2023. augusztus 19-én 8:43-kor egy 1,7-es magnitúdójú Békés vármegyei földrengéssel olyan eseménysor kezdődött el, ami hazánkban teljesen szokatlan. Az első, kis rengést követően 30 perccel később, majd újabb 3 perccel később egy 4,0 és egy 4,1 magnitúdójú rengés is kipattant, amelyeket már nem csak a műszerek, hanem sok ember is érzékelt. Helyi beszámolók szerint voltak, akik kiszaladtak házukból, és számos megfigyelő kamera is rögzítette a rengéseket.

Önmagában a földrengés nagysága nem lenne szokatlan, mert 4 körüli magnitúdójú földrengések évtizedenként néhányszor előfordulnak hazánkban is. De ha megnézzük az alábbi térképet, akkor láthatjuk, hogy a Szarvas-Kondoros-Mezőberény-Gyomaendrőd települések által bezárt négyszögben egy hét alatt nagyon nagy számú, összesen 99 darab földrengés pattant ki.

1. ábra: Az elmúlt 8 napban Kondoros környékén kipattan 99 darab földrengés epicentrumainak felhője a www.foldrenges.hu térképe alapján

Ez a közel 100 darab, felhőszerűen elhelyezkedő, rövid idő alatt kipattanó földrengés nem tipikus hazánkban.
Az is furcsa, hogy a http://www.foldrenges.hu/plotfiles/lista.html oldalon elérhető lista szerint a rengések kis mélységben, 6-8-10, illetve 20 km közötti mélységben pattantak ki.

Az elmúlt napokban voltak politikai szereplők, akik egyből a paksi telephely biztonságát kérdőjelezték meg, de le kell szögezni, hogy a Kondoros környéki rengéseknek nincs relevanciája a paksi telephely földrengésbiztonsága tekintetében. Ezek a rengések nem olyan földtani szerkezet mentén pattantak ki, ami miatt a légvonalban mintegy 150 km-re lévő paksi telephely megrázottságában új adat vagy információ keletkezett volna. Nem adnak semmi olyan új információt, ami akár az adatok, akár a módszerek tekintetében a paksi telephely földrengés-veszélyeztetettségi elemzéseinek felülvizsgálatát tenné szükségessé.

Sokkal inkább az a kérdés merül fel, hogy a nagy számú, felhőszerűen elhelyezkedő földrengés epicentrum sokaság nem emberi tevékenység eredménye-e?

Békés vármegyében több olyan dolog is zajlik, ami emberi tevékenység által indukált földrengéshez vezethet.

Egyrészről folyik a Corvinus projekt, amiben a cél a hazai szénhidrogén kitermelés fokozása. A projektben ebben a régióban, a földrengés epicentrumoktól észak-keleti irányban végeznek kutatásokat, és szeretnének földgáztermelő kutakat fúrni, majd üzembe venni. A hírek szerint a kutak mélysége akár 4 km is lehet. Az új módszerek szerint manapság sokszor a mélységi rétegek repesztésével igyekeznek fokozni a kihozatalt. Nem tudom, ilyen technológiát alkalmaznak-e vagy terveznek-e alkalmazni a Corvinus projektben, de a dolog mindenképpen vizsgálandó, hiszen a nemzetközi gyakorlat szerint pont ilyen felhőszerű földrengés-eloszlást képes generálni a szénhidrogén-kutatás és kitermelés. Mind az USA-ban, mind Nyugat-Európában számos példa volt erre az elmúlt időszakban.

A másik potenciális lehetőség, amivel érdemben foglalkozni kell, hogy több geotermikus energia projekt létesült vagy van éppen tervben a térségben. Békéscsabán fűtőmű létesül. Mezőberényben 2011-2012-ben geotermikus erőmű projektet valósítottak meg, ami ráadásul olyan technológián alapul, ami a világ más pontjain bizonyítottan hozzájárult indukált földrengések kiváltásához.

Az itt alkalmazott technológiánál az okozza a kihívást, hogy két, egymástól távoli kútra van alapozva: az egyikben lepréselik a hőközlő folyadékot a mélyebb rétegekbe, majd a másik kútból kiveszik a közeget, amely a mélyben lévő rétegeken áthaladva felveszi az ottani kőzet hőtartalmának egy részét, és a felszínen lévő technológiában ezt a hőt hasznosítjuk. Mivel kulcskérdés, hogy a folyadék az egyik kúttól a másik kútig el tudjon áramolni lent a mélyrétegekben, ilyenkor szoktak rétegrepesztést alkalmazni. Másrészről a nagy nyomással mélybe préselt folyadék képes a mélyben lévő törésvonalak mentén mozgást kiváltani, hiszen a nagy nyomású folyadék úgy működik, mint egy siklócsapágyban a kenőanyag: csökkenti a súrlódó rétegek közötti súrlódási ellenállást. Ez egy törésvonal mentén indukált, tehát az emberi beavatkozás által kiváltott földrengésekhez vezethet.

Az egyik leghíresebb, az irodalomban jól dokumentált eset a svájci Bázelben történt. Ott a 2000-es évek elején elkezdtek egy ún. „hot dry rock” geotermikus projektet megvalósítani. A várost 1356-ban lerombolta egy nagy, 6,5-es magnitúdójú földrengés, ezért nagyon körültekintően, szeizmikus méréseket célzottan telepítve kezdték meg a geotermikus rendszer kiépítését. 2006 decemberében, 6 nappal azután, hogy megkezdődött az erőmű működéséhez szükséges folyadék mélyrétegekbe való injektálása, kipattant egy 2,9-es magnitúdójú földrengés, amelyet követően a geotermikus rendszer üzemeltetését felfüggesztették. Később úgy döntöttek, hogy soha nem is veszik azt üzembe. Az injektálás megindítását követő 4 hónapban összesen 13.500 darab kisebb földrengést regisztráltak, melyek közül a 200 legnagyobb 0,7 és 3,4-es magnitúdó közötti volt. Hangsúlyoznom kell, hogy a bázeli és a Békés vármegyei geológiai környezet nagyon eltérő, az épített környezet is nagyon más, ezért a számokat nem szabad direktben összehasonlítani, de az eset jól mutatja, hogy a Kondoros környéki szeizmológiai eseményeket komolyan kell venni, és a geológus, geofizikus szakembereknek válaszolniuk kell a felvetődött kérdésekre.

A 99 földrengésből álló földrengésfelhő azért is kell, hogy figyelmeztető jel legyen, mert hazánk éppen most tervez – energiastratégiai szempontból nagyon helyesen, a földgázimport-függőség csökkentése érdekében – egy nagyobb ívű geotermikusenergia-programot megvalósítani. A geotermikus energia hasznosításának pedig az egyik fontos környezeti következménye a szeizmológiai kockázatok növekedése. Ezt vizsgálni és kezelni szükséges, mert számos projektet ismerünk a világban, amelyek a szeizmológiai következmények hatására meghiúsultak.

A kérdés komoly, vizsgálatot és intézkedéseket igényel. Az intézkedések között említeném azt is, hogy a Békés vármegyei események a magyarországi aktív törésvonalak felülvizsgálatát is megkövetelik. Az alábbi linken elérhető, 2023-as szeizmológiai térképen a Kondoros környéki területen egy szaggatottvonal "potenciális aktív" törésvonalat jelöl. A nagy számú földrengés alapján ez aligha maradhat a potenciálisan aktív kategóriában, hiszen a jelenkori aktivitásához az elmúlt napokban vitathatatlan bizonyítékokat kaptunk.

Jelen blogbejegyzés szerkesztett formában megjelent a portfolio.hu-n is.

Az elmúlt napokban sokat foglalkozott a nemzetközi sajtó a fukusimai atomerőmű hulladékvíz-kezelési terveivel, a tríciummal szennyezett víz óceáni kibocsátásával. Raffael Grossi, a Nemzetközi Atomenergia Ügynökség (NAÜ) főigazgatója Japánba, majd a csendes-óceáni térség több országába látogatott (többek között Dél-Koreába és Új-Zélandra), és a NAÜ egy újabb, immár 5. szakmai jelentést adott ki az ún. ALPS (Advanced Liquid Processing System) technológiával kezelt vízzel kapcsolatos kérdésekről (IAEA Review of Safety Related Aspects of Handling ALPS-Treated Water at TEPCO’s Fukushima Daiichi Nuclear Power Station, Report 5: Review Mission to NRA (January 2023)). Ahogy az idézett tanulmány címéből is látszik, a NAÜ felülvizsgálati missziója nem most járt a japán nukleáris biztonsági hatóságnál, hanem még 2023 januárjában. Ami miatt most kapott figyelmet, hogy mostanra készült el a NAÜ jelentés végleges változata, és valójában ezt bemutatni utazott a NAÜ főigazgatója a térségbe.

A NAÜ munkájára óriási szükség van itt (is), mert mind Japánban, mind a régióban (illetve tulajdonképpen az egész világon) rengeteg kérdés merült fel azzal a hulladékkezelési tervvel kapcsolatban, amit a japán kormány még 2021 elején ismertetett. Mivel a terv nagyon nagy mennyiségű (1,3 millió m3), radioaktivitással szennyezett víz tengerbe való kibocsátásának koncepcióját tartalmazza, ráadásul egy 30 éves időszakon keresztül elosztva, ezért azt rengeteg kritika érte az elmúlt 2 évben (a technológia lényegét ld. később).

Fontos már ezen a ponton rögzíteni, hogy a NAÜ nem engedélyező hatóság, a NAÜ nem hagyhatja jóvá vagy tilthatja be ezeket a terveket. A nukleáris biztonság és a környezetbiztonság mindenhol nemzetállami hatáskör, ebben az esetben a japán nukleáris biztonsági hatóságnak (NRA) kell a terveket jóváhagynia, és majd a későbbiekben az engedélyezett tervek szabályos végrehajtását ellenőriznie. A NAÜ nem vehet és nem is vesz át hatáskört a japán hatóságtól. A NAÜ szerepe az, hogy az engedélyezési eljárást, az abban engedélyezésre kerülő műszaki és adminisztratív megoldásokat tudja összevetni a NAÜ követelményeivel és a nemzetközi jógyakorlatokkal, illetve független felülvizsgálatot tud nyújtani, továbbá az eredményeket a nemzetközi szakma és a laikus közönség, valamint a kormányok elé tárva nagyfokú transzparenciát tud biztosítani.

Honnan és miért van szennyezett víz a Fukusima I. atomerőműben?

2011. március 11-én hatalmas, 9-es magnitúdójú földrengés rázta meg Japán keleti partvidékét. A földrengés hatására rengeteg épület, út, híd, vasútvonal rongálódott meg, és az ország északi részén összeomlott a villamos hálózat. Ahogy automatikusan megálltak a nyílt pályán a japán nagy sebességű vonatok, ugyanúgy az atomerőművek is automatikusan leálltak az érintett területeken, de távvezetéki oszlopok tömege dőlt le, így a villamos hálózat összeomlott, az áramszolgáltatás időlegesen nagyon sok helyen megszűnt. Így történt ez a Fukushima Daiichi (Fukusima I.) atomerőműben is. A földrengés ugyan okozott károkat, de az erőmű lehűtése rendben zajlott, külső villamosenergia-ellátás híján az üzemzavari dízelgenerátorok látták el ezt a fontos funkciót.

