בימת אורח

האסון הגרעיני ביפן - הערכת מצב

מאת פרופ' קלמן אלטמן

מאמר זה נכתב ביום ה', 17 למרץ 2011, במצב כה נזיל והתפתחויות כה דרמטיות, שחייבים לקבוע באיזו נקודת זמן נעשתה הערכת המצב, שעשויה להיות כבר מיושנת בזמן הופעתה בדפוס.

הכותרת הראשית בעיתון 'הארץ' (17.3.2011) היא: "בעולם מעריכים כי יפן איבדה שליטה"(!), בו בזמן שבמאמר אחר בעיתון  נקבע כי ייתכן שאחר הצהריים תחודש חלקית אספקת החשמל לתחנות הכוח הגרעיניות [במיוחד לכור מס' 3 המתודלק בפלוטוניום, שבו הלחץ ממשיך לעלות], ותאפשר הפעלת משאבות לקירור הכורים.

אנו למדים מהעיתון הבריטי 'גארדיאן' הבוקר שרמת הקרינה מכור מספר 3 נשארה ללא שינוי, וכי הדאגה העיקרית מופנית לא לליבת הכור אלא לבריכות הקירור שבהן מאוחסנים מוטות הדלק הישנים שהוחלפו. רמת הרדיואקטיביות במוטות אלה עדיין גבוהה והם ממשיכים בשל כך להתחמם תוך סכנה שהחומר הרדיואקטיבי בתוכם יפרוץ את מעטפות המגן וייפלט לאטמוספרה. קיימת גם דאגה לגבי בריכת הקירור של כור מספר 4 (אחד משלושת הכורים - 4, 5 ו-6 - שנסגרו לצורך תחזוקה עוד לפני רעידת האדמה) שהתרוקנה במידה רבה ממי הקירור שהיו אמורים לכסות את מוטות הדלק. הבוקר חל פיצוץ בכור מספר 2 ויש חשש שמאטם הליבה נפגע.

לפנות ערב הודיעה הסוכנות הבינלאומית לאנרגיה אטומית שהקרינה בכורים התייצבה כנראה אבל המצב עדיין רציני מאד. באותו הזמן הודיעה טפקו, חברת החשמל של טוקיו (האחראית להפעלת הכורים), שהצליחו לחבר כבל כוח חשמלי באורך קילומטר לכורים וינסו מחר לחדש אספקת החשמל להם.

בעימות טלביזיוני אתמול ב"אל-ג'זירה" בין שני מומחים לאנרגיה גרעינית טען האחד בלהט שיש לפרק את כל הכורים הגרעינים שהם ביסודם מסוכנים ובלתי אמינים. השני טען שלא קיים תחליף לאנרגיה גרעינית, וכי הכורים מהדור השלישי הנבנים כיום הם הרבה יותר בטוחים מהכורים בפוקושימה שנבנו לפני ארבעים שנה. [ומה עם הכור בדימונה שלפי מקורות זרים נבנה לפני כ-50 שנה?]

דומני שכל הערכה לגבי המתרחש בפוקושימה תלויה במידה רבה ביחסו של המעריך לשאלת הנחיצות של אנרגיה גרעינית. על כן אין תשובה לשאלה "מה אומרים המומחים?" אם הנך סבור שאין צורך בכורים גרעינים, ואפשר לעבור בהדרגה למקורות אנרגיה מתחדשת כמו רוח, מים, אנרגיית השמש או ביו-דלק (ביו-דיזל משמן דקלים או ביו-אתנול מתירס) אזי מי לעזאזל צריך את הכורים הגרעינים? לעומת זה אם אתה סבור שאין תחליף לאנרגיה גרעינית - שאין אפשרות בעתיד הנראה לעין להחליף את האנרגיה של שריפת דלק מאובנים (פחם, נפט, גז) באנרגיה מתחדשת, אלא באחוזים קטנים, וכי כמות דלק המאובנים תתחיל ממילא לאזול בעתיד הלא רחוק (כמה עשרות שנים); ואם אתה סבור שבינתיים המשך שריפת המאובנים תשחרר לאטמוספרה כמויות אדירות של גזי חממה (בעיקר 2CO) שיגרמו בוודאות לשינוי קטסטרופאלי באקלים כדור הארץ ולמותם של מיליוני בני אדם - אזי השאלה שעומדת על הפרק אינה האם להמשיך לבנות כורים גרעיניים אלא - כיצד להגביר את הבטיחות שלהם. אתייחס בקיצור לשאלות אלו. אתייחס גם לבעיה המטרידה של הפסולת הגרעינית.

