Naturkraft och kärnkraft

För tio år sedan, närmare bestämt på eftermiddagen den 11 mars 2011, inträffade en jordbävning i Stilla Havet 130 km utanför Japans kust nära Tohoku. Den varade i tre minuter och visade sig motsvara den största magnituden 9 på Richterskalan. När skalvet var över, hade 650 km av havsbottnen förskjutits 10-20 meter horisontellt, vilket medfört att Japans huvudö Honshu flyttats några meter österut, och att dess kustlinje sjunkit en halv meter. Skalvet som skedde på 24 km djup skapade en upp till 15 meter hög tsunami som rusade in mot den japanska öbågen med en hastighet av flera hundra km i timmen. Den nådde miltals in i landet och svepte på vägen med sig vägar, broar och de flesta byggnader.

Orsaken till skalvet var spänningar i jordskorpan till följd av den fortgående förskjutningen västerut av Stillahavsplattan under Honshuplattan. Den förra rör sig med drygt åtta cm om året, vilket är dubbelt så mycket som rörelserna i den ökända spricka som markerar gränsen mellan den nordamerikanska plattan och Stillahavsplattan i Kalifornien (San Andreas fault). Händelsen i havet utanför Japan medförde en förskjutning av jordaxeln med ca 10 cm, vilket resulterade i snabbare jordrotation och innebar att dygnet kortades med 1,8 mikrosekunder.

T?hokuskalvet kostade 18 000 människoliv, drygt 6 000 skadade och 2 500 saknade. 122 000 byggnader blev helt raserade, 281 000 svårt skadade och 700 000 delvis förstörda. 4,4 miljoner människor i nordöstra Japan blev utan ström och 1,5 miljoner utan vatten. Världsbanken uppskattade de ekonomiska kostnaderna till följd av själva skalvet till 235 miljarder USD, vilket innebar den dittills dyraste naturkatastrofen i historien.

Det dröjde inte mer än någon timme efter skalvet och tsunamin, förrän namnet Fukushima kablades ut i telegrammen från världens nyhetsbyråer. I prefekturen Fukushima ett tjugotal mil nordöst om Tokyo låg flera kärnkraftverk, varav ett, kallat Daiichi, med sina sex reaktorer tillhörde världens största. Daiichi låg vid kusten innanför en liten hamn som användes för transporter till och från verket. Det skulle i efterhand visa sig att Daiichi på planeringsstadiet var tänkt att ligga på 30 meters höjd över havsytan, men att de byggnadsansvariga jämnade ut marken för att underlätta sjötransporter av material till anläggningen. Verket hamnade därför bara tio meter över havets yta, vilket skulle bli avgörande för den fortsatta utvecklingen.

När skalvet inträffade, var bara tre av Daiichis enheter i drift. De övriga var avställda för underhåll. Sensorinstrumenten i enheterna 1, 2 och 3 kände av jordbävningen, och motorer stängde automatiskt av fissionsprocessen genom att skjuta in kontrollstavar i reaktorhärdarna. Eftersom de på så sätt avstängda reaktorerna inte längre kunde producera kraft till sina kylsystem, gick dieselgeneratorerna för produktion av reservkraft till kylvattenpumparna planenligt igång. Trots att reaktorerna var avstängda, behövdes vatten för att kyla bränsleelementen i härden, vilka, liksom de förbrukade bränslekomponenterna i lagringsbassängerna, fortsatte att avge restvärme.

När tsunamins jättevåg nådde land 50 minuter senare, översvämmades Daiichis turbinhallar som låg i separata byggnader. Vattnet slog ut reservgeneratorerna, varpå såväl de elektriska kontrollsystemen, som kylvattenpumparna, stannade. Också de externa anläggningar och ledningsnät, som levererade växelspänning till kärnkraftverket, slogs ut av tsunamin. Ångdrivna pumpar i två av reaktorerna fortsatte under ytterligare några timmar att distribuera kylvatten till härdarna, men också de upphörde till slut att fungera. När kylvattenförsörjningen upphörde, blev bränslet överhettat, och härdsmälta skedde.

Mobila generatorer och batterier skickades till Daiichi från flera håll men försenades, eftersom jordbävningen och tsunamin gjort vägar och järnvägar oframkomliga.

I de flesta kommersiella kärnkraftverk består bränslet av centimeterlånga pellets eller ”kutsar” av urandioxid, som fyller fyra meter långa rör, tillverkade av en zirkoniumlegering. Energiinnehållet i varje sådan kuts motsvarar ca 800 liter dieselolja. De smala bränslestavarna sätts samman i knippen, vilka har en livslängd på ca fem år och byts i ett rullande schema. I kokvattenreaktorer innehåller ett sådant bränsleknippe ett fyrtiotal, upp till ett hundratal, stavar. Det vatten som värms upp av kärnprocesserna i bränslet omvandlas till ånga som driver turbiner, vilka i sin tur driver elgeneratorer.

