészt telephelyen belüli hatással. Itt már a telephelyen belül személyi sérülés, sőt haláleset is lehet. Az ilyesmi már ritka.

A felső három csopo~2óa tartozó események már a környezetet is károsítják. Ezek már az erőmű szempontjából súlyos események, a környezetre gyakorolt hatásuk azonban igen különböző, ezért is érdemelnek három csoportot. A világon eddig két olyan esemény történt, amely ezekbe a felső csoportokba sorolható. Az első baleset az Egyesült Államokban, Pennsylvaniában történt 1979-ben, ezt nevezik röviden TMI (Three Mile Island) balesetnek, a második a csernobili katasztrófa, amely 1986-ban történt Ukrajnában. A TMI balesetet az ötödik, a csernobili katasztrófát a hetedik csoportba sorolták.

A TMI baleset során a reaktor tönkrement, az anyagi kár igen nagy, a környezetbe kikerült radioaktivitás igen csekély mértékű volt. A balesetnek halálos áldozata nem volt, sőt emberi sérülés sem történt. Ennek a balesetnek a környezetre gyakorolt hatása elhanyagolhatóan csekély volt. A baleset után nagyon sokat javult a reaktorbiztonság világszerte, intenzív kutatások, fejlesztések kezdődtek. Forradalmian megváltozott az atomerőművi operátorok képzése, továbbképzése. Ekkor terjedt el a szimulátorok használata e területen.

A csernobili katasztrófa halálos áldozatokat követelt. A baleset következtében 31 személy meghalt, többségük a radioaktív sugárzás következtében. További 209 személy szenvedett el olyan súlyos besugárzást, amely akut betegséget idézett elő. A balesetnek vannak késői következményei is. A baleset által érintett térségben (Ukrajna, Belorusszia egy része, az erőmű mintegy 30 km-es körzetében) élők között várhatóan megnövekszik bizonyos rosszindulatú daganatos megbetegedések száma. Ennek bizonyos jelei már ma is vannak, továbbiak várhatóak. Az összes többlethalálozás mértékét megbecsülni nem könnyű, pontosan meghatározni lehetetlen. Mérvadó becslések szerint az összes többlethalálozás legalább néhány száz és legfeljebb néhány ezer lehet. Szakértők légből kapottnak minősítik a több százezer áldozatra utaló híreszteléseket. A katasztrófa egyéb, pszichológiai, gazdasági hatása is igen jelentős. A katasztrófa következtében a kibocsátott nagy mennyiségű radioaktív anyag a teljes északi félgömbön szétkenődött, természetesen nem egyenletesen. A radioaktív szennyeződés szinte mindenütt kimutatható volt, a szennyeződés okozta radioaktivitás azonban az erőmű közvetlen környezetét leszámítva sehol sem érte el az egészségre káros mértéket. A katasztrófa által kiváltott pánik azonban áldozatokat követelt világszerte, ezek többsége az Európa több országában végrehajtott indokolatlan abortuszok miatt meg nem született gyermek. A katasztrófát követően joggal ingott meg nagyon sok ember bizalma az atomerőművek biztonságában. Természetesen jogos az az elvárás, hogy a csernobilihoz hasonló katasztrófa soha többé ne következhessen be.

A világban jelenleg 433 atomerőművi blokk (reaktor) működik. Az első blokkokat az ötvenes-hatvanas években helyezték üzembe, zömüket a hetvenes években. Tehát mára több mint 10000 reaktorévnyi üzemeltetési tapasztalata van a világnak. Ehhez mérve két súlyos baleset elfogadhatóan kis szám. Nem elfogadható azonban az, hogy a két súlyos baleset egyike katasztrófa volt. A súlyos balesetek elemzése a csernobili katasztrófa után kezdett világszerte elterjedni, ez a katasztrófa egyetlen pozitív következménye. Ma már sehol a világon nem helyeznek úgy atomerőművet üzembe, hogy azt megelőzően súlyos baleseti elemzéseket ne végeznének, sőt a legtöbb már régen üzemelő erőműre is elvégezték ezeket az elemzéseket. A súlyos balesetek elemzésének eredményétől függően olyan biztonságnövelő intézkedéseket szoktak végrehajtani, amelyek ezen ritka eseményeket vagy még valószínűtlenebbé teszik, vagy az esemény lehetséges következményeit mérséklik. Ilyen átalakítások következtében évről évre javul az atomerőművek biztonsága. Azzal azonban tisztában kell lenni, hogy nulla kockázat nincsen, érdemes viszont kritériumokat megfogalmazni, hogy melyek azok a következmények, amelyek egy adott valószínűségű baleset esetében még elfogadhatóak. Minél valószínűtlenebb egy esemény, annál súlyosabb következményeket lehet megengedni. Az indokolatlan szigorúság nem megengedett, hiszen az indokolhatatlan költségnövekedésre vezetne. Az üzemzavarokra és balesetekre vonatkozó kockázati kritériumok minden országban léteznek, a ritka, súlyos balesetekre vonatkozóak kidolgozása egyes országokban megtörtént, máshol folyik. A kritériumokat jó lenne úgy kialakítani, hogy azokat az érintett lakosság többsége elfogadja, ehhez azonban széles körű és alapos tájékoztatásra van szükség, a kritérium kialakításában nyilván csak az tud részt venni, aki kellően tájékozott.

