Ydinonnettomuus

Ydinonnettomuus on onnettomuus, jonka aiheuttamat vahingot johtuvat tavalla tai toisella ydinfysikaalisista ilmiöistä. Ydinonnettomuus voi sattua ydinvoimalatoiminssa tai muussa ydinlaitoksessa, joissa niitä ehkäistään ydinturvallisuus. Ydinonnettomuuksia luokitellaan Kansainvälisen atomienergiajärjestön IAEA:n INES-asteikolla.

Mikä tahansa ydinlaitoksessa sattunut onnettomuus ei ole ydinonnettomuus. Esimerkiksi Mihaman ydinvoimalaitoksessa Japanissa 2004 sattunut työntekijöitä surmannut höyryputken rikkoutuminen turbiinihallissa ei ole ydinonnettomuus, koska se ei liittynyt laitoksen ydinturvallisuuteen.

Sattuneet ydinonnettomuudet

Pahin ydinvoimalaitoksella sattunut onnettomuus on ollut Tšernobylin ydinvoimalaonnettomuus Ukrainaillassa, Neuvostoliitossa ja toiseksi pahin Three Mile Island Harrisburgissa Yhdysvalloissa. Tshernobyl on historian ainoa ydinvoimalaitosonnettomuus, joka on aiheuttanut vaaraa väestölle. Tshernobylin onnettomuudessa laiminlyötiin väestönsuojelutoimet, joilla onnettomuuden seurauksia olisi voitu välttää. Kaikki ydinvoimalaitosonnettomuudet, Tshernobylin poikkeusta lukuun ottamatta, ovat vaikutuksiltaan rajoittuneet laitoksen sisälle; voidaan siis sanoa, että tyypillisen ydinonnettomuuden vaikutukset ovat laitoksen sisäisiä. Lisää ydinonnettomuuksia on artikkelissa Luettelo ydinonnettomuuksista sekä Wikipedian artikkelissa Luettelo ydinlaitostapahtumista.

Onnettomuuden ennaltaehkäiseminen

Ydinonnettomuuden mahdollisuuden torjumiseksi ydinlaitosten suunnittelussa ja käytössä noudatetaan ydinturvallisuusperiaatteita, joista merkittävimmät ovat

• Paras mahdollinen turvallisuus: turvallisuusfilosofia, jonka mukaan turvallisuustaso tehdään niin korkeaksi kuin se käytännöllisin toimin on mahdollista
• Syvyyssuuntainen turvallisuusajattelu: onnettomuuden estäminen tapahtuu usealla peräkkäisellä toisiaan varmentavalla tasolla
• Konservatiiviset arviot: suunnittelun lähtökohdaksi valitaan pahimpia mielekkäästi kuviteltavissa olevia tapahtumia ja olosuhteita
• Varautuminen: turvallisuussuunnittelu perustuu vikoihin ja virheisiin varautumiseen
• Stabiilin tekniikan käyttö: tekniikan suunnittelu siten, että se pyrkii luonnostaan turvalliseen tilaan
• Moninkertainen varmentaminen: turvallisuuden kannalta olennaisten laitteiden suunnittelussa noudatetaan rinnakkais-, erilaisuus- ja erotteluperiaatetta (kts. ydinturvallisuus)
• Peräkkäiset esteet: ydinpolttoaineen radioaktiiviset aineet eristetään ympäristöstä peräkkäisin estein siten, että vaikka yksi este pettäisi on jäljellä useita muita esteitä
• Suuret turvallisuusmarginalit sekä laitoksen mitoituksessa että hyväksymiskriteereissä
• Henkilökunnan koulutus ja ammattitaidon ylläpito turvallisuutta ja odottamattomissa olosuhteissa toimimista painottaen
• Turvallisuuskulttuuri, jonka mukaan turvallisuus varmistetaan jokaisella tasolla ja jokaisen toimenpiteen yhteydessä
• Valvonta: laitoksen ja sen operoinnin riippumaton ja läpitunkeva valvonta (kts. Säteilyturvakeskus)

Länsimaisissa ydinvoimalaitoksissa mainittuja turvallisuusperiaatteita on noudatettu ja niiden toimivuus varmennettu käytännössä. Länsimaissa ydinvoimalaitoksia on käytetty yhteenlaskettuna yli 10 000 reaktorinkäyttövuotta, eikä yhtään ympäristölle vaarallista onnettomuutta ole tuona aikana sattunut.