Mintegy 45 perccel a földrengés után azonban hatalmas cunami érte el az érintett partvidéket. Az egyes helyeken 30 méter magas árhullámra a Fukusima I. atomerőmű nem volt felkészülve. A cunami tönkretette az erőmű hűtése szempontjából létfontosságú tengerpari vízkivételi műveket (LUHS, vagyis Loss of Ultimate Heat Sink típusú baleseti helyzet jött létre – azaz az óceán vizét nem lehetett az erőmű hűtésére használni), mechanikailag károsodtak a dízelgenerátorok is, valamint az épületek aljában lévő tartalék akkumulátor telepek is víz alá kerültek (ún. SBO, Station Black-Out súlyos baleseti helyzet alakult ki – azaz az üzemzavari rendszerek sem kaptak villamos betáplálást), így az erőmű nem csak hűtővíz, hanem üzemzavari áramellátás nélkül is maradt (LUHS és SBO kombinációja, egy rendkívül komplex baleseti helyzet alakult ki, amelyre korábban jellemzően nem méretezték az atomerőműveket). Ennek következtében a reaktorok hűtése ellehetetlenült, és üzemanyag-, majd nagy léptékű zónasérülés következett be az 1., 2. és 3. reaktorban, és az üzemanyag túlhevüléséből származó hidrogéngáz felrobbanása az épületek szerkezetét, valamint gépészeti rendszereiket is jelentősen megrongálta. Egy olyan nem tervezett állapot jött létre, amelyben a reaktorok hűtése a tervezett, jól megszokott módon nem lehetséges, és a normál hűtési módot nem tudták azóta sem helyreállítani.

1. ábra: A Fukusima I. atomerőmű telephelye a Google Maps műholdképén; a kép közepén és alsó felén jól látható a hulladékvizet tároló tartályok hatalmas tömege (forrás: Google Maps)

2. ábra: A szennyezett víz keletkezése és kezelésének alapelvi sémája (forrás: TEPCO [5])

Egy atomerőműben mindig zárt rendszerű hűtést alkalmazunk a reaktorok hűtésére (zárt technológiai körökben keringetett vizet alkalmazunk, ami nem jut ki a környezetbe), ez azonban itt a reaktorokban bekövetkezett sérülések miatt lehetetlenné vált. 2011 óta, vagyis most már 12 éve nyílt ciklusú hűtést alkalmaznak, ami azt jelenti, hogy vizet fecskendeznek be a reaktorokba, amely a sérült szerkezeten átfolyva a reaktorépületek aljában gyűlik össze, ahonnan ki kell szivattyúzni. De nem csak a szándékosan betáplált hűtővíz, hanem a sérült tetőkön behulló csapadék és az épületbe befolyó talajvíz is érintkezik a radioaktivitással szennyezett hűtővízzel (ld. a 2. ábrán). Ez jelenleg összességében napi kb. 90-100 m3 szennyezett víz keletkezését jelenti, de ez az érték korábban magasabb volt. Mivel a hűtés nem zárt rendszerben történik, ezt a vizet el kell valahova helyezni, hiszen a környezetbe azzal a szennyezőanyag-tartalommal, amivel rendelkezik, nem lehet kibocsátani.

Ez a helyzet vezetett el mára oda, hogy a telephelyet tele kellett pakolni nagy, egyenként kb. 1300 m3 tárolókapacitású tartályokkal. Összesen 1000 darab ilyen nagy kapacitású tartály van a telephelyen (ld. az 1. ábrán), amelyekben ezt a vizet tárolják, majd szűrik, kezelik, de a szűrés után hátramaradt vizet is gyűjteni és tárolni kell. Összesen jelenleg 1,33 millió m3 szennyezett víz van tartályokban, a teljes tartálypark befogadó térfogata 1,37 millió m3, tehát lassan kifutnak a tárolókapacitásokból.

Ha nem intézkednének, 2024-ben a tartálypark megtelne, és nem tudnák tovább a reaktorok hűtése során keletkező hulladékvizet hová tenni, ráadásul a rengeteg tartály és az azokban tárolt víz akadályozza az erőmű tervezett leszerelését is. Azért sem tartható a mostanra kialakult helyzet, mert a területet a jövőben esetlegesen érintő természeti veszélyek (pl. egy extrém monszun, vagy újabb jelentős földrengés, esetleg cunami) azzal fenyegetnek, hogy a tartályok megsérülhetnek, és a tartalmuk kontrollálatlanul kerül a tengerbe.

Az erőművet üzemeltető TEPCO több lehetőséget is megvizsgált, és a lentebb leírt megoldás mutatkozott a legjobbnak, így végül erre kértek engedélyt a japán kormánytól, amelyet az megadott.

Tekintsük át a jelenleg alkalmazott technológiát!

A hulladékvizet az épületekből kiszivattyúzzák, ahonnan egy tartályba kerül és ott átmenetileg tárolják. Ezt követően eltávolítják belőle a két legfontosabb szennyezőt, a cézium-137 és a stroncium-90 izotópokat. Ezek nagy mennyiségben vannak jelen a vízben, nagy az aktivitásuk és nagy energiájú, a sejteket károsító sugárzást bocsátanak ki, így a kezdetektől fontos volt ezek kiszűrése.

Ezt követően a hulladékvizet az ALPS technológiába vezetik, ami az előző tisztítási lépés után a vízben még benne maradt további 60 izotópot távolítja el a vízből. Mindez azt jelenti, hogy a vízből – a tríciumot (hidrogén-3) és a szén-14 izotópot leszámítva – gyakorlatilag minden más izotópot kivonnak. Az engedélyes TEPCO számára előírás, hogy a kibocsátandó vízben ne csak az egyes izotópok aktivitáskoncentrációját csökkentse az adott izotópra vonatkozó határérték alá (ld. a határértékeket lásd a 3. ábra táblázatában), hanem a 62 izotópra (egy itt nem részletezett arányszám formájában) együttes aktivitáskoncentráció határérték is meg van adva, amit be kell tartaniuk. Ez biztosítani tudja, hogy a szennyezett vizet befogadó óceán mint biológiai természetes közeg korlátozott terhelést kapjon, és nem várható, hogy az élő szervezetekben számottevő radioaktívanyagkoncentráció-növekedés következne be a kibocsátás következtében.

3. ábra: A hatósági határértékek a tisztítórendszerrel kivont 62 izotópra, valamint a tríciumra és a C-14-re (Forrás: TEPCO [5]) A Bq/liter az aktivitáskoncentráció mértékegysége; azt fejezi ki, hogy hány radioaktív bomlás történik az adott mennyiség anyagban. Az 1500 Bq/liter 1500 radioaktív bomlást jelent másodpercenként 1 liter vízben.

Mi a trícium, mi a jelentősége és miért nem lehet eltávolítani a vízből?

A trícium a hidrogén egyik nehéz izotópja. Amíg a leggyakoribb könnyű hidrogén atommagjában 1 darab proton található csak, a trícium atommagjában a proton mellett két darab neutron is található, így a trícium rendszáma 1, tömegszáma 3.

A trícium a természetben folyamatosan megtalálható, a kozmikus sugárzásból származó részecskéknek a magaslégkörben lévő nitrogénnel való magreakciójából folyamatosan keletkezik. Felezési ideje 12,3 év, így a kozmikus sugárzásból származó keletkezés és a radioaktív bomlásból származó fogyás kialakít a természetben egy egyensúlyi trícium koncentrációt. A légköri koncentrációját a kísérleti atombomba robbantások jelentősen megnövelték.

Sugárvédelmi szempontból a trícium a kevéssé veszélyes radioaktív izotópok közé tartozik: lágybéta sugárzó, azaz nagyon kis energiájú béta részecskéket bocsát ki. A trícium bomlása során kibocsátott béta részecske levegőben haladva már 5-6 mm vastag levegőrétegben, vagy akár egy papírlapban elnyelődik. Már a bőr külső rétegén fennakad, így külső sugárforrásként dozimetriai jelentősége elhanyagolható.

Tríciumot tartalmazó étel vagy ital elfogyasztásával azonban bekerülhet a szervezetbe, ahol a bőr védőhatása már nem érvényesül. Ugyanakkor a kis energiájú béta sugárzása okán nagyon kicsi a sejtroncsoló képessége. Fontos tulajdonsága, hogy a trícium nem akkumulálódik az élő szervezetekben. Míg pl. a jódot a pajzsmirigy összegyűjti és felhalmozza, addig a tríciumot sem az emberi szervezet, sem annak szervei nem gyűjtik össze. A trícium biológiai felezési ideje az emberi szervezetben egy-két hét (szemben a 12,3 éves fizikai felezési idővel), ami azt jelenti, hogy a felvett tríciumot a szervezet – javarészt a vizelettel együtt – gyorsan kiüríti. Ez jelentősen csökkenti a tríciumtól elszenvedhető dózist. Ezért az ivóvíz megengedhető trícium aktivitáskoncentrációja sok országban 1500 Bq/liter, de van olyan hely, ahol ez a határérték 10.000 Bq/liter.

Atomreaktorokban folyamatosan keletkezik trícium. Nyomottvizes reaktorokban elsősorban a neutronok elnyelésére alkalmazott bórból, vagy a vízkezelésre használt lítiumból neutronelnyelés által kiváltott magreakcióban. Több trícium keletkezik a nehézvíz moderálású, ún. CANDU reaktorokban, amelyek moderátora a hidrogén másik nehéz izotópját, a kettes tömegszámú deutériumot tartalmazó víz. Ezekben a reaktorokban elsősorban deutériumból keletkezik trícium neutron befogással. A kiégett üzemanyagok feldolgozása, reprocesszálása is nagyobb trícium forrás.

A trícium kezelésének nehézsége az, hogy a trícium ugyanolyan vízmolekulában található, mint a H2O, és a vízből a tríciumos vízmolekulákat nagyon komplikált kiszűrni. Ez nem lehetetlen, a fent említett CANDU reaktorok esetében évente kb. 2000 tonna hűtővíz feldolgozására képesek, és abból el tudják távolítani a tríciumot, de itt a Fukusima I. esetében még sokkal hígabb trícium–víz keverékről van szó. Ebből az 1,3 millió m3 vízből a trícium eltávolítása túl drága lenne és túl sok időt venne igénybe.

A kibocsátás tervezett folyamata

Az ALPS által kezelt víz nem teljesen egységes, az összetétele függ a származási idejétől, kezelésének időpontjától, az akkori ALPS technológia tulajdonságaitól (az is fejlődött idő közben). Emiatt a kibocsátás előtt egy újabb ALPS tisztításon (szekunder ALPS kezelés) fog átesni minden olyan víztömeg, amit kibocsátásra előkészítenek. Ennek a kibocsátási folyamatnak a lebonyolítására a TEPCO egy külön tartálycsoportot fog elkülöníteni, amely 3x10 darab tartályból fog állni. Ezek között rotációs elven váltogatni fogják a megvalósítandó funkciót, amit a 4. és 5. ábra szemléltet:

1. ALPS technológiából érkező víz fogadása
2. Víz tárolása mindaddig, amíg elemzésének eredményeire, összetételének igazolására várnak
3. Azon víz tárolása, ami készen áll a kibocsátásra (nyilván a kibocsátás lassan, folyamatosan, hígítva fog történni, ezért van szükség a 3. tartálycsoportra).