Természetes a kockázatok elemzésénél nemcsak az atomerőművekben folyó eseményeket, hanem a teljes üzemanyagciklust figyelembe kell venni az urán bányászatától a kiégett fűtőelemek végleges elhelyezéséig vagy újrafeldolgozásáig. Az üzemanyagciklus atomerőművön kívüli szakai problematikusabbak.

Ma az üzemanyagciklus túlnyomórészt nyílt, azaz nincs újrafeldolgozás. Nyílt üzemanyagciklus esetében a fő problémát a nagy aktivitású radioaktív hulladék elhelyezése jelenti. A rövid távú és középtávú elhelyezés mindenütt megnyugtatóan megoldott, a hosszú távú azonban nem. A hosszú távú tárolás is műszakilag biztosan megoldható, a döntés nem csak műszaki kérdéseket vet fel (pl. hol legyen). Zárt üzemanyagciklus esetében a legfőbb baj az, hogy a gyorsreaktorok hiánya miatt az újrafeldolgozás ma gazdaságtalan. További problémát jelent, hogy az újrafeldolgozás felveti a proliferáció (a fegyvertisztaságú nukleáris anyagok nemkívánatos elterjedésének) kérdését is.

Az atomerőművek biztonsága nem vélekedés kérdése, hanem az a következő hat szilárd alapon nyugszik:

A biztonság legalapvetőbb biztosítékát a fizika adja. Egy jól megtervezett atomerőműben mind a hőmérséklet szerinti, mind az üreg szerinti reaktivitástényező negatív, ami azzal jár, hogy ha a teljesítmény bármi okból emelkedik, akkor e tényezők automatikusan csökkentik a teljesítményt. Az ilyen reaktorokban nukleáris robbanás (megszaladás vagy reaktivitásbaleset) nem fordulhat elő. Ma már ilyen a világ minden erőművi reaktora, korábban kivételt képeztek az RBMK (Csernobil-) típusú reaktorok és eleinte a Hanfordban (USA) működő hasonló típusú reaktorok, amelyek biztonsági megfontolásból történő leállítását Teller Ede kezdeményezte. Az RBMK reaktorok átalakítása megtörtént, ma már ezekben sincs pozitív visszacsatolás.

Ha egy rendszert megbízható elemekből - azaz amelyek meghibásodási valószínűsége kicsiny - építünk fel oly módon, hogy egy biztonsági funkció ellátásának elmaradásához egyetlen elem meghibásodása ne legyen elegendő, akkor az a rendszer igen kis valószínűséggel válhat veszélyessé. Ekkor ugyanis feltételezhető, hogy a rendszerelemek meghibásodása független esemény, és így együttes meghibásodásuk valószínűsége a valószínűségek szorzata. Atomerőművek és rendszereik tervezésénél az egyszeres meghibásodás elvét alkalmazzák.

Az egyszeres meghibásodás ellen védett rendszer nem véd a közös okú hibák ellen, azaz ha a rendszerelemek meghibásodása nem független esemény, akkor a rendszer veszélyessé válhat a közös okú (azonos működési elv, elhelyezés, közös gyártó, karbantartó stb.) hibák miatt. A diverzitás elve szerint különböző (diverz) elemeket kell használni, így a közös okú hibák is kizárhatók. A diverzitás elvét is alkalmazzák az atomerőművek és rendszereik tervezésénél.

