Japońskie elektrownie jądrowe przed trzęsieniem ziemi

W roku 1954 zaczęto tworzyć pierwsze plany japońskiej energetyki jądrowej i rozpoczęto pierwsze badania. Od roku 1956 pracami kieruje Komisja Energii Atomowej, która zdecydowała, że w roku 2030 EJ (elektrownie jądrowe) będą pokrywały od 30% do 40% krajowego zapotrzebowania na energię, a w roku 2050 aż 60%. Wykres poniżej pokazuje, że plan na rok 2030 niemal zrealizowano 20 lat wcześniej w roku 2010.

Udział japońskich EJ w krajowej produkcji energii elektrycznejUdział japońskiej energetyki jądrowej w krajowej produkcji energii elektrycznej w roku 2010 (na podstawie danych IAEA z 22 lutego 2012) 

W roku 2010 całkowita produkcja energii elektrycznej w Japonii wyniosła 956 TWh, z czego elektrownie jądrowe wyprodukowały 279 TWh. Dla uświadomienia sobie potęgi japońskiej energetyki jądrowej warto przypomnieć, że roczna produkcja energii elektrycznej w Polsce to zaledwie 155 TWh.

Produkcja energii elektrycznej w Polsce i w JaponiiJapońskie elektrownie jądrowe produkują 1,8 raza więcej prądu niż wszystkie elektrownie w Polsce

W dniu tragicznego trzęsienia ziemi 11 marca 2011 roku w Japonii działało 17 EJ z 54 reaktorami o statusie operacyjnym. Większość tych reaktorów pracowała, a tylko niektóre były czasowo wyłączone z powodu okresowych przeglądów lub przeładunków paliwa, np. w elektrowni Fukushima i (Fukushima Daiichi) reaktory 5 i 6 czekały na załadunek paliwa, a reaktor 4 był załadowany, ale nie pracował.

Położenie japońskich elektrowni jądrowych - 2011Wszystkie japońskie EJ zbudowano na wybrzeżu

Wszystkie japońskie EJ są zbudowane bezpośrednio nad brzegiem morza i mają własne porty, co umożliwia:

♦ wykorzystanie wody morskiej do chłodzenia reaktorów - rzecz nader istotna przy ograniczonej liczbie zbiorników słodkowodnych w Japonii,

♦ tani i łatwy transport morski świeżego paliwa do elektrowni i zużytego do zakładów przetwórstwa.

Niestety naraża to elektrownie na fale tsunami, których siłę i wysokość - jak pokazało ostatnie trzęsienie ziemi - trudno przewidzieć.
Elektrownia Fukushima Daiichi leży około 5 metrów nad poziomem morza w czasie przypływu, a zabezpieczenia przewidziano na dodatkowe 5 metrów; niestety nadeszła fala ponad 10 metrowa, która zmyła zbiorniki paliwa do awaryjnych dieslowskich generatorów prądu, a same generatory zalała, co przerwało konieczne chłodzenie wygaszonych reaktorów. Zwykłe zasilanie z sieci krajowej ustało wcześniej z powodu zniszczenia linii energetycznych podczas trzęsienia ziemi (zobacz dokładny przebieg zdarzeń).

Większość japońskich reaktorów pracuje od wielu lat, co ma istotne znaczenia dla bezpieczeństwa eksploatacji.

Większość japońskich reaktorów ma po kilkadziesiąt latReaktory w elektrowni Fukushima Daiichi pochodziły z lat siedemdziesiątych ubiegłegłego wieku

Znaczna część japońskich reaktorów to konstrukcje sprzed awarii elektrowni Three Mile Island 28 marca 1979 roku, a dokładne analizy przyczyn tej awarii znacznie wpłynęły na bezpieczeństwo pracy EJ projektowanych i budowanych później.

O wieku japońskich EJ świadczy m. in. średni współczynnik wykorzystania dominujących w Japonii reaktorów BWR (55% wszystkich działających reaktorów), który w roku 2009 wynosił zaledwie 55,5%. Współczynnik wykorzystania to liczba godzin pracy reaktora do liczby godzin w roku. Przerwy w pracy są planowane i wynikają z konieczności kontroli, remontów i przeładunku paliwa.

W najnowszych konstrukcjach współczynnik wykorzystania sięga 90%.

W dniu trzęsienia ziemi w Japonii status operacyjny miały 54 reaktory w 17 elektrowniach jądrowych. Reaktor nr 1 w elektrowni Fukushima-Daiichi, który najbardziej ucierpiał podczas trzęsienia ziemi był prawie najstarszym pracującym reaktorem i miał w tym roku zakończyć pracę. Został włączony do sieci 1970-11-17. Tylko dwa pracujące reaktory były od niego starsze: Tsuruga-1 (1969-11-16) i Miahama-1 (1970-08-08). Zaprojektowała go w latach 60-tych firma General Electric. Jest to reaktor wczesnej II generacji.

Obecnie budowane (również w Japonii) nowe reaktory generacji III i III+ mają skuteczniejsze zabezpieczenia przed trzęsieniami ziemi – np. elektrownia Kashiwazaki-Kariwa (największa elektrownia jądrowa na świecie), która w lipcu 2007 r. wytrzymała bez większych szkód trzęsienie ziemi o sile 7,9 stopnia w skali Richtera.

Począwszy od lat 60-tych EJ są zabezpieczane przed falami tsunami. Niestety fala, która zalała elektrownię Fukushima miała o 9,3 m wyższy poziom (15,0 m vs 5,7 m) niż zakładano w projekcie elektrowni z lat 60-tych. W Japonii każdego roku dochodzi do ok. 1000 trzęsień ziemi (łącznie sejsmografy rejestrują 7500 wstrząsów). Wszystkie budynki i urządzenia przemysłowe – a zwłaszcza elektrownie jądrowe - są projektowane z uwzględnieniem tego zagrożenia. Trzęsienie ziemi z 11 marca 2011 o sile 9 stopni w skali Richtera było najsilniejszym trzęsieniem ziemi w Japonii od 140 lat.

Miejsce: 
Udział japońskich EJ w krajowej produkcji energii elektrycznej
Produkcja energii elektrycznej w Polsce i w Japonii
Położenie japońskich elektrowni jądrowych - 2011
Większość japońskich reaktorów ma po kilkadziesiąt lat