A tartálypark a telephelyen, a tengerszint felett található. A kibocsátásra szánt vizet le fogják szivattyúzni tengerszintre, ahol az 5. blokki vízkivételi műnél kivett tengervízzel fogják keverni egy aknában, amely keveréket azután egy tenger alatti vezetéken fogják kiszivattyúzni egy, a tengerfenékre telepített cső segítségével, 1 km távolságra a tengerparttól. A kibocsátás helye már most is halászattól eltiltott területen található.

4. ábra: A szennyezett víz kibocsátásához használt rendszerek (forrás: TEPCO [5])

A trícium kibocsátási limitje a műveletek során 22 TBq évente, ami megegyezik a Fukusimai Atomerőmű baleset előtti normál üzemi, éves kibocsátásával. (Az atomerőművek normál üzemük során technológiájukból adódóan kis mennyiségű gáznemű és folyékony radioaktív anyagot bocsátanak ki, ez azonban szigorúan szabályozott és ellenőrzött - a kibocsátási korlátokat úgy választják meg, hogy a lakosság egészségére káros hatás nagy biztonsággal elkerülhető legyen.) Tehát a baleseti helyzet felszámolása ellenére nem kívánnak rendkívüli, üzemzavari kibocsátási korlátot alkalmazni, az ALPS technológiával kezet víz kibocsátása a normál üzemi határértékek mentén fog megtörténni. A tríciumra vonatkozó teljes éves kibocsátási határérték mellett a kibocsátási aktivitás-koncentrációra is alkalmaznak korlátozást, ami 1500 Bq/liter trícium koncentráció a kibocsátott vízben. Ez sok országban az ivóvíz trícium aktivitáskoncentráció korlátja. Ezzel az ivóvízre vonatkozó határértékkel azonos koncentrációval kerül majd ki a víz a tengerbe, 1 km-re a parttól. A 4. ábra jobb alsó felén látható keverő/hígító aknában a bekeverés során kb. százszoros hígítás elérése a cél, így tudják majd a kibocsátási helyen az 1500 Bq/liter trícium aktivitáskoncentrációt tartani.

5. ábra: A kibocsátást előkészítő mérő és ellenőrző rendszer főbb elemei, ciklikus alkalmazásuk logikája (forrás: TEPCO [5])

A japán nukleáris biztonsági hatóság, az NRA az alapján számította ki a kibocsátási limitet, hogy a sugárterhelésnek leginkább kitett lakosságcsoport se kaphasson 50 µSv-nél nagyobb dózist a műveletek következtében. Ez a műveletekre vonatkozó ún. dózismegszorítás, ami egyéként a japán éves lakossági dóziskorlátnak mindössze 1/20 része.

Az érintett tengerpart szakaszon a kibocsátás és az emberi tápláléklánc szempontjából leglényegesebb élőlények a tengeri hínárok és a laposhalak. Ezek tanulmányozására a japánok egy komoly kísérleti programot indítottak. Az ALPS technológiával kezelt vizet tartalmazó akváriumokban tartanak ilyen tengeri élőlényeket, megfigyelik és vizsgálják őket, és rendszeresen mérik az izotópfelvételüket, így a helyi lakosság táplálékláncon keresztüli izotópterhelését pontos mérési adatokkal fogják tudni meghatározni. Az engedélyes TEPCO egy részletes monitoring program tervét is benyújtotta a japán nukleáris biztonsági hatósághoz. Tekintettel arra, hogy a hulladékvíz kibocsátása, és a hatalmas tartálypark leépítése a mostani tervek szerint 30 évet fog igénybe venni, egy hosszú távú vizsgálati és monitoring programra rendezkedtek be. A környezetellenőrzési és vizsgálati programról a NAÜ szerint elmondható, hogy az korszerű, kellően részletes és alkalmas a szükséges adatok pontos meghatározására, valamint a fukusimai kibocsátási tervek környezeti hatásainak monitorozására.

A tervvel kapcsolatos tiltakozások és nemzetközi aspektusaik

A fukusimai víz kibocsátásával szembeni tiltakozások tekintetében a japán halászok mellett Dél-Korea tűnik a leghangosabbnak, de számos más, a csendes-óceáni térségben található ország tiltakozott a terv megvalósítása ellen. A halászok tiltakozása érthető: attól tartanak, hogy fogásuk eredménye nem lesz eladható. Erre a környezetellenőrzési program transzparens és folyamatos működtetése idővel megnyugtató választ adhat.

Érdekes, hogy nagyon intenzív a tiltakozás Dél-Korea részéről, miközben a dél-koreai atomerőművek normál üzemi trícium kibocsátása valójában a fukusimai tervezett éves kibocsátásnak majdnem a tízszerese. A heves tiltakozások oka – meglepő módon – dél-koreai belpolitikai természetű. Dél-Korea elnöki köztársaság, ahol 2017 és 2022 között Mun Dzsein volt a köztársasági elnök, aki liberális politikusként alapvetően antinukleáris energiapolitikát vitt, próbálta visszaszorítani az atomenergiát az országban, a saját nukleáris iparuk rovására is. 2022-ben a konzervatív Jun Szogjol nyerte el a dél-koreai köztársasági elnöki széket, aki az atomenergia fejlesztését tűzte ki egyik céljául. Dél-Koreában tehát a két nagy parlamenti párt között alapvető nézetkülönbség van az atomenergiát illetően, ez tükröződik vissza a japánok fukusimai terveinek megítélése kapcsán is.

Érdemes észrevenni, hogy Dél-Korea óriási távolságra van a fukusimai atomerőműtől: a Japántól nyugatra elhelyezkedő Dél-Korea keleti partjai még légvonalban is több, mint 1000 km-re vannak a sérült japán erőműtől, de ha azt nézzük, hogy a fukusimai telephely Japán keleti partvidékén van, onnan a víznek kb. 1800 km-t kellene a tengerben megtennie, hogy Dél-Korea partjaihoz érjen. Ezen a távolságon nyilvánvalóan óriási hígulás következik be, tehát valójában Dél-Koreára nézve semmilyen környezeti veszéllyel nem járnak a japán kibocsátási tervek.

Összességében azt gondolom, összhangban a NAÜ jelentésében leírtakkal is, hogy a fukusimai kibocsátások nem jelentenek környezeti veszélyt sem Japánra, sem a régió országaira nézve. A fontos és a környezetre veszélyes izotópokat kiszűrik a vízből, a tríciumot pedig az erre meghatározott szigorú kibocsátási korlát betartása mellett fogják kibocsátani.

Nyilván nem örülünk ennek a kibocsátásnak, ugyanis a nukleáris iparban a legtöbbször alkalmazott hulladékkezelési módszer lényege a hulladékok gyűjtése, koncentrálása és elzárása a környezettől, de ebben a rendkívüli helyzetben nem igazán maradt más, jól működő megoldás a japánok számára, mint a kezelhető izotópok kiszűrése, és a nem kiszedhető tríciummal szennyezett víz kibocsátása.

A fő feladat a környezetellenőrzési program következetes végrehajtása, az eredmények transzparens és folyamatos kommunikálása, valamint a víz kibocsátásának rendkívüli eseményektől, üzemzavaroktól mentes megvalósítása nem csak most, hanem a program tervezett 30 éves megvalósítása során folyamatosan.

Felhasznált források

1. IAEA comprehensive report on the safety review of the alps-treated water at the Fukushima Daiichi nuclear power station, IAEA, 2023
2. IAEA Review of Safety Related Aspects of Handling ALPS-Treated Water at TEPCO’s Fukushima Daiichi Nuclear Power Station, Report 5: Review Mission to NRA (January 2023)
3. Fukushima Daiichi Progress in nuclear safety since 2011, IAEA, 2021
4. Basic Policy on handling of ALPS treated water at the Tokyo Electric Power Company Holdings’ Fukushima Daiichi Nuclear Power Station, TEPCO, 2021
5. Partial Revision of the Application for approval to amend the Implementation Plan for Fukushima Daiichi Nuclear Power Station as Specified Nuclear Facility; TEPCO partially revise Application for approval to amend the Implementation Plan for Fukushima Daiichi Nuclear Power Station as Specified Nuclear Facility, which submitted on Nov. 14, 2022 (Application No. FDEC-R4-143), as per the attached document, Tokyo Electric Power Company Holdings Inc., Application No. FDEC-R4-179, February 14, 2023
6. Dél-koreai Köztársasági elnökök listája, https://hu.wikipedia.org/wiki/D%C3%A9l-Korea_eln%C3%B6keinek_list%C3%A1ja
7. Fukushima Daiichi und das Wasser, GRS, 2023.07.04., https://www.grs.de/de/aktuelles/fukushima-daiichi-und-das-wasser

Jelen blogbejegyzés szerkesztett formában megjelent a portfolio.hu-n is.

Ahogy arról a hazai és nemzetközi hírek részletesen beszámoltak, az orosz-ukrán háborúban 2023. június 6-án hajnalban felrobbantották a Dnyeper folyón a Zaporizzsjai Atomerőműtől (ZNPP) folyásirányban lefelé, légvonalban mintegy 120 km-re dél-nyugatra található Kahovka gátat. A gát tönkremenetele következtében jelentős árhullám vonult le a gáttól lefelé, valamint az esemény az erőműnél a vízszint drasztikus csökkenéséhez vezetett. (Első írásomat a témában lásd itt.)

A gát felrobbantásának időpontjában a ZNPP 6 blokkjából 5 blokk hideg leállított állapotban volt, míg 1 blokk ún. meleg leállított állapotban a telephelyet gőzzel látta el. Azóta (június 8-án) a NAÜ tájékoztatása szerint az ukrán nukleáris biztonsági hatóság az utolsó blokk hideg leállított állapotba hozására adott utasítást. Ez a lépés jogos az adott helyzetben, mert a hűtővíz biztosításának lehetőségei jelentősen csökkentek a duzzasztógát felrobbantása következtében. A biztonság szintje tehát csökkent a telephelyen, és az üzemeltetők sajnos azzal is számolhatnak, hogy a térségben a harci cselekmények intenzívebbé válnak.

A Nemzetközi Atomenergia Ügynökség és más jelentések szerint a gát felrobbantása utáni órákban kb. 10 cm/óra sebességgel csökkent a Kahovka Víztározó szintje az erőműnél, ami később kb. 4-5 cm/óra sebességre mérséklődött. A gát felrobbantásának idején a víztározóban a vízszint 17 méter volt. A ZNPP-t tulajdonló ukrán energetikai vállalat, az Energoatom azt közölte weboldalán, hogy 2023. június 9. péntek reggel 8:00-kor a Kahovka Víztározó szintje az erőműnél 11,74 m (a kiinduló értéknél 5 méterrel alacsonyabb) volt, de ez akkor tovább csökkent.