A sugárzó anyag és a környezet között több gátnak kell lennie. A gyakorlatban atomerőművek esetében a gátak száma három: a fűtőelemek fala, a primer kör fala és a hermetikus tér (konténment) fala.

A kezelői hibák kiküszöbölésére olyan információs rendszert kell létrehozni, ami az ember-gép kapcsolatot emberközpontúvá teszi (a fontosabb ábra legyen jobban látható, ne kelljen felesleges műveleteket végezni stb.). Ezt az elvet is egyre szélesebb körben alkalmazzák atomerőművekben. A veszélyhelyzetekre való felkészítés fontossága is része a fontos felismeréseknek (pl. szimulátorok alkalmazása).

Ma az igen valószínűtlen eseménysorozatokat is elemezni kell, és a kockázat - azaz a bekövetkezés valószínűségének és a hatás mértékének szorzata - alapján kategorizálják az eseményeket, hoznak biztonságnövelő intézkedéseket (biztonságjavító átalakítások).

A paksi atomerőműben 2003. április 10-én súlyos üzemzavar történt, harminc fűtőelem-kazetta megsérült. Az esemény INES szerinti besorolása 3. Az esemény jellemzésére az alábbi hét kérdéskörrel foglalkozunk: előzmények - a bajt a remanens (maradék-) hő okozta - nem sérült meg senki - nem a reaktorban történt - nem volt számottevő kibocsátás - jelentős az anyagi kár - a helyreállítás elhúzódhat.

Az erőmű korábbi üzeme során a gőzfejlesztőkben olyan karbantartási munkákat végeztek, amelyek a személyzet megengedett, de jelentős sugárterhelésével jártak. E terhelés csökkentésére végezték a gőzfejlesztők dekontaminálását. A dekontaminálás káros mellékhatásaként magnetit került a primer körbe, és ennek egy része a fűtőelemeken rakódott le. Lerakódásokat figyeltek meg három blokk esetében, a negyedik blokkon ezért dekontaminálást már nem végeztek. A lerakódás nagy bajt nem okozott, de egyes kazetták hidraulikai ellenállása megnőtt, ezért az egyenlőtlenségek növekedését egyes esetekben csak a reaktorok teljesítményének csökkentésével lehetett elkerülni. A további üzemviteli korlátozások elkerülésére a lerakódásokat meg kellett szüntetni. Ehhez hasonló jelenséget már tapasztaltak más atomerőműben is. Ott a lerakódások kevesebb kazettán jelentkeztek, ezért a problémát a szennyezett kazetták üzemen kívül helyezésével oldották meg. Pakson takarékosabb megoldást választottak: a kazetták megtisztítását. A tisztítóberendezés tervezésével, gyártásával és üzemeltetésével egy külföldi céget bíztak meg. Az első berendezés hét kazetta tisztítására volt alkalmas, arra is csak jelentős hűlési idő (egy év) után. Ez a berendezés elkészült és üzembiztosan működött, azonban ezzel nem lehetett a feladatot időben végrehajtani, ezért egy nagyobb teljesítményű gépet rendeltek ugyanattól a cégtől. Az új berendezés harminc kazetta egyidejű tisztítását tette lehetővé, ráadásul frissen kiégett kazetták tisztítására is alkalmas volt. A berendezéssel próbaképpen megtisztítottak kétszer harminc, hosszabb ideje pihent kazettát. Nem tapasztaltak rendellenességet. Ezután, az erőmű 2-es blokkjának 2003. március 29-i leállítását követően, megtisztítottak háromszor harminc frissen kiégett kazettát. Rendellenességet most sem tapasztaltak. Április 10-én került sor a hatodik tisztítási műveletre. Ekkor lépett fel a súlyos üzemzavar.