Onnettomuuden todennäköisyys

Yllä kuvattuja periaatteita ydinturvallisuudessa noudattamalla onnettomuuden todennäköisyys on länsimaissa saatu hyvin pieneksi. Muunkinlaisia kokemuksia historia tuntee. Pahimmillaan onnettomuudelle alttiilla reaktorilla varustettua voimalaitosta, joka on suunniteltu noudattamatta ydinturvallisuuden perusperiaatteita operoi turvallisuuden osalta puutteellisesti koulutettu ja huonosti motivoitunut henkilökunta välittämättä turvallisuusmääräyksistä, ilman riippumatonta valvontaa. Tällainen oli tilanne Tshernobylissä. Silloinkin ydinonnettomuuden todennäköisyys on pieni verrattuna muihin teollisuusonnettomuuksiin, mutta sellainen on kuitenkin sangen mahdollinen.

Länsimaisten voimaloiden, joissa ylläkuvattuja ydinturvallisuusperiaatteita on noudatettu, onnettomuustodennäköisyyttä sen sijaan on hankala arvioida. Tavallisesti onnettomuustodennäköisyys lasketaan yksinkertaisesti jakamalla tapahtuneet onnettomuudet toiminnan kestolla. Länsimaisten ydinvoimaloiden kohdalla näin ei kuitenkaan voida menetellä, koska vaikka niille on kertynyt yhteensä yli 10 000 reaktorinkäyttövuotta, ei tuona aikana ole kertaakaan tapahtunut ympäristölle vaarallista onnettomuutta. Tämän kokemuksen perusteella siis tiedetään, että onnettomuuden mahdollisuus on hyvin vähäinen.

Vakavan reaktorionnettomuuden todennäköisyyttä hyvän ydinturvallisuuden voimalaitoksessa on arvioitu laskennallisesti. Tällöin määritetään ensin vakavan onnettomuuden edellytykset ja sitten arvioidaan todennäköisyys näiden edellytysten yhtäaikaiselle ilmenemiselle. Historiallisesti laskennallinen todennäköisyys reaktorisydämen vaurioitumiselle on ollut reaktorityypistä riippuen noin yksi tapaus 1 000–100 000 vuodessa. Nykyaikaisessa ydinvoimalassa todennäköisyys on tyypillisesti selvästi vähäisempi kuin yksi tapaus 100 000 vuodessa. Eurooppalaiset viranomaiset edellyttävät uudelta reaktorilta suunnitteluperusteena laskennallisesti alle yhtä tapausta miljoonassa vuodessa. Näinkin harvinaisiin onnettomuuksiin on varauduttu ja ydinvoimalaitokset suunnitellaan siten, että onnettomuuden vaikutukset rajataan ensisijaisesti reaktorin ja toissijaisesti laitoksen sisälle. Tarkempi kuvaus ydintekniikkaan liittyvän riskin arvioinnista on artikkelissa ydinturvallisuus. (STUK, 2004; Francois, 2000)

Vaikka ydinvoimalaitosten historia ei Tšernobylin onnettomuuden lisäksi tunne muita ympäristölle vaaraa aiheuttaneita onnettomuuksia, on vaikutuksiltaan lievempiä ydinonnettomuuksia sattunut useita.

Onnettomuuden kulku

Fysikaalinen edellytys merkittävälle aktiivisuuspäästölle on zirkoniumkuoreen pakatun ydinpolttoaineen kiinteän, keraamisen olomuodon muuttuminen, käytännössä sulaminen. Tästä syystä vakavimpana onnettomuustyyppinä pidetään sydämen sulamisonnettomuutta. Muilla onnettomuustyypeillä harvoin on edellytyksiä aiheuttaa merkittävää haittaa ympäristölle.

Jotta nykyaikaisessa, hyvän ydinturvallisuuden ydinvoimalaitoksessa voisi sattua vakava ydinonnettomuus täytyisi tapahtua pitkä sarja erilaisia, toisistaan riippumattomia vikoja ja virheitä. Tapahtumaketjun eteneminen veisi jo ketjun osien fysikaalisen kestonkin vuoksi tyypillisesti useita päiviä tai ainakin tunteja. Ydinonnettomuuden tapahtuminen ja varsinkin sen kehittyminen ympäristölle vaaralliseksi ei siis tule yllätyksenä, vaan aikaa varotoimenpiteisiin ja väestönsuojeluvalmisteluihin on. Länsimaisissa ydinvoimaloissa sattuneet onnettomuudet ovat edenneet ylläkuvatulla tavalla. Esimerkiksi Three Mile Islandin onnettomuus kehittyi päiväkausia.