Forrás: t.me/energoatom_ua

Jelen sorok írásakor, 2023. június 11. vasárnap este az szerepel az Energoatom Telegram csatornáján, hogy ma reggel 6:00-kor a vízszint 9,45 m volt, ami mintegy 7,5 méterrel alacsonyabb, mint a kiinduló vízszint.

Forrás: t.me/energoatom_ua

Ez az érték jelentősen alacsonyabb, mint amire az erőmű hűtőrendszerét méretezték. Az Energoatom vezetője korábban azt közölte, hogy 13,3 m alatt nem biztosítható, hogy az erőmű hűtővíz szivattyúi vizet tudjanak venni a Kahovka Víztározóból. A német GRS weboldala szerint a víztározó vizéhez való normál üzemi hozzáférés 12,7 méter alatt nem biztosított. A NAÜ jelenleg vizsgálja, hogy a különböző jelentések szerinti vízszint értékek között miért van különbség.

Az bizonyos, hogy a jelenlegi 10 méter alatti vízszint jóval a kritikus szint alatt van. Ez azt jelenti tehát, hogy a Dnyeper jelenlegi tavaszi vízhozama mellett ilyen alacsony vízszint alakul ki a Kahovka gát nélkül, ami nem biztosít elegendő vízszintet ahhoz, hogy az erőmű beépített hűtővíz szivattyúi elérjék a vizet. A Dnyeper szintjének csökkenése miatt a vízpart vélhetően több száz méter távolra került a vízkivételi műtől. A mostani vízszint mellett a Dnyeper vizét direktben valószínűleg csak ideiglenes mobil szivattyúkkal és flexibilis tűzoltó tömlők segítségével fogják tudni elérni.

Ahogy arról a június 6-i rövid anyagomban is írtam, az erőmű mellett a Dnyeper víztározójából le van választva egy 47 millió m3 térfogatú hűtővíz medence, ami – részben – függetlenítve van a Dnyeper Kahovka víztározójától. Ebben a hűtővíz medencében a jelenlegi helyzetben meg tudják tartani a vizet, ahogy azt a fenti ábra mutatja, ott a vízszint vasárnap reggel 16,67 m volt, így ezáltal hosszabb időre biztosított a hűtővízellátás.

A nagy méretű hűtővíz medence mellett minden blokknak vannak szórt vizes hűtővíz medencéi is, amelyek a biztonsági hűtővíz rendszer hűtését szolgálják. Ezek a hűtővíz medencék akár ivóvíz kútból is utántölthetőek a leállított állapotban szükséges hűtési funkció ellátásához. De ezek csak a leállított állapotban szükséges hűtési funkciót tudják biztosítani, a normál teljesítményüzemhez nem elégséges kapacitásúak!

A 47 millió m3-es hűtővíz medence fala sajnos egyetlen tüzérségi találattal lerombolható, így az a jelen szituációban nem tekinthető stabil hűtővízforrásnak.

A Zaporizzsjai Atomerőmű a Dnyeper folyó bal partján (fotó forrása: Google Maps)

Ebben a helyzetben nagyon nehéz lesz a blokkok újbóli üzembe helyezése mellett dönteni. Mivel a Kahovka duzzasztógát nélkül a fent említett vízszint alakult ki a Dnyeper Kahovka víztározójában, a megítélésem szerint nagyon nehezen lesznek biztosíthatók a Zaporizzsjai Atomerőmű normál üzemének feltételei. Így akár az is elképzelhető, hogy az atomerőmű nem lesz újra üzembe vehető mindaddig, amíg a Kahovka gátat újjá nem építik (vagy más módon nem biztosítanak stabil magas vízszintet az erőmű folyószelvényében).

Ez aligha lehetett szándéka akár az orosz, akár az ukrán félnek. Azt gondolom, hogy az ukránok szerették volna mihamarabb visszakapni az erőművüket, az oroszok pedig arra készülhettek, hogy innen fogják ellátni árammal a Krím-félszigetet és az újonnan megszállt területeket. A normál üzemi hűtés ellehetetlenülésével a visszaindítás meglehetősen bonyolult lesz és akár évekbe telhet, mire a Zaporizzsjai Atomerőmű akármelyik blokkja újra üzemeltethető lesz.

Megjegyzem, a Dnyeper folyón a ZNPP fölött még további 5 gát van, amelyek sajnos akár további célpontul is szolgálhatnak a háborúban. Az nyújthat csak némi biztosítékot nukleáris biztonsági szempontból, hogy a ZNPP terepszintje 22 méteren van, míg az ukrán fél Fukushima utáni stressz teszt jelentése szerint a Kahovka víztározóban a maximális lehetséges vízszint 19,36 méter, így – az ukrán fél tájékoztatása szerint – az erőműtől folyásirányban felfelé elhelyezkedő vízi létesítmények sérülése esetén sem történhet meg az atomerőmű elárasztása. Így az elárasztásos típusú kezdeti eseménytől a létesítmény védve van.

Azt nem tudjuk, hogy a folyásirányban fentebb lévő duzzasztóművek milyen szerepet játszanak a jelenlegi extrém alacsony vízszintben a ZNPP folyószelvényében. Az lenne a logikus, ha az ukrán fél ezekben a duzzasztókban jelenleg visszatartaná a vizet, hogy csökkentse a Kahovka gát alatti árhullám méretét és időbeli kiterjedését.

A fukushimai baleset utáni európai stressz teszt számára készített ukrán nemzeti jelentés ábrája a Dnyeper duzzasztógát-rendszeréről

Utolsó (utáni) megjegyzésem, hogy a Kahovka gát elvesztése abból a szempontból is problémás a ZNPP szempontjából, hogy a Kahovka duzzasztóműben lévő vízerőmű volt az atomerőmű egyik rendkívüli áramforrása. Persze van még számos távvezetéki kapcsolata (ha éppen nem lövik szét őket), de a Kahovka vízerőmű volt az egyik közeli erőmű, ahonnan külső betápot kaphatott az atomerőmű szükség esetén.

A ma reggeli híradások szerint felrobbantották az ukrán Nova Kahovka településnél lévő gátat. Az orosz és az ukrán fél egymást vádolják a cselekménnyel, vélhetően sokáig nem fogunk tisztán látni, hogy ki is követte el valójában a robbantást. Jelen rövid írás célja, hogy áttekintse, hogyan hathat ez az esemény az elmúlt 16 hónapban sokat látott Zaporizzsjai Atomerőműre (ZNPP).

A ZNPP atomerőmű a felrobbantott gáttól mintegy 120 km-re észak-keleti irányban helyezkedik el, folyásirányban felfelé (ld. az alábbi képen).

A Zaporizzsjai Atomerőmű és a Kahovkai gát egymáshoz képesti helyzete (fotó forrása: Google Maps)

Miután kiáramlik a felrobbantott gát mögül a tárolt víz, le fog csökkenni az atomerőmű folyószelvényében a vízszint, és a Dnyeper folyó vízjárásával sokkal nagyobb vízszint-ingadozások fognak fellépni. Ez komplikáltabbá teheti az erőmű hűtését. Ezt a negatív hatást két tényező mérsékli:

• A Zaporizzsjai Atomerőmű 2022 augusztusa óta le van állítva, nem üzemel, az eltelt 9 hónapban jelentősen lecsökkent a blokkok hűtési vízigénye.
• Az erőmű mellett, a Dnyeper folyó víztározójából le van választva mesterséges gátfalakkal egy 47 millió m3 térfogatú hűtővíz medence, amiben a víztározótól független vízszintet tudnak tartani. Ez a medence hosszabb ideig biztosíthat megfelelő hűtővíz utánpótlást az erőmű számára.

A Zaporizzsjai Atomerőmű a Dnyeper folyó bal partján (fotó forrása: Google Maps)

Ebben a pillanatban tehát nem várható nukleáris veszélyhelyzet a gát felrobbantása miatt a Zaporizzsjai Atomerőműben. Az események további alakulása azonban figyelmet igényel, a mostani események ugyanis a biztonság szintjének csökkenését okozzák, hiszen a hűtővízhez való hozzáférés és a hűtővíz rendelkezésre állása megváltozott a tervezési állapothoz képest.

Az bizonyos, hogy a létrejött helyzet az atomerőműtől függetlenül mind a gáttól folyásirányban felfelé, mind pedig lefelé nagyon meg fogja nehezíteni az ott élők életét. Az árhullám levonulása folyásirányban lefelé okozhat komoly gondokat.

A gát átszakadása egy olyan emberi eredetű veszélyeztető tényező, amivel számolni kell, így bizonyosan mind a polgári védelmi hatóságok, mind a környező ipari létesítmények rendelkeznek elemzéssel egy ilyen eseményre, így kell legyen intézkedési tervük is. Persze a több mint egy éve tartó háború ezeknek az intézkedési terveknek a végrehajtását jelentősen nehezítheti. Az árhullám levonulása minden bizonnyal érinteni fog jelentős számban katonai egységeket és katonai létesítményeket is.

Korábban, a délszláv polgárháborúban a NATO csapatok Boszniában és Koszovóban bevetettek szegényített urán tartalmú tankelhárító lövedékeket, ami nagy figyelmet váltott ki nem csak az érintett területeken, hanem Magyarországon is. Akkoriban sokan kérdeztek ezek környezeti hatásairól, emiatt készítettem 22 éve, 2001 januárjában azt az írást, ami ma is elérhető a Jövő Mérnöke című BME-s újság archív anyagai között. Az elmúlt hetekben a téma újra közérdeklődést váltott ki, miután Nagy-Britannia bejelentette, hogy szegényített urán lövedékeket tervez szállítani Ukrajnába. A 22 évvel ezelőtti írásomat többen hivatkozták, és több sajtómegkeresést is kaptam. Alább összefoglalom, amit a témáról ma érdemesnek gondolok elmondani.

Nukleáris fegyver-e a szegényített uránt tartalmazó tüzérségi lőszer?

Nem az, nem nukleáris fegyver.
A szegényített uránt a lövedékekben egyáltalán nem a radioaktivitása miatt alkalmazzák, és a fegyver alkalmazása során maghasadásos láncreakció sem következik be. A szegényített urán enyhén radioaktív, de aktivitása még a természetes uránénál is kisebb.

Mire és miért alkalmaznak szegényített uránt tartalmazó lőszert?