Bränslecellerna i Daiichi var placerade i ett tryckkärl med 300-gradigt vatten, som på grund av trycket inte kokade. Under normala driftsförhållanden är zirkoniumlegeringen i bränslestavarna mycket korrosionsbeständig, men om vattnet i reaktortanken börjar koka, och stavarna utsätts för het ånga, oxiderar snabbt zirkoniummetallen i stavarna, vilket gör dem spröda och medför materialsprickor. Den kemiska reaktionen i legeringen ger upphov till vätgas som blir explosiv, när den blandas med syret i luften.  

Dagen efter översvämmningen läckte vätgas ut från reaktortanken i enhet 1 och förorsakade en kraftig explosion som skadade fem anställda och förstörde stora delar av reaktorbyggnaden. Två dagar senare inträffande en liknande explosion i enhet 3, vars övre del raserades med elva skadade som följd. Påföljande dag skedde en vätgasexplosion också i enhet 4, som delade ventilationssystem med nummer 3.

I efterhand har konstaterats att stora delar av bränslet i de svårast skadade reaktorerna smälte genom trycktankens nedre del och hamnade i botten på den omgivande över sju meter tjocka  betonginneslutningen, där smältan eroderade betongmaterialet och snabbt närmade sig inneslutningens yttre stålskal.

Under dagarna efter katastrofen uppmättes kraftigt förhöjda strålningsnivåer i atmosfären, vilket föranledde den japanska regeringen att etablera en 20 km bred evakueringszon runt kraftverket. 154 000 invånare evakuerades från samhällena i verkets omgivning. Vidare konstaterades att stora mängder vatten innehållande radioaktiva isotoper släppts ut i Stilla Havet. Geofysiker beräknade att 18 000 Terabequerel av Cesium¹³⁷ hamnat i havet under katastrofförloppet och att 30 Gigabequerel per dag läckte ut ännu tre år efter olyckan.  

Havsströmmen utanför Fukushimas kust, Kuroshioströmmen, tillhör de starkaste i världen och bidrog till att det kontaminerade vattnet från kärnkraftverket snabbt spreds i havet. Mätningar av fisk fångad utanför Kaliforniens kust visade höjda halter av Cesium¹³⁷ under flera år efter olyckan. I vin producerat i Napa Valley påvisades också ökade mängder av sådana isotoper, sannolikt orsakade av luftburet radioaktivt damm från Daiichi. I augusti 2012 fångades fisk i Fukushimas kustvatten som innehöll 250 gånger större mängder av radioaktiva isotoper än det fastställda gränsvärdet.

Fukushimakatastrofen placerades högst upp på IAEAs International Nuclear Event Scale (INES). I den kategorin fanns tidigare endast olyckan i Tjernobyl. Det sanerings- och avvecklingsarbete som nu pågår beräknas ta mellan 30 och 40 år och kosta det japanska samhället 187 miljarder USD.  Den privata försäkringsbranschen anses dock inte komma att drabbas av några större krav till följd av olyckan, eftersom skadeförsäkringar avseende kärnkraftsolyckor inte uppges täcka vare sig person- eller sakskador som orsakats av jordbävningar, tsunamis eller bränder till följd därav. 

Ett år efter Daiichiolyckan hade alla utom två av Japans många kärnkraftverk stängts. I juni 2013 hölls i Tokyo en protestmarsch mot regeringens planer på att åter ta de avställda kärnkraftverken i drift, i vilken mer än 30 000 människor deltog. Regeringen överlät då till de regionala myndigheterna att själva besluta om eventuell återstart. Påverkade av den kraftigt negativa folkliga reaktionen på olyckan i Fukushima, utnyttjade ingen av regionerna den möjligheten. Japans energipolitik, som baserats på vad ansvariga politiker kallade ”säker kärnkraft”, bytte fokus på ett par månader. Bortfallet av 30% av landets kraftproduktion tvingade regeringen att ransonera elkonsumtionen. Den japanska industrin tillhölls att minska sin elanvändning med 15%.