פוקושימה - ועתיד האנרגיה הגרעינית בעולם                             

מה תהיה השפעת האסון בפוקושימה על השימוש באנרגיה גרעינית בעולם? בסין הפסיקו זמנית אישור הבנייה של כורים חדשים על מנת שיוכלו לבדוק מחדש את תקני הבטיחות הנדרשים. בגרמניה הקנצלרית, אנגלה מרקל, הזדרזה להכריז על הסגירה (הזמנית) של 7 כורים גרעיניים מיושנים שנבנו לפני 1980 - אם כי משיקולים לא לגמרי שקופים, כפי שנראה בהמשך. ההחלטה של נתניהו לשקול מחדש הקמת תחנת כוח גרעינית בנגב קשור לפוקושימה. התברר שבניית כור בלי טכנולוגיה משוכללת ועדכנית עלולה להיות הרפתקנית ומסוכנת, בפרט שאתה לא חתום על האמנה לאי-הפצת הנשק הגרעיני ונאסר על המדינות הגרעיניות בשל כך להושיט לך עזרה טכנולוגית וייעוץ. הבה נסקור את השימוש באנרגיה גרעינית בעולם כיום.

ב-2006 אחוז החשמל בעולם שהופק מכורים גרעיניים היה כ-15%. כ-66% הופק מדלק מאובנים (פחם, גז ונפט), 16% ממים (תחנות הידרו-חשמליות), 3% מאנרגיה מתחדשת אחרת.

 בארה"ב כ-20% מהחשמל הופק מאנרגיה גרעינית, ובניית כורים נוספים רבים מתוכננת בשל הלחץ לצמצם, ולו במקצת, את פליטת גזי חממה שנוצרים בשריפת דלק מאובנים.

בצרפת 78% מהחשמל נוצר בכורים גרעיניים, 11% בתחנות הידרו-חשמליות, 1% מטורבינות רוח.

המצב בגרמניה מעניין. חלקה של האנרגיה הגרעינית הוא כ-25%, פחם וגז כ- 68%. בשנת 2009 6.5% מהתפוקה היה מטורבינות רוח שהוצבו על שטח רב באזורי ההרים ובים הצפוני ליד החופים, המשופעים ברוחות ערות ברוב ימות השנה. עד 2020 אמורה התפוקה ממקור זה להיות מוכפלת. זאת תוכנית למופת לצמצום פליטת גזי החממה, הלא כן? כולם בגרמניה דנים בצורך לשמור על האקלים. כולם, זאת אומרת, מלבד חֶברות האנרגיה. מרקל הודיעה על כוונתה לפרק בהדרגה את הכורים הגרעיניים, והיא נותנת גיבוי מלא לתוכניות חברות האנרגיה לבנות במקומם עשרות תחנות פחם חדשות שיהפכו את גרמניה למקור העיקרי באירופה לפליטת גזי חממה.

כ-80% מהחשמל בסין מופק מפחם, 15% מתחנות הידרו-חשמליות ו-1.3% מאנרגיה גרעינית. היא עברה את ארה"ב לא מזמן בתור המדינה הפולטת הכי הרבה גזי חממה בעולם. ההסתמכות הרבה על שריפת פחם כמקור האנרגיה גרמה לזיהום אויר רב. ההפסד הכלכלי מזיהום זה מוערך כ-6% מהתל"ג. מצב חמור זה דרבן כנראה את הממשלה הסינית להתחיל בפיתוח מזורז של אנרגיה גרעינית. לסין יש כרגע 13 תחנות כוח גרעיניות המפיקות חשמל, ו-25 נמצאות בבנייה, כולן מהדור השלישי, בהן משתמשים בכוח הכובד ולא במכונות דיזל, להכניס מי הקירור לכורים. הכורים החדשים אמורים להגדיל את ייצור האנרגיה הגרעינית פי שש עד 2020, ולאחר מכן פי שלוש או ארבע עד 2030. חלקם יהיו מהדור הרביעי (מוסבר בהמשך) האמורים לפתור בין השאר את בעיית הפסולת הגרעינית. רוב הכורים הנבנים כעת בעולם הם סיניים.

והסיכום הוא שהעולם עובר בצורה בלתי נמנעת לייצור חשמל מאנרגיה גרעינית. השאלה איננה האם זה מוצא חן בעינינו, אלא מה יש לעשות על מנת לפתור את בעיות הבטיחות והפסולת הגרעינית. הלקח מפוקושימה הוא שהבטיחות בכורים הישנים אינה מספקת, ובסופו של דבר לא יהיה מנוס מלהחליפם. 