A szegényített urán az urándúsítás melléktermékeként nagy mennyiségben és olcsón áll rendelkezésre. A tankelhárító lövedékek áthatoló magjaként a következő okok miatt alkalmazzák:

• A fémurán rendkívül sűrű anyag, 1 liter kb. 19 kg tömegű (19-szer sűrűbb, mint a víz, és 2,5-szer sűrűbb, mint az acél). Egy szegényített uránból készült lövedék nagy mozgási energiára tesz szert, így becsapódáskor ezt a nagy mozgási energiát lehet hasznosítani a céltárgy megsemmisítésére.
• Az ilyen tankelhárító lőszer gyakorlatilag egy hatalmas, fémuránból készült masszív „dárdát” (hengeres fém rudat) tartalmaz lövedékként, amit hagyományos robbanótöltet lő ki a fegyver csövéből. Szemben az acél vagy a wolfram betétes lövedékekkel ugyanakkor a fémurán lövedék – a hangsebességet jelentősen meghaladó hatalmas sebességgel – a harckocsi páncélzatába becsapódva nem „tompul el”, a lövedék hegyes csúcsa nem szenved olyan alakváltozást, ami hátráltatná a páncélzaton való áthatolást. A becsapódás kinetikája olyan, hogy a páncélzat a becsapódás helyén gyakorlatilag képlékennyé válik, a fémurán lövedék penetrációja eredményesebb, mint más lövedékeké (ld. a lenti ábrákat).
• A becsapódáskor a mozgási energia hővé alakul, ami felhevíti a lövedéket. Az urán kis fém porszemcsékre esik szét, amely szemcsék jelentős részben spontán módon meggyulladnak, így további energia szabadul fel. Ez a lövedék a harckocsi páncélzatán áthatolva olyan magas hőmérsékletet hoz létre, aminek következtében a tankban található lőszer felrobban, és akár a harckocsi üzemanyaga is felrobbanhat. Ez a harckocsi megsemmisüléséhez vezet. Amikor a lövedék áthatol a páncélzaton, a nagy energiabevitel következtében a személyzet is életét veszti.

(Fotó forrása: https://wesodonnell.medium.com/uncovering-the-truth-about-depleted-uranium-shells-2767cc9413d)

Keletkezik-e radioaktivitás a fegyver bevetésekor?

Nem, a szegényített urán lőszer alkalmazásakor nem jön létre újabb radioaktív anyag, tekintettel arra, hogy magreakció nem játszódik le a lövedékben. Környezetszennyezés ugyanakkor történik, hiszen a lövedék diszpergálódik, finom fém uránpor jön létre, ami – ha meggyullad – a levegő oxigénjével elég, és urán-oxid por jön létre. Az egyben maradt nagyobb fémurán darabokban az urán fém kémiai formában is megmarad.

Mind a fémurán, mind az urán-dioxid az urán nehézfém volta miatt jelent veszélyt a közvetlen környezetére. Ugyanúgy, ahogy az ólom, az urán is nehézfémként kémiailag veszélyes anyag. Az egészségre kimondottan káros, ha nagy mennyiségben bekerül a szervezetbe. Ugyanakkor ez az urán por nagyon nehéz, így messzire a széllel sem tud eljutni, jellemzően a bevetés közvetlen környezetében (néhány méteres körzetben) okoz szennyezést.

Ha bevetnének ilyen szegényített urán lőszereket Ukrajnában, az veszélyt jelentene-e Magyarország területén?

A lőszer bevetése esetén abból környezeti hatások Magyarországra nem jutnának el. Ugyanakkor a háború eszkalációja szempontjából ez negatív hatásokkal járhat.

Mi történne a szegényített urán lövedékek bevetése esetén az érintett területeken?

Az 1990-es Öbölháború és a délszláv polgárháború kapcsán sajnos nagyon sok tapasztalat gyűlt össze ezekkel a lövedékekkel kapcsolatban. A szerb és koszovói hatóságok, valamint az ENSZ Környezeti Programja (UNEP) vizsgált számos ilyen helyszínt. Lakókörnyezetben és mezőgazdasági tevékenységre használt területeken mindenképpen indokolt az ilyen helyszíneket mentesíteni, azaz a fel nem robbant lövedékeket begyűjteni, és a szennyezett talajt megtisztítani. Az urán a táplálékláncba és a talajvízbe bekerülve növelheti a lakosság nehézfém terhelését, emiatt ezt el kell kerülni.

Fontos rögzíteni, hogy uránt folyamatosan veszünk fel, mert az ételekben és a vízben kis mennyiségben mindig van természetes urán. Ahogy a Nemzetközi Atomenergia Ügynökség összefoglaló anyagában ismerteti, az UNSCEAR 2000-es becslése szerint a Föld egy átlagos lakója naponta 1.3 µg természetes uránt nyel le (elsősorban ivóvízzel), de vannak területen, ahol a napi uránfelvétel ennek a sokszorosa.

A szegényített urán a természetes uránnál is kisebb radioaktivitású, tehát nem radioaktivitása, hanem a kémiai hatása nehézfémként okozza az igazi környezeti problémát, ami miatt törekszünk a lakosság uránterhelésének minimalizálására.

Más szennyezők okozhatnak-e gondot?

A délszláv polgárháborúban bevetett szegényített urán lövedékeknél néhány esetben találtak plutónium szennyezőt a szegényített uránban. Habár a plutónium nagyon kis mennyiségben volt megtalálható ezekben a mintákban, de – lévén a plutónium mesterséges anyag, és veszélyessége, radiotoxicitása sokkal nagyobb, mint az uráné – komoly aggodalomra adott okot. A plutónium jelenléte ezekben a koszovói mintákban két dologra utalhat:

• a szegényített urán nem (csak) természetes uránból származott, hanem atomreaktorban (akár katonai reaktorban) besugárzott üzemanyagból nyerték ki a további dúsítás melléktermékeként keletkezett szegényített uránt;
• a dúsításra használt valamelyik technológiai berendezésben (pl. dúsítómű centrifugáiban) korábban dolgoztak fel besugárzott üzemanyagból származott uránt, és a berendezés felületi szennyezéséből került be plutónium szennyezés a szegényített uránba.

Ugyan a plutónium megjelenése ezekben a mintákban további aggodalomra adott okot, a plutónium szennyezés olyan kis mértékű volt, hogy az ilyen minták radiológiai veszélyességét érdemben nem növelte.

Milyen hatása volt ezen lőszerek alkalmazása korábban a katonákra?

Sem az Öbölháború, sem a jugoszláv polgárháború kapcsán nem tudták igazolni, hogy a szegényített uránnal szennyezett területen tevékenykedő, a harci cselekményeket túlélt katonáknál olyan kései negatív hatások jelentkeztek volna, ami a szegényített urán alkalmazásával összefüggésbe hozható lett volna.

Olyan katonákat is megfigyeltek, akiknek a szervezetébe szegényített urán repeszek kerültek úgy, hogy azokat nem lehetett eltávolítani. Náluk megfigyelték, hogy a vizelettel történő urán ürítésük intenzívebb volt, mint a szokásos érték, de negatív egészségügyi hatást ehhez kapcsolódóan nem tudtak kimutatni.

Az Öbölháborút követően az „Öbölháború Szindróma”, míg a Jugoszláv polgárháború után a „Balkán Szindróma” néven intenzíven foglalkozott a világsajtó az érintett területen bevetett katonáknál jelentkező leukémiás esetek kapcsán azzal, hogy ezek a megbetegedések kapcsolatban lehettek-e szegényített urán lövedékek alkalmazásával, de ezt egyetlen tudományos vizsgálat sem tudta megerősíteni. Tekintve, hogy a harci cselekmények során a katonák rengeteg veszélyes vegyi anyaggal találkoznak, abnormális körülmények között tevékenykednek, és hatalmas stressznek vannak kitéve, a vizsgálatok ezen hatásokat nem tudták egymástól elkülöníteni.

Hogyan hathat mindez a háború menetére?

A szegényített urán lövedékek Ukrajnába való szállítását orosz kormányzati források a nukleáris eszkaláció felé tett lépésként értelmezték. Fontos megjegyezni, hogy számos hadseregben, így az oroszban is (!!!) vannak hadrendben szegényített urán lőszerek, és ez az anyag a harckocsik páncélzatában is megtalálható.

Ahogy fent írtam, a szegényített urán lövedékek nem nukleáris fegyverek, a közvélemény és a politika mégis hajlamos összekapcsolni a két fogalmat. Emiatt ez a lépés rendkívül negatív, veszélyezteti nem csak Ukrajna, hanem az egész térség, Magyarország, Európa, és így összességében az egész világ biztonságát.

Az is fontos körülmény, hogy az orosz-ukrán háború elmúlt 14 hónapjában Ukrajna nagyon eredményesen alkalmazta a könnyen hordozható, kézi indítású, rakéta elven működő új tankelhárító fegyvereket (a Javelin és NLAW elnevezésű eszközöket). A kompetencia-területemen kívül eső harcászati és katona-politikai kérdés, hogy miért vetődött fel ezen fegyverek ukrajnai alkalmazása. 

Magyarország elkötelezett a megújuló energiaforrások villamosenergia-termelésen belüli részarányának növelése mellett, ezt mutatja a hazai naperőművek kapacitásának elmúlt években bekövetkezett jelentős növekedése. Az időjárástól erősen függő nap- és a szélerőművek európai elterjedése azonban jelentős kihívások elé állítja a villamosenergia-rendszert, hiszen ezek termelése egy napon belül, de az év során is jelentősen változik, és nem illeszkedik a villamosenergia-igény időbeli változásához. Ezen kívül előfordulhatnak olyan állapotok, amikor sem a nap-, sem a szélerőművek nem képesek termelni, vagy nagyon alacsony az általuk a rendszerbe betáplált energiamennyiség.

Azokat a rendszerállapotokat, amikor sem a nap nem süt, sem a szél nem fúj, vagy sokkal kisebb a betáplálásuk, mint ezen erőművek névleges kapacitása, Dunkelflaute, azaz magyarul sötétszélcsend állapotnak nevezzük a szakirodalomban. (Konkrét magyarországi ilyen esettel foglalkoztam például ebben a 2022. novemberi írásomban.) A Dunkelflaute nagy kihívás elé állítja a műszaki szakembereket, ezért rendkívül fontos a jövőbeli villamosenergia-rendszerek tervezése szempontjából, hogy minél jobban megértsük, mikor és milyen gyakorisággal jönnek létre ilyen helyzetek.

Szintén fontos kérdés, hogy a nap- és szélenergia fejlesztésével milyen mértékig lehet a villamosenergia-rendszert karbonsemleges villamos energiával ellátni, és hogyan tudnak egy ilyen rendszerben az időjárásfüggő megújuló forrásokkal az atomerőművek együttműködni, közösen milyen karbonsemleges részarányt tudnak megvalósítani.

Ezen bonyolult kérdések megválaszolására gépi tanulási módszereket, ezen belül is a mesterséges neurális hálózatokat hívtuk segítségül a legújabb tanulmányunkban, amelyről a nemzetközi energetikai tudományos közösség egyik legrangosabb szakmai újságjában, a 11,4-es impakt faktorú Applied Energy című lap legújabb kiadásában számolunk be „Probabilistic modeling of future electricity systems with high renewable energy penetration using machine learning” címmel.

A cikkben egy olyan módszert mutatunk be, amely szerint Magyarország esetére 3 év meteorológiai és megújuló erőművi termelési, valamint 6 év villamosenergia-felhasználási adatai alapján tanítottunk be egy mesterséges neurális hálózatokon alapuló modellt. Ez a gépi tanulási modell feltérképezi a légköri reanalízisből származó időjárási adatok, a fotovoltaikus nap- és szélenergia-termelés, valamint a villamosenergia-felhasználás közötti kapcsolatokat. A betanított mesterséges idegháló modellt arra használtuk fel, hogy 42 évre (1980 – 2021) visszamenőleg szintetikus óránkénti megújulóenergia-termelési és fogyasztási profilokat hozzunk létre, amelyek azt közelítik, hogy mi történne egy jövőbeli évben egy jövőbeli feltételezett villamosenergia-rendszerben, ha az időjárási körülmények úgy alakulnának, mint ahogy az történt az elmúlt 42 évben.