A kazetták sérülését azok túlmelegedése okozta. A melegedés forrása a fűtőelem-kazetták remanens (maradék-) hője. Az atomerőmű reaktorában a hőt maghasadás adja. A hasadás következtében radioaktív hasadványmagok keletkeznek, továbbá neutronok. A keletkező energia zömét a hasadási termékek kinetikus energiája adja, ez hasznosul. A teljes energiának mintegy 5-6%-a a hasadási termékek radioaktivitása. Természetesen később ez is hővé alakul, amikor a béta- és gamma-sugárzás elnyelődik. Ha a reaktort leállítjuk, akkor tehát a hő 5-6%-a még termelődik. Ez a hőtermelés természetesen eleinte gyorsan csökken, két hét alatt körülbelül huszadára. Egy-két hete leállított reaktor kazettái tehát még igen jelentős hőt termelnek. A reaktor termikus teljesítménye 1375 MW, a kazetták száma 349, a leállítás pillanatában körülbelül 200 kW egy átlagos kazetta teljesítménye, két héttel később mintegy 10 kW. Április 10-én a tisztítótartályban elhelyezett kazetták összteljesítménye mintegy 240 kW volt, e teljesítmény a mintegy 6 m³ térfogatú tartályban a kazetták jelentős felmelegedését okozta, mert a hő elvitele nem volt biztosított. Hogyan lehet ez? A tisztításnak két lényeges fázisa volt: a mosás, amikor a mosófolyadék nagy sebességű áramlását nagyobb szivattyú biztosította zárt körben, és a várakozás, amikor a hűtővíz áramlását kisebb teljesítményű szivattyú biztosította az akna vizével. A tisztítást követő várakozás ideje nem volt meghatározva. Ez hiba volt. A korábbi esetekben a várakozási idők rövidek (két óra alattiak) voltak, az üzemzavar esetében azonban több óra eltelt, mert a daru más munkát végzett. Mintegy négy óra elteltével radioaktív nemesgázok jelenlétét észlelték a szellőzőrendszerben. Ekkor elrendelték a tisztítótartály fedelének leemelését. A nyitás csak részlegesen sikerült, de a kazetták hűtése innentől kezdve már biztosítva volt. A fedelet csak hat nappal később sikerült leemelni, ekkor lehetett a kazetták sérülésének mértékéről képet kapni, ekkor minősítették az eseményt INES 3-nak. Az esemény után elvégzett számítások szerint a kazetták az elégtelen hűtés miatt felmelegedtek, és így felső részük gőztérbe került a víz elforrása miatt. Így valamivel több mint két óra elteltével elegendően magas hőmérséklet alakult ki ahhoz, hogy a fűtőelemek és a kazetták burkolata rideggé váljon. A sérülést a forró rideg anyagra beáramló hideg víz tette teljessé a tisztítótartály kinyitásakor.

Az erőmű dolgozói közül nem sérült meg senki, sőt az érintett dolgozók által kapott dózisok egyikük esetében sem haladták meg az egészségi korlátot.

Az üzemzavar nem a reaktorban történt, tehát a reaktor nem sérülhetett meg. Az üzemzavar következményeinek felszámolása, azaz a sérült kazetták eltávolítása és a szennyezett felületek dekontaminálása után az érintett blokk nyilván újraindítható lesz.

Az üzemzavar következtében az erőmű környezetébe radioaktív anyagok (elsősorban nemesgázok) kerültek, ezek együttes mennyisége nem érte el az éves kibocsátási korlátot. E kibocsátás nem károsította a környezetet, hiszen konzervatív (pesszimális esetet feltételező) számítások szerint is a környezetben tartózkodó személyek legfeljebb annyi többletdózist kaptak, amennyi félórányi természetes háttérsugárzás következtében éri őket.

A kár alapvetően három részre bontható. Az első a harminc fűtőelem-kazetta elvesztése. A kazetták sérülése további hasznosításukat nyilvánvalóan lehetetlenné teszi. A kárnak ez a része számszerűsíthető legkönnyebben, de pontos adatot itt sem lehet mondani, hiszen a kazetták feladatuk egy részét már teljesítették, így a veszteség kisebb, mint harminc kazetta ára. Az erőmű közleménye szerint ez a kár mintegy fél milliárd forint. A második rész a helyreállítás költsége. Tekintettel arra, hogy ma még nincs pontos helyreállítási terv, ez a költség nehezen becsülhető, az erőmű nyilvánosságra hozott véleménye szerint néhány száz millió forintról van szó, feltehetőleg e költségek egymilliárd forint alatt lesznek. Végül a legnagyobb költséget a kiesett termelés jelenti. Ez a blokk a magyar villamosenergia-termelés csaknem tíz százalékát adta, ennek hosszabb kiesése igen jelentős költséget jelenthet. Az erőmű adatai szerint egy kiesett nap ötven millió forint. A kár becséléséhez tudni kellene, mikor indítható újra a blokk. Ma erről legfeljebb annyit lehet mondani, hogy az év vége előtt biztosan nem, de a következő év vége előtt feltehetőleg igen. E harmadik tétel tehát valószínűleg legalább tízmilliárd forint. Ez igen nagy összeg, mégis túlszárnyalja a képzelet, a sajtóban már olvashattunk havi negyven milliárd forintról szóló, igen túlzó kijelentést is.