Onnettomuuden vaikutukset

Länsimaiset ydinvoimalaitokset suunnitellaan siten, että mikäli onnettomuus sattuisi, sen vaikutukset jäävät laitoksen sisälle. Kokemuksesta tiedetään, että näin on, sillä kaikki länsimaisissa ydinvoimalaitoksissa sattuneet onnettomuudet ovat vaikuttaneet vain laitokseen itseensä. Voidaan siis sanoa, että tyypillisen ydinonnettomuuden vaikutukset ovat laitoksen sisäisiä.

Silti ympäristölle vaarallisiin onnettomuuksiin on hyvä varautua, koska varsin yksinkertaisin väestönsuojelutoimin on mahdollista torjua onnettomuuden mahdollisia terveysvaikutuksia, lähinnä syöpäriskin kasvua. Seuraavassa tarkastellaan ympäristölle vaarallisen ydinonnettomuuden vaikutuksia. Koska kevytvesireaktoreilla ei tällaista onnettomuutta ole kertaakaan sattunut, tarkastelu perustuu teoreettisille onnettomuusanalyyseille sekä kokemuksille ydinräjähdyksistä ja Tšernobylin onnettomuudesta ― joista molempien vaikutukset ylittävät poikkeuksellisen vakavan kevytvesireaktorionnettomuuden odotettavissa olevat vaikutukset.

Vaikutusten kesto

Poikkeuksellisen vakavassa ydinonnettomuudessa ympäristölle voisi aiheutua säteilyvaara, jos ydinlaitoksesta pääsisi leviämään ympäristöön radioaktiivisten aineiden päästö. Tällainen päästö, muodostaakseen vaaran muuallakin kuin aivan laitoksen lähellä, olisi olomuodoltaan ilmassa tuulen mukana liikkuva hiukkaspilvi.

Koska säteilyvaaran aiheuttaa hiukkaspilvi, kunkin paikan säteilyaltistus on hetkellinen, sillä säteilylähde siirtyy tuulen mukana ja vähitellen heikkenee hiukkasten laskeutuessa yleensä sateen mukana maahan tai mereen. Näin kävi esimerkiksi Tšernobylin onnettomuudessa. Tuulen mukana levitessään hiukkaset harvenevat ja säteilyn paikallinen voimakkuus laskee. Maahan laskeutuessaan hiukkasten tiheys pilvessä on jo huomattavasti pienentynyt. Sade huuhtoo aktiivisia aineita maaperään ja asutuilla alueilla viemäreihin. Toisaalta maassa ollessaan hiukkaset eivät yleensä joudu nielun tai hengityksen kautta elimistöön. Näistä syistä maahan laskeuduttuaan aktiiviset hiukkaset eivät aiheuta enää välitöntä vaaraa.

Vastoin varsin yleistä väärinkäsitystä onnettomuuspäästö ei aiheuta ympäristön säteilytason pysyvää nousua vaaralliselle tasolle, vaan vaara on ylläkuvatulla tavalla kestoltaan rajattu. Esimerkiksi Tšernobylin ympäriltä suljetun alueen yleinen säteilytaso mahtuu Suomessa normaalin taustasäteilyn luonnolliseen vaihteluväliin. Tšernobylin aluetta pidetään suljettuna, koska sitä ei ole siivottu, ja on siis mahdollista, että siellä on voimakkaasti säteileviä hiukkasia tai kappaleita paikoittain.

Akuutit terveysvaikutukset

Ydinlaitoksessa sattuvan poikkeuksellisen vakavankaan onnettomuuden tapauksessa ei akuutteja terveysvaikutuksia, saati sitten hengenvaaraa, pidetä realistisena uhkana, koska päästö laimenisi ympäristöön päästessään nopeasti niin, ettei sen aiheuttama annosnopeus riitä vähänkään kauempana onnettomuuspaikasta akuutisti uhkaamaan terveyttä. Näin oli myös Tšernobylissä.