A modellezett profilokat egy új variancia-korrekciós módszerrel dolgoztuk fel, amely biztosítja a modellezett és a valós adatok statisztikai hasonlóságát, és így az ezeken a profilokon alapuló szimuláció megbízhatóságát. A cikkben bemutatott módszertan által lehetővé tett valószínűségi modellezésnek két gyakorlati alkalmazását is bemutatjuk a cikkben a magyar villamosenergia-rendszerre vonatkozóan: (1) vizsgáljuk a Dunkelflaute események gyakoriságát, és (2) előrejelzést adunk a jövőbeli villamosenergia-igények kiszolgálhatósága, valamint az egyes erőműtípusok kihasználhatósága vonatkozásában.

1. ábra: Az 5%-os küszöbértékkel rendelkező Dunkelflaute órák valószínűségének hőtérképe az év összes (8760) órájára vonatkozóan, a 42 év – neurális hálóval modellezett – kihasználási tényezője alapján. Az ábrán megjelenik január 1-től december 31-ig minden nap (vízszintes tengely) minden órája (függőleges tengely), a színekkel pedig 42 év adatai alapján annak a valószínűsége, hogy az adott órában 5% alatt marad mind a naperőművek, mind a szélerőművek órás kihasználási tényezője. A 0 valószínűségű állapotokat a fehér szín jelzi, minden fehértő eltérő színű pixel nullánál nagyobb valószínűséget mutat, a jobb oldali színskála szerint.

A tanulmány fő megállapításai a következők:

• a Dunkelflaute, vagyis sötétszélcsend események gyakoribbak Magyarországon, mint a szakirodalomban vizsgált országokban (Belgium, Németország).
• A legtöbb Dunkelflaute esemény csak néhány órán át tart, de éves szinten hosszabb, akár 19 órás eseményekre is lehet számítani.
• A megújulóenergia-termelés 2030-ban a mostani kapacitásokat jelentősen meghaladó 15 000 MW-os naperőművi és 3 000 MW-os szélerőművi kapacitások esetén is csak 42%-ot képvisel a hazai éves villamosenergia-igényen belül, így a hazai ellátáshoz jelentős további karbonsemleges kapacitásokra, elsősorban atomerőművekre van szükség.
• A közvetlen megújulóenergia-termelés Magyarországon még a nagyon magas 30 000 MW-os fotovoltaikus és 10 000 MW-os szélenergia-kapacitás mellett is csak az éves fogyasztás 60%-át lehet képes fedezni 2030-ban.
• Az új fotovoltaikus erőművek közvetlenül hasznosítható villamosenergia-termelése 5 000-6 000 MW beépített kapacitás felett jelentősen csökkenni kezd. Ennél a napenergia beépített kapacitásnál – ami már akár 1-2 éven belül elérhető Magyarországon – a kormányzatnak és a villamosenergia-rendszer gazdaságos és biztonságos működtetéséért felelős szakcégeknek nagyon megfontolt döntéseket érdemes hozniuk annak érdekében, hogy a létrejövő villamosenergia-rendszer fenntartható módon ki tudja szolgálni a fogyasztói igényeket.

A teljes cikk ingyenesen elérhető bárki számára a következő linken:
https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2023.120801

A cikk szerzői, a kutatócsoport tagjai:
Dr. Mayer Martin János (BME EGR),
Biró Bence (BME NTI),
Dr. Szücs Botond (BME EGR),
Prof. Dr. Aszódi Attila (BME NTI).

BME – Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem
EGR – Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék
NTI – Nukleáris Technikai Intézet

Az elmúlt napokban a hazai nap- és szélenergia-termelés eltűnt, mint szürke szamár a ködben. Ráadásul az eltűnés oka mind a napenergia, mind a szélenergia, mind a szürke szamár esetében azonos: a köd a ludas, pontosabban ugyanaz a meteorológiai helyzet, ami a ködöt is okozza. Villamosenergetikai szempontból 5 napja folyamatosan sötétszélcsend van Magyarországon.

1. ábra: Ködös este a napokban [Fotó: Aszódi A.]

2022. október 28. péntek óta ködös időjárás honol Magyarországon. A meteorológiai szolgálat napok óta tartós, sűrű ködre figyelmeztet, és aki a Mindenszentek kapcsán utazott az országban a hosszú hétvége napjai alatt, az a saját szemével is láthatta, hogy mennyire ködös volt az idő. Gyakorlatilag az egész Kárpát-medencébe beült a köd, ami ilyenkor ősszel többek között akkor tud nálunk tartósan fennmaradni, ha nem fúj a szél.

A következmények kiválóan látszanak a MAVIR adatpublikációjából: ha megnézzük az alábbi 2. ábrát, azt láthatjuk, hogy október 26. óta folyamatosan 20 MW alatt volt a 320 MW kapacitású hazai szélerőműpark tényleges betáplálása, de az elmúlt egy hétből összesen kb. 100 órában nulla volt a teljesítményük.

2. ábra: Hazai szélerőművek termelése az elmúlt napokban [Forrás: MAVIR]

Amíg a szél esetén a köd inkább tünet, mint kiváltó ok, addig a napenergia esetében ez a köd valójában a problémák okozója: a ködös időben a napsugárzás nem éri el a földfelszínt, így a fotovoltaikus nagy naperőművek és a házak tetejére szerelt háztartási méretű kis naperőművek teljesítménye szintén nagyon alacsony, még napközben is. Amíg október 26-án és 27-én a déli órákban 900-1000 MW volt a hazai nagy naperőművi betáplálás, addig október 28-tól 400 MW, majd 300 MW alá csökkent, tegnap, október 31-én a napközbeni csúcs pedig már 240 MW-nál is kisebb volt. Tekintettel arra, hogy a hazai beépített – 50 kWe-nál nagyobb egységekből álló – naperőművek kapacitása 2200 MW fölött van (a teljes napenergia beépített kapacitás a becslések szerint meghaladja a 3500 MW-ot), ez a tegnapi legnagyobb teljesítményű betáplálási állapotban is 10% alatti pillanatnyi napenergia kihasználási tényezőt jelentett.

3. ábra: Hazai nagy naperőművek termelése az elmúlt napokban [Forrás: MAVIR]

Megjegyzem, hogy azokat a rendszerállapotokat, amikor a napenergia és a szélenergia betáplálása is jelentősen elmarad a beépített kapacitás értékétől, és csak 20% vagy 10% alatti értékeket látunk, Dunkelflaute vagy sötétszélcsend állapotoknak nevezzük. Ilyenkor sajnos hiába vannak nagy nap és szélenergia kapacitások beépítve a rendszerbe, azok valójában semmit nem érnek. Az elmúlt 5 nap pontosan ilyen volt, napközben is valójában sötétszélcsendes időszakokat láthatunk, a villamosenergia-rendszer szempontjából 5 napja folyamatosan sötétszélcsend van az országban.

De mivel ilyenkor is vannak fogyasztói igények, hiszen nyilván világítunk, fűtünk, főzünk, számítógépet vagy más elektronikus eszközt használunk, közlekednek a vonatok, trolik, villamosok, működnek az üzletek, éttermek és bizonyos gyárak is. Ezt mutatja a 4. ábra, ami alapján megállapítható, hogy a rendszerterhelés (a fogyasztók villamosenergia-igénye) a 3500 MW – 6000 MW közötti tartományban járt az elmúlt napokban.

4. ábra: A hazai villamosenergia-rendszer terhelése az elmúlt napokban [Forrás: MAVIR]

A sötétszélcsendes időszakban a fogyasztói igényeket hagyományos erőművek segítségével kell kielégíteni, ugyanis a nap- vagy szélerőművek korábbi termelését a villamosenergia-hálózat nem tudja tárolni, a termelés és a fogyasztás egyensúlyát minden másodpercben fenn kell tartani, vagyis minden másodpercben pont annyi villamos energiát kell a hálózatra feladni, mint amennyit abban a másodpercben a fogyasztók felhasználnak. Ha ez a termelés és fogyasztás közötti egyensúly felborulna, megváltozna a rendszerben a frekvencia, amire a legtöbb hálózatra kapcsolódó eszköz nagyon érzékenyen, meghibásodással reagálna.  

A villamosenergia-ellátásunk 43. heti forrásszerkezetét az 5. ábra mutatja. Itt jól megfigyelhető, hogy a paksi atomerőmű blokkjain túl a lignit, a földgáz és az import játszik meghatározó szerepet. Az import az ábrán a színes sávok (hazai termelés) és a fekete vonal (rendszerterhelés) közötti fehér sávban jelentkezik, amiről jól látható, hogy bizonyos időszakokban a rendszerterhelés harmadát is meghaladja. Ezért mondjuk azt, hogy hazánk nagymértékben kitett a villamosenergia-importnak.

5. ábra: A magyar erőművek termelése és a rendszerterhelés alakulása a 2022. év 43. hetében [Ábra forrása: Fraunhofer Intézet]

Vannak az adatokban azonban további érdekességek is. Ha visszatérünk a 3. ábrára, abban jól látható, hogy október 28. óta a naperőművi termelés becsült (sárga és narancs) és a naperőművek kereskedelmi mérése szerinti tényleges termelése (fekete görbe) között a déli órákban 400-600 MW különbség tapasztalható. Ez óriási mennyiség, az előrejelzés és a tényleges termelés közötti különbséget kiegyenlítő energiaként nagyon drágán lehet csak beszerezni. Itt a termelési előrejelzés pontatlansága mellett fokozza a probléma nagyságát az is, hogy a háború miatti energiaellátási válsághelyzet következtében nagyon magasak a villamosenergia-árak, így a rendszerirányító által igénybe vett szabályozás költségei a korábbi néhány milliárd forintról a havi 40-50 milliárd forintos tartományba növekedtek (ld. a MEKH 2022. 08. havi villamosenergia-piaci havi riport 27. ábráján). A fent leírtakból azt is könnyű megérteni, hogy miért érdemes a napenergia előrejelzés pontosságát növelni (ezáltal a narancssárga és a fekete görbe közötti különbséget csökkenteni).

Az elmúlt napokban a litéri és lőrinci gyorsindítású gázturbinákat is el kellett többször indítani, aminek következtében a fenti 5. ábrában az olaj mint energiahordozó megjelenik a felhasznált tüzelőanyagok között. Ez szintén meglehetősen drága és egészen biztosan nem CO2-mentes. Sokkal egyszerűbb (és környezetkímélőbb) lenne a magyar villamosenergia-rendszer helyzete – ilyen rendszerállapotokban is –, ha a szomszédos országokhoz hasonlóan nálunk is lenne szivattyús tározós vízerőmű, mert az ilyenkor – a rugalmassága révén – a kiegyenlítésben nagy szerepet tudna játszani. Az is nyilvánvaló, hogy tisztán a nap- és szélenergia bázisán lehetetlen lenne az ország áramellátását megvalósítani. A paksi atomerőművi blokkok mint a legnagyobb karbonsemleges termelők nélkül az ország ellátása most is elképzelhetetlen lenne.