שאלות הבטיחות והפסולת הגרעינית- כורים מדור שלישי ורביעי

רוב הכורים הפועלים בעולם היום שייכים לדור השני שנבנו מאז שנות ה-70. הבעיה העיקרית בכורים היתה, ונשארת, בעיית הקירור. עצם ייעודם של הכורים הוא ליצור חום בליבת הכור שמטרתו להרתיח מים, באופן ישיר או עקיף, ואֵדי המים מפעילים טורבינות ויוצרים חשמל. אם מסיבה כלשהי נפסקת זרימת נוזל הקירור אל ליבת הכור, מופסקת באופן אוטומטי ריאקצית השרשרת בליבה והכור "נסגר". כך היה בצ'רנוביל וכך היה בפוקושימה. הבעיות מתחילות לאחר סגירת הכור. בתוך מוטות הדלק בליבה נמצאים כל תוצרי הביקוע הרדיו-אקטיביים, ואלה ממשיכים להתחמם בגין התפרקותם. אם משום מה זרם הקירור אינו פועל, מוטות הליבה ימשיכו להתחמם עד להתכתם, ובהמשך לפריצת מאטם הליבה כאשר החומר הרדיואקטיבי משתחרר לאטמוספרה. כך היה בצ'רנוביל. אם יש מי קירור בתוך הליבה אבל בכמות בלתי מספקת, יתחממו עוד יותר אדי המיםויגבר לחצם, תוך פירוק למימן וחמצן. יהיה הכרח לשחרר את הלחץ בליבה דרך שסתומי הבטיחות, והמימן שייצא יתפוצץ (פיצוץ כימי 'בלבד') תוך הריסת המבנים בסביבה. כך היה בפוקושימה.

האמינות של מערכות הקירור שופרו בהרבה בכור מדור שלישי שנבנה לראשונה ביפן ב-1996, ובצורה משופרת לאחר מכן בפינלנד, קנדה, צרפת וארה"ב. מערכת הקירור היא "פסיבית", ואינה תלויה בגנראטורים חשמליים חיצוניים ובמעורבותם של בני אדם. הדגמים הראשונים של חברות שונות נבחנו בסין, והדגם שנבחר היה אמריקאי. בניית שתי יחידות החלה ב-2008, ובניית שש יחידות נוספות תוכננה להסתיים ב-2015. סין מתכננת בניית עוד 100(!) כורים עד 2020.

ב-2010 סין הפעילה כור ניסיוני מהדור הרביעי. במודלים קודמים נוצל רק האיזוטופ אורניום 235 (235 U) הנמצא בטבע בשכיחות של 0.7%, כלומר, נוצל רק חלק אחד מתוך מאה וארבעים מהאורניום, ונותרו הרים של אורניום מדולל ללא שימוש מלבד כקליעים נגד טנקים. בדור הרביעי מנצלים 60% מהאורניום (כמעט פי 100) ואין צורך לבצע שיפוץ כללי אלא אחרי 60 שנה (לעומת 40 שנה בדור השני).

אבל פריצת הדרך הגדולה תתחיל כנראה עם פיתוח כורים מדור רביעי המתודלקים בתוריום (thorium 233) במקום אורניום, ובסין התחילו השנה בפרויקט לחקור ולפתח את הטכנולוגיה הזאת. מלבד היתרונות הרבים הצפויים לה, טכנולוגיה זאת צפויה לפתור את בעיית הפסולת הגרעינית. אסביר. הפסולות הגרעינית מורכבת בעיקר מתוצרי הביקוע הרדיואקטיביים של אורניום בתוך מוטות הדלק בליבה. לתוצרים אלה יש זמן מחצית חיים של 30 שנה בערך או פחות (כלומר, תוך 30 שנה מתפרק מחצית החומר הרדיואקטיבי, אחרי ששים שנה נשאר רק רבע, אחרי 200 שנה, שזה זמן קצר בקנה מדה גיאולוגי, לא נשאר כמעט כלום. על כן אין מניעה לקבור פסולת כזאת, וחסל. הבעיה היא שיש במוטות אלה גם אלמנטים רדיואקטיביים כבדים כמו פלוטוניום, שזמן מחצית החיים שלו הוא 23 אלף שנה, והוא מסרטן ומסוכן מאד. (לא קיים סף תחתון שמתחתו אפשר לומר שאין סכנה אם הוא נספג בריאות.) הפלוטוניום נוצר כתוצאה של בליעת נויטרונים ע"י האורניום בכור. אם הדלק הגרעיני הוא תוריום במקום אורניום לא נוצר פלוטוניום, או חומר מסוכן אחר.

 וזה כל הסיפור. יש סיכוי גדול שהאנרגיה הגרעינית תחליף את הפחם כמקור אנרגיה עיקרית, ובכך תיפתר בעיית גזי החממה ואסון האקלים.