Az üzemzavar következményeinek felszámolása nehéz, de minden bizonnyal megvalósítható. A tisztítóberendezés a sérült üzemanyaggal egy mintegy tíz méter mély akna alján helyezkedik el. Ez igen kedvező abból a szempontból, hogy a víz árnyékoló hatása megoldja a sugárvédelmet, de kedvezőtlen a további műveletek szempontjából. Először a sérült üzemanyag pontos állapotáról kell megbízható információt szerezni, majd meg kell tervezni az üzemanyag eltávolításának, elhelyezésének folyamatát. Ezután kerülhet sor a szennyezett területek dekontaminálására. A blokk újraindítása előtt nemcsak a dekontaminálást kell befejezni, hanem a tisztítótartály eltávolításáról is gondoskodni kell. Az aknának ugyanis üresnek kell lennie az üzemeltetés rendje szerint. Ezt az indokolja, hogy minden fűtőelem-mozgatás ezen az aknán keresztül lehetséges csak. Az előző pontban elmondottak szerint a helyreállítás időigényes, és időtartama ma még reálisan nem határozható meg. Meg kell jegyezni, hogy az előző pontban közölt becslések műszaki okokat vesznek csak figyelembe, adminisztratív vagy egyéb okból a helyreállítás még jobban elhúzódhat.

Az egyik legfontosabb tanulság az, hogy a leállított reaktor veszélyesebb a működőnél. A maradékhő miatt ugyanis a fűtőelemek hűtését még a reaktor leállítása után is hosszú ideig biztosítani kell, a rendelkezésre álló biztonsági eszközök viszont leállított reaktor esetében korlátozottak. Ilyenkor ugyanis szükségszerű a fűtőelemek mozgatása, ami egyrészt emberi jelenlétet tételez fel - ami mindig többlethibaforrás -, másrészt a védőgátak (primer kör fala, hermetikus tér fala) nyitását.

Egynél több esemény egyidejű bekövetkezése okozta az üzemzavart. A tisztítótartály tervezésének, megépítésének módja ugyan erősen kifogásolható, de amint láttuk, három esetben a rendszer jól működött éles helyzetben is. Az üzemzavarhoz az is kellett, hogy akkor a daru ne álljon rendelkezésre. Ezért fontos a lehetséges események számbavétele, következményeinek meghatározása, tehát a biztonsági elemzések korrekt és széles körű végrehajtása. Minden új berendezést alaposan elemezni kell a biztonság szempontjából, még akkor is, ha nem a legfontosabbak közé sorolták azt.

Az atomerőművek biztonsága című fejezetnél említett elvek következetes betartása esetén az üzemzavar elkerülhető lett volna. A tisztítótartály nem felelt meg az egyszeres meghibásodás elvének sem, a diverzitás elve egyáltalán fel sem merült. A mélységi védelem elve a leállított reaktoron végzett műveletek esetében szükségszerűen sérül, hiszen a fűtőelemek cseréjéhez a primer kör mindenképpen nyitandó. Az emberi tényező szerepe sem elhanyagolható, a műveletet végzők nem voltak tisztában a várakozási idő hosszának jelentőségével.

Végül meg kell említeni, hogy elég sok túlzó helyzetértékelés ijesztgette a közvéleményt. Ez sajnos elkerülhetetlennek tűnik a korábbi nukleáris problémák tapasztalatai alapján. A korrekt tájékoztatás mindenesetre nagyon fontos, és talán bizonyos mértékig elejét veszi a túlzásoknak.

Az atomerőművek hatékonyak, és ma már kellő tapasztalattal rendelkezve állíthatjuk, hogy hosszú távon is alkalmasak az energiaigények jelentős részének kielégítésére. Az atomenergia környezetbarát, ha kellően biztonságosan működtetik. A biztonságot csak a magas szintű műszaki kultúra garantálhatja. Ezért ennek fenntartása a nukleáris szakma alapvető érdeke. Bármily jól működött is a szakma hosszú éveken át, egyetlen hiba, amely ilyen eseményhez vezet, mint az április 10-i paksi súlyos üzemzavar, megrendítheti a bizalmat. Ezért jelenleg a bizalom visszaszerzése a legfontosabb.