Köszönetnyilvánítás: a fenti írásban felhasznált diagramok és adatok kigyűjtésében Szűcs Botond és Biró Bence volt a segítségemre. Köszönet érte!

Felhasznált források:

Erőművi beépített kapacitás adatok: https://www.mavir.hu/documents/10258/244530235/BT_2015-20221001_ig_BR+NT_HU.pdf/7a5dc79d-1be9-3b65-3c2d-2db24ac28fa2?t=1665658209375

Aktuális rendszerterhelési és erőművi termelési adatok: MAVIR adatpublikáció: https://www.mavir.hu/web/mavir/rendszerterheles

MEKH Piacmonitoring, MEKH villamosenergia-piaci 2022. 08. havi havi riport, http://mekh.hu/download/5/7f/21000/HaviRiport_villamosenergia-piacok_2022_08_v%C3%A9gs%C5%91_elk%C3%BCld%C3%B6tt.pdf

Fraunhofer Institute, Energy charts, https://energy-charts.info

2022. október 17.-én hétfőn Olaf Scholz német kancellár hosszú hetekig tartó vitát lezárva elrendelte, hogy a német gazdasági minisztérium (amely az áramtermelésért felelős) és a környezetvédelmi minisztérium (amely többek között a nukleáris biztonságért felelős) teremtse meg annak törvényi és egyéb feltételeit, hogy szükség esetén mindhárom, még működő német atomerőmű tovább működhessen 2023. április 15-ig.

Tudni érdemes, hogy a 2011-es fukushimai baleset előtt 17 atomerőművi blokk működött Németországban. A japán eseményeket követően – néhány héten belül, véleményem szerint elhamarkodott lépések sorozatával – a német kormány elrendelte, hogy a legrégebbi 8 blokkot azonnal véglegesen állítsák le, és döntés született az atomenergia 2022 végéig történő kivezetéséről. Az elmúlt egy évtizedben sorra álltak le a még működő blokkok, így mostanra három blokk maradt üzemben. Ennek az évnek a végén tehát – bár erre semmilyen műszaki vagy nukleáris biztonsági ok nem mutat – a korábbi politikai döntések értelmében a maradék három blokknak is be kellett volna fejeznie a működést.

Jött azonban az orosz-ukrán háború, és nyomában az energiaellátási válsághelyzet, amelynek hatására nem csak Németország, hanem az egész Európai Unió villamosenergia- és földgáz-ellátásának biztonsága megkérdőjeleződött. Mivel az időjárásfüggő megújuló források kiegyenlítése nagy mennyiségű konvencionális erőművet igényel (hiába is próbál ezzel ellentétesen kommunikálni a zöld propaganda), az elmúlt években a német villamosenergia-ellátás az időjárásfüggő megújulók fejlesztése, az atomenergia kivezetése és a szénfelhasználás csökkentése mellett egyre fokozódó mértékben hagyatkozott a – zömében Oroszországból importált – földgázra kiegyenlítő energiaforrásként. Nem szabad elfelejteni, hogy eközben a hagyományosan villamosenergia-exportőr ország visszaszorult semleges, vagy sokszor nettó importőri pozícióba. A földgázellátás azonban a jelen helyzetben erősen megkérdőjeleződött, ezért a legnagyobb környezetterhelés mellett működő német lignittüzelésű erőművek fokozottabb felhasználása mellett született döntés, és nyár óta intenzív vita zajlott arról, hogy meghosszabbítsák-e a még működő atomerőművek működési idejét.

Tudni kell, hogy a három német nyomottvizes technológiájú atomerőművi blokk 3 * 1400 MW, összesen 4200 MW kapacitást képvisel (a négy darab paksi blokk együttes teljesítménye 2000 MW), és ezek a német blokkok 2022 első felében több áramot termeltek, mint a német tengeri szélerőművek, a teljes német termelés 6%-át adták, tehát egyáltalán nem elhanyagolható kapacitásról beszélünk. Mivel Franciaországban műszaki problémák miatt az atomerőművi flotta több, mint fele jelenleg nem működik, a rendelkezésre álló limitált földgázt pedig nem áramtermelésre kellene felhasználni, de közben a három atomerőműben még van valamennyi nukleáris üzemanyag, és a hideg téli hónapokban valószínűleg tényleg szükség is lesz a német atomerőművi áramra, ezért teljesen logikus a felvetés, hogy ne a legnagyobb energiaellátási válsághelyzet közepén állítsák le az 1988-1989-ben üzembe helyezett, műszakilag kifogástalan állapotban lévő, korszerű német atomerőműveket.

Csak hát a német kormányban jelenleg a szociáldemokraták és a szabad demokraták mellett a zöldek is koalíciós partnerek, ráadásul a gazdasági és klímavédelmi minisztert, valamint a környezetvédelmi minisztert is éppen a zöldek adják. Tehát zöld politikusok bevonásával kell döntést hozni arról, hogy a – hangsúlyozom – műszakilag és nukleáris biztonsági szempontból kifogástalan, teljesen működőképes atomerőműveket üzemben tartsák-e, legalább a télre, ha már nincsen elég földgáz Európában, és kérdéses, hogy a fogyasztók elláthatóak-e a szükségleteknek megfelelően árammal.

A zöldek a hétvégén hosszan mérlegelték, hogy mit tegyenek, még pártkongresszust is összehívtak a kérdésben (nyilván a zöld pártkongresszus rendkívül kompetens mind ellátásbiztonsági, mind nukleáris biztonsági kérdésekben :-)), és arra jutottak, hogy azt javasolják, hogy a háromból két blokk maradhasson tartalékban, szükség esetén működhessenek 2023. április 15-ig. A zöldek azonban eddig teljesen elutasították, hogy a harmadik blokk üzemben tartásához szükséges friss üzemanyagot beszerezzék.

Németország, az Európai Unió legnagyobb gazdasága, nincsen abban a helyzetben, hogy az üzemben lévő és műszakilag tovább üzemeltethető atomerőműveit ellássa üzemanyaggal! És a koalíciós partnerek azon vitatkoznak hónapok óta, hogy rendeljenek-e még üzemanyagot a blokkokhoz. Miközben az Északi Áramlat 1 és 2 vezeték összesen 4 vezetékéből hármat valaki felrobbantott, Oroszországból nem érkezik földgáz Németországba, közelít a tél, és a műszaki számítások szerint nem biztos, hogy elegendő lesz a téli hónapokban a rendelkezésre álló villamosenergia-termelési kapacitás. A környezet- és klímavédelméről híres Németország feltekeri a ligniterőműveket, és várja a telet. Véleményem szerint egy hibás és ellátásbiztonsági kockázatokkal erősen terhelt energiapolitika következményeit látjuk.

Az Isar Atomerőmű Bajorországban (Forrás: E.ON Kernkraft GmbH, CC BY-SA 3.0)

A három kérdéses, még üzemelő blokk a Bajorországban található Isar-2, a Baden-Württemberg tartományban működő Neckarwestheim-2 és az Alsó-Szászországban lévő Emsland atomerőmű. Vegyük sorra ezeket az egységeket.

• Ahhoz, hogy az Isar-2 szükség esetén üzemeltethető legyen a tél folyamán is, a következő napokban le kell állítani a primerköri térfogatkompenzátor biztonsági szelepének tervszerű karbantartása érdekében. Utána vissza fogják tudni indítani. Mivel az üzemeltető eddig azzal számolt, hogy a Kormány nem fogja engedni a blokk üzemeltetését 2022 december után, ezért már nem vettek hozzá megfelelő mennyiségű friss üzemanyagot. Így várhatóan januártól csak limitált ideig fog tudni működni egy speciális, ún. csúszó paraméteres üzemmódban. Ez azt jelenti, hogy az üzemanyag kiégésével folyamatosan csökkenteni kell majd a blokk teljesítményét. (Ez technikailag egy olyan speciális üzemmódot jelent, hogy a turbina előtti nyomást, valamint a primerköri átlaghőmérsékletet fokozatosan és lassan csökkenteni fogják, hogy a normál kiégési szintnél nagyobb mértékű üzemanyag-kiégést kompenzálni lehessen és a blokkot üzemben lehessen tartani.) A Kancellár döntése értelmében a hétről-hétre csökkenő teljesítmény mellett egészen 55%-os teljesítményig mehetnek le, itt kell majd a blokk üzemét befejezni.
• A Neckarwestheim-2 blokkal az a terv, hogy december 31-én leállítják, és ha az energiaellátási helyzet szükségessé teszi, akkor a pihentető medencében megtalálható üzemanyagok felhasználásával egy működőképes zónát kell összeállítani, majd dönteni, hogy tartalékban marad, vagy a blokkot visszaindítják.
• Az Emsland atomerőművel kapcsolatban eddig a zöldek nagyon elutasítóak voltak, így nem is mérlegelték eddig komolyan, hogy szintén használatba vehető lesz januártól. Ennek következtében a pontos műszaki koncepció itt még nem is áll rendelkezésre.

Érdemes rá felhívni a figyelmet, hogy a kérdéses három német atomerőművi blokkban (amelyek jelenleg 33-34 évesek) még akár 30-40 év maradék üzemidő van. Ezeket tisztán politikai okok miatt leállítani a jelenlegi energiaellátási válsághelyzetben óriási nagy baklövés, és valójában nem csak Németország, hanem az egész európai árampiac mozgásterét csökkentő önsorsrontó lépés. Persze ez a folyamat 10 éve zajlik, és nyilván jelentősen erodálta a német nukleáris kompetenciát és ipari képességeket, de akkor is a mostani helyzet mutatja, mennyire problémás az út, amin a német energiapolitika halad.

Meglepő, hogy bár a tél nagyon közel van, még mindig ennyi a bizonytalanság a három atomerőművi blokk további üzemeltetésének kérdésében, de az mindenképpen pozitív fejlemény, hogy Scholz kancellár döntése értelmében már legalább az irány adott, és a szereplők a megvalósításra koncentrálhatnak.

A német villamosenergia-iparban azért az egy általános álláspont – és ennek a lenyomata megjelenik a német sajtóban is –, hogy 2023/2024 tele még komplikáltabb lehet, mint a most előttünk álló tél, így a fent említett német atomerőművekre egy év múlva is szükség lehet. Így bár ez eddig elképzelhetetlennek tűnt, de még az is lehetséges, hogy Németországban az atomenergia 2023. április 15. után is benne marad az energiamixben.

Csak a sok bizonytalanság és határozatlan döntési helyzet végeredménye nehogy az legyen Németországban, hogy a kecske is éhen hal és a zöld káposzta is elrothad.

Karácsony Gergely, Budapest Főpolgármestere 2022. szeptember 20-án nagyon fontos kérdést tett fel (ld. még pl. a 24.hu cikkében is): hogyan lehet, hogy ha a Paksi Atomerőmű – mint közösségi beruházásban megvalósult erőmű – 12 Ft/kWh áron termeli a villamos energiát, akkor a fogyasztók, közöttük önkormányzatok ennek sokszorosáért (az ő példájában 38-szoros áron, 462 Ft/kWh áron) kapják a villamos energiát.