Energiindustrin meddelade två år efter katastrofen i Fukushima att kostnaden för import av fossila bränslen som ersättning för kärnkraftbortfallet ökat med 37 miljarder USD sedan 2010. Ambitiösa planer för utbyggnad av sol- och vindkraft utarbetades, men skulle ta flera år att förverkliga. Denna energiproduktion skulle dessutom inte på långt när räcka för att täcka ersättningsbehovet. Man måste därför återgå till traditionell kolkraft, vilket betydde att Japan måste överge sitt tidigare av folkflertalet hyllade mål att minska kolkraftens andel av energiproduktionen till 10%.

Resultatet av denna fundamentala förändring av landets energipolitik blev driftsättandet av åtta nya kolkraftverk mellan 2016 och 2018 samt planer på ytterligare trettiosex under det följande decenniet.

Tre månader efter Fukushimakatastrofen riktade International Atomic Energy Agency (IAEA) skarp kritik mot det mäktiga Ministry of Economy,Trade and Industry (MITI), som ansågs stå inför en omöjlig intressekonflikt genom att vara ansvarigt såväl för reglering och tillsyn, som främjande av kärnkraftindustrin. Efter att länge ha hävdat att haverierna i Daiichikraftverket varit oundvikliga och enbart orsakade av naturkrafterna, tvingades regeringen under ledning av premiärministern Noda  i mars 2012 förklara att de ansvariga tjänstemännen varit ”förblindade av en falsk tro på teknologisk ofelbarhet”,och att bristen på kommunikation mellan olika myndigheter och företag förvärrat katastrofen.  I juli 2012 avlämnade det japanska parlamentets oberoende undersökningskommission sin rapport om olyckan. Rapporten slog fast att orsakerna till händelsen varit förutsägbara, och att det driftsansvariga bolaget Tokyo Electric Power Company (TEPCO) underlåtit att iaktta grundläggande säkerhetskrav, såsom riskanalyser, åtgärder för undvikande av olyckor och utarbetandet av effektiva evakueringsplaner.

Andra kommentatorer var skarpare i sin kritik. En känd fysiker hävdade att Japans rigida beslutshierarkier, tendensen att dölja dåliga nyheter, behovet av att rädda ansiktet, oviljan att förbereda energipolitiska alternativ, ivern att till varje pris behålla ett folkligt stöd för kärnkraft samt oklar och instabil krisledning, hade avgörande betydelse för hanteringen av katastrofen. Det blev efterhand klarlagt att bristande tillit mellan de organisationer och personer, som närmast ansvarade för att begränsa effekterna av olyckan, ledde till hemlighållande av viktig information, fatala förseningar av skadebegränsande åtgärder samt felaktiga tolkningar av vad som faktiskt hänt. Avsaknaden av klara ansvarsförhållanden mellan olika aktörer ledde till beslutsstress och förvirrande flöden av motstridiga uppgifter om strålningsnivåer och utsläppsmängder.

Det amerikanska flygvapnet producerade dagarna efter katastrofen kartor över Fukushima, vilka visade uppmätta strålningsnivåer. Det ansvariga ministeriet skickade aldrig kartorna vidare till de lokala myndigheterna, vilket ledde till att bybor evakuerades till områden med högre radioaktivitet än den hemort de tvingats lämna. Det visade sig också att TEPCOs personal förbjudits att överhuvudtaget använda begreppet ”härdsmälta”. Flera utredningar av katastrofen beskrev miljöer präglade av korruption och nepotism med hänvisning till det japanska uttrycket amakudari ( ung. ”manna från himlen”), vilket innebär att högre regeringstjänstemän och politiker erbjuds välbetalda poster i de företag som de är satta att övervaka.

I augusti 2012 avskedade regeringen ett antal toppchefer, bland dem viceministern i MITI, chefen för kärnsäkerhetsmyndigheten och chefen för myndigheten för naturresurser och energi. 2016 åtalades TEPCOs styrelseordförande Katsumata och två ytterligare personer i företagets ledning för vårdslöshet som resulterat i dödsfall och skada. Samtliga frikändes.

Något så fruktansvärt som katastrofen i Fukushima kan väl inte inträffa i Sverige?….

Våra kärnkraftverk antas ju tillhöra de säkraste i världen. Vår teknologi anses ju överlägsen de flesta andra länders. Våra verk ligger säkra på urberg och kan inte drabbas av tsunamis. Våra driftrutiner är beprövade och säkerställer stabilitet. Den teknikeska personalen är högt kvalificerad och begår säkert inga misstag. Skulle något trots allt äventyra säkerheten, såsom sabotage, krigs- eller terrorhandlingar, borgar en tydlig och förtroendefull ansvarsfördelning mellan våra ansvariga myndigheter för snabb och effektiv krisrespons precis som vid skogsbränder och pandemier.

Eller?

Sten Niklasson är författare och generaldirektör