A fenti kérdésfelvetésben nagyon fontos új tartalom van. Egyrészről egyedülálló módon egy magyar zöld politikus elismeri, hogy a paksi atomerőmű fontos szerepet tud játszani a hazai villamosenergia-ellátásban. Emlékszünk időkre, amikor zöld politikusok azt mondták, hogy nincs is szükség az atomerőműre. Mi akkor is azt mondtuk, hogy elvitathatatlanul meghatározó szerepe van Paksnak a hazai áramellátásban. A magam részéről nagyon örülök, hogy a zöld álláspont elérkezett oda, hogy elismeri, szükség van a paksi áramra.

Az is rettentően fontos, hogy a Főpolgármester szerint is a paksi atomerőmű önköltségi áramára 12 Ft/kWh. Igen, a szám helytálló: ha összesítjük az atomerőmű éves kiadásait (benne az üzemanyagra költött, továbbá a majdani leszerelésre és a hulladékkezelésre félretett pénzt is), és ezt az összeget elosztjuk azzal a kb. 15 milliárd kWh villamosenergia-mennyiséggel, amit a paksi atomerőmű egy év alatt előállít, akkor 12 Ft/kWh egységköltséget kapunk.

Hogyan lehet az, hogy ha a Paksi Atomerőmű adja a hazai áramtermelés felét, a hazai fogyasztás kb. harmadát, akkor ilyen alacsony önköltségi áramár mellett mégis ilyen magas a piaci ár? Ez sajnos nem Paks vagy nem a Kormány hibája, hanem a jelenlegi európai és magyar villamosenergia-piaci modell súlyos kudarca: pontosan azt mutatja, amire évek óta újra és újra magam is felhívtam a figyelmet. Az ún. Merit order modell hibás, és olyan torzulásokat okoz, ami ellehetetleníti, hogy az áramtermelés lényegi jellemzőit, például az ellátásbiztonsági aspektusokat és a beruházások hosszú megtérülési idejét figyelembe lehessen venni.

Azt, hogy a jelenlegi piaci modell hibás, régóta lehet tudni, ha máshonnan nem, onnan biztosan, hogy bizonyos nyári időszakokban időnként negatív áramárak is kialakulnak az európai árampiacokon. A negatív áramár egyértelműen egy olyan szimptóma, ami a hibás piaci algoritmusra hívja fel a figyelmet, hiszen az időnkénti negatív áramár egyáltalán nem azt jelenti, hogy olyankor a költségek negatívak lennének. Sokkal inkább arról van szó, hogy az árampiacon jelenleg használt közgazdasági modell nem veszi figyelembe a műszaki törvényszerűségeket és a valós, fizikailag létező erőművi és hálózati eszközök és rendszerek műszaki korlátait.

A Merit order modell lényege, hogy amikor – mondjuk az év egy adott órájában a piacon forgalmazandó villamos energia áráról megállapodnak a szereplők (eladók és vásárlók), akkor az eladásra ajánlatot tevő erőművek (vagy importőrök, kereskedők, esetleg – spekulációs célú – eladható árammal rendelkező szereplők) az eladandó áram árát az ún. határköltség alapján határozzák meg. Azt feltételezik, hogy egy adott erőmű már úgyis működik, és egy további kWh (vagy a piacon inkább MWh, vagyis 1000 kWh) áram ára csak attól függ, hogy ezt az addicionális árammennyiséget mennyiért lehet előállítani (ez az ún. határköltség). Tehát ajánlatadáskor az állandó költségek (az erőmű beruházási költsége, a személyzet fizetésének költsége, stb.) már „ki van fizetve”, így egy addicionális egységnyi árammennyiség költsége csak az annak előállításához szükséges addicionális üzemanyag költségétől függ. Ebben a modellben az az egyik nagy csavar, hogy a megújuló energiaforrások (nap, szél, víz) „üzemanyag-költsége” praktikusan nulla, így amikor a határköltség alapján sorba rakjuk az egyes áramtermelő berendezéseket (ld. a lenti ábrát), akkor a nap és szélerőművek biztosan elől lesznek a sorban, tehát ha termelni tudnak, mert éppen süt a nap és/vagy fúj a szél, akkor az általuk megtermelt áram a piacon biztosan vevőre talál.

A jelenlegi árampiaci modell (merit order modell) egyszerűsített sémája
(Aszódi A., Biró B., 2022, CC BY-SA 4.0)

 A merit order modellben sorba rakott erőművek sorrendjét tehát tulajdonképpen az üzemanyag-költségek határozzák meg, így a nap- és szélerőművek után az atomerőművek, majd a szén, továbbá a gáztüzelésű erőművek következnek.

Az adott időszakra (pl. az adott órára) vonatkozó piaci áramár úgy alakul ki, hogy a piacon (áramtőzsdén) megnézik, mennyi vevői igény érkezett az adott órára, és ahol az igény elmetszi a kínálati görbét, ott adódik a piaci ár (ld. az ábrán a piros vonalak metszéspontjában lévő narancssárga pontot).

Itt jön a modellben a következő csavar: az egyes termelők nem akkora árat kapnak a termékükért, amilyen áron ajánlatot tettek az eladásra, hanem a kínálati és keresleti görbe metszéspontjában kialakuló áron adhatja el az ÖSSZES TERMELŐ a felkínált és vevőre talált villamos energiát. Ez a modellben azért szükséges, mert a határköltségen tett ajánlat természetesen nem azt jelenti, hogy az áram előállításának teljes költsége tényleg akkora lenne. A naperőművek üzemanyagköltsége, így határköltsége hiába nulla, az nem ezt jelenti, hogy a naperőművi áram ingyen van, hiszen az erőművet meg kell építeni, ahhoz napelemek, tartószerkezetek, inverter, kerítés, hálózati csatlakozás, dolgozók munkája kell, ami mind pénzbe kerül. A merit order modellben úgy van elképzelve, hogy az erőművek megtérülése azáltal van biztosítva, hogy ha egyes órákban esetleg nem is fedezett az erőművek minden költsége, de hosszú távon végül a bevételek ellensúlyozzák a kiadásokat.

Miért szálltak el most az áramárak? A főpolgármesternek – és sok más szereplőnek, akik ezt a kérdést firtatják az elmúlt hetekben – teljesen igaza van ezzel a kérdésfeltevéssel. És ezen a ponton jön be a képbe Oroszország, a háború és a szankciók hatása.

A merit order modellben kialakuló áramár nyilvánvalóan – az ábrán is látható módon – attól függ, hogy tipikusan hol metszi el a keresleti görbe a kínálati görbét. Az az erőmű, az az áramtermelési mód lesz az ármeghatározó, ahol általában ez a metszéspont kialakul. Az ármeghatározó erőművek pedig manapság a földgáztüzelésű erőművek. Mivel a klímavédelem arra ösztönzi a szereplőket, hogy vezessék ki a szénerőműveket, valamint a sok megújuló erőmű flexibilitást igényel a többi szereplőtől, Európa sok országában, így Magyarországon is a földgázerőművek lettek a kiegyenlítő erőművek, így az általuk előállított áram határköltsége (ami lényegében a földgáznak a hőára) határozza meg, hogy a piacon milyen áron alakul ki a kereslet és kínálat egyensúlya. Márpedig az orosz-ukrán háború és a szankciók az egekbe lökték a földgáz árát, ez pedig magával rángatta fel az egekbe a piaci áramárat is. Természetesen rárakód(hat)nak az ügyre spekulációk is, hiszen az áramtőzsdén nem csak erőművek vagy a nagykereskedőik kereskednek.

Mi lehet a megoldás? Az áram ársapkázása, amit az Európai Bizottság is nemrégiben javasolt, nem oldja meg tartalmilag a problémát, de mérsékli a jelenlegi negatív következményeket. Úgy gondolom, hogy egy új piaci mechanizmus kidolgozása szükséges, ami figyelembe veszi nem csak az erőművek változó költségeit (az áramtermelés határköltségét), hanem a mostaninál direktebb módon a beruházási költségeket, az ellátásbiztonsági és a klímavédelmi költségeket.

Sok a teendő, itt lenne az ideje, hogy a zöld politika is figyelembe vegye a műszaki realitásokat és érdemben lehessen beszélgetni zöld politikusokkal egy olyan energiamixről, amiben a megújulók és az atomenergia tartósan együtt van jelen. Olyan energiapolitikára van szükség, ami minél hamarabb kivezeti a fosszilis energiahordozókat, különösen a kőolajat és a földgázt, aminek esetében Európa nagymértékben vezetékes importra szorul, így rettentően kitett az importfüggőség ellátásbiztonsági és külpolitikai kockázatainak is.  

Meg kell említeni, hogy a villamos energiát nem csak meg kell termelni, hanem el is kell szállítani a fogyasztókhoz, ennek is vannak költségei, ami a végfelhasználóknál (önkörmányzatok, lakosság, ipari szereplők) szintén jelentkezik az árban. Megemlítendő az is, hogy nem minden fogyasztó kapja a villamos energiát áramtőzsdei kereskedelmi ügyletből, ugyanakkor a tőzsdei áramár nyilván fontos indikátor a legtöbb piaci szereplő számára.

Összefoglalva: A jelenlegi extrém magas piaci árak mögött nincs műszaki fundamentum, azt elsősorban torz közgazdasági folyamatok okozzák. Szó nincs arról, hogy minden erőmű termelési költségei 10-20-40-szeresre növekedtek volna. A megoldás ugyanakkor a piaci mechanizmus átfogó felülvizsgálatában keresendő, ami biztosítja a beruházások hosszú távú megtérülését is.

Jó kérdésekre jó válaszokat kell adni, különösen válsághelyzet idején!

Köszönetnyilvánítás: A fenti ábra elkészítésében köszönöm Biró Bence segítségét!

Az ukrán atomerőmű üzemeltető társaság Telegram csatornáján megjelent legfrissebb közlemény szerint ma (2022. szeptember 11.) hajnalban leállt a Zaporizzsjai Atomerőmű utolsó, még működő blokkja, ezzel nem maradt üzemben a telephelyen egyetlen egység sem. A lépést azt tette lehetővé, hogy helyreállították az erőmű egyik távvezetéki kapcsolatát, amin keresztül a blokkok biztonsági rendszereinek működtetéséhez szükséges villamos energia biztosítható. Az elmúlt napokban ez a blokk szigetüzembez biztosította a telephely áramellátását.

Az utolsó, 6. blokk lehűtése és biztonságos hideg leállított állapotba hozása folyamatban van. Az üzemeltető minden bizonnyal arra készül, hogy a blokkokat leállított állapotban tartsa, ami a harci cselekmények közepette sokkal biztonságosabb állapot, mint a normál üzem. Ez a fejlemény abba az irányba tett lépés, amit magam is javasoltam nemrégiben.

Csak remélni lehet, hogy a Nemzetközi Atomenergia Ügynökség megfigyelőinek jelenlétében a harcban álló felek távol tartják magukat attól, hogy a létesítményt és annak távvezetéki kapcsolatait tovább támadják. Ha a működő távvezetéki kapcsolat kiesne, az üzemzavari dízelgenerátorok segítségével tudják biztosítani a szükséges áramellátást.

Zaporizzsjai Atomerőmű 6 blokkja, a baloldalt egy hőerőművel a háttérben
(Fotó forrása: Wikipedia, CC BY-SA 3.0, Ralf1969)