Myöhäisvaikutukset terveyteen

Suuret säteilyannokset vaikuttavat väestön syöpäriskiin. Yksilön kannalta suurenkin säteilyannoksen vaikutus on tosin vähäinen, koska todennäköisyyden muutos on pieni verrattuna sairastumisriskiin, joka on olemassa muutenkin. Syöpätapausten esiintyminen saattaa yleistyä väestössä havaittavasti jo pienelläkin todennäköisyyden muutoksella. Tämän vuoksi säteilyltä suojautuessa tähdätään säteilyannoksen pienentämiseen.

Huolimatta varsin yleisestä vastakkaisesta käsityksestä, minkään ydinonnettomuuden ei ole havaittu aiheuttaneen säteilylle altistuneessa väestössä lasten epämuodostumia tai perinnöllisiä haittavaikutuksia. Myöskään Tšernobylissä ei tällaisia vaikutuksia ole laajoista tutkimuksista huolimatta todettu. Edes Hiroshiman ja Nagasakin ydinpommitusten uhrien jälkeläisistä ei ole löydetty perinnöllisten sairauksien yleistymistä tai muita perinnöllisiä haittavaikutuksia. Tämä tieto on yleisesti tunnettu lääketieteellisen fysiikan asiantuntijoiden parissa ja löytyy alan oppikirjoista (mm. Paile, 2002), mutta ei tunnu levinneen yleisempään tietoisuuteen.

Tšernobylin onnettomuus antaa havainnoille perustuvan käsityksen siitä, missä mittakaavassa säteilyn myöhäisvaikutuksia on odotettavissa poikkeuksellisen vakavassa ydinonnettomuudessa, kun väestönsuojeluun ei ryhdytä ajoissa. Tähän mennessä Tšernobylin onnettomuudessa altistuneessa väestössä on havaittu 10-20 tapauksen lisäys normaaliin verrattuna kilpirauhassyövän aiheuttamien kuolemantapausten määrässä. Muita säteilyn aiheuttamia terveyshaittoja kuin kilpirauhassyövän yleistymistä ei väestössä ole havaittu (mm. UNSCEAR, 2000).

Säteilyturvakeskus on tutkinut vakavan ydinonnettomuuden mahdollisia seurauksia, kun väestönsuojelutoimia tehdään. Esimerkiksi tutkimuksessa Ydinuhkat ja varautuminen (Mustonen et al., 1995) arvioitiin poikkeuksellisen vakavan ydinonnettomuuden vaikutuksia Suomessa. Tutkimuksen lähtökohtia kuvataan näin: 'Pahimmat mahdolliset seuraukset saadaan yhdistämällä kaikki tilanteeseen vaikuttavat tekijät pahimmalla mahdollisella tavalla sekä lisäksi tekemällä tapahtuman vakavuutta todennäköisesti liioittelevia ominaisuuksia niiden kohdalla, joita ei tunneta.' Tutkimusta varten oletettiin onnettomuuspäästön olevan realistisena pidettyä arviota suuremman ja säätilan oletettiin olevan sellainen, että se vie päästön kapeana vanana suoraan tarkasteltuun kohdekaupunkiin - näitä olivat mm. Turku ja Helsinki. Tutkimuksessa kommentoidaan näin epäsuotuisan säätilan olevan niin epätodennäköinen, että sellaista on tuskin koskaan esiintynyt. Tutkimuksen mukaan akuutteja terveyshaittoja ei väestössä esiintyisi missään tutkituista tapauksista, puhumattakaan kuolemanvaarasta. Säteilyannokset olisivat kuitenkin niin suuria, että väestönsuojelutoimet olisivat tarpeen. Pitkän aikavälin terveyshaittoja arvioitaessa terveyshaittojen kannalta pahimman tutkitun tilanteen seurauksena, kohdekaupungin ollessa Helsinki, aiheutuisi 30 kilpirauhassyöpätapausta, kun väestönsuojelu on tehty oikein. Normaalihoidolla kilpirauhassyövistä 10 prosenttia johtaa kuolemaan, joten kuolemaan johtavia tapauksia olisi siis ainoastaan 3. Muita terveysvaikutuksia ei odoteta havaittavan. Arvio pitää hyvin yhtä ylläselostettujen Tšernobylin havaintojen sekä muun säteilybiologisen havaintoaineiston kanssa.

Vaikutuksilta suojautuminen

Säteilyvaaralta suojautumisesta on kerrottu artikkelissa säteilyturvallisuus. Suojelutoimet tähtäävät väestön säteilyaltistuksen minimoimiseen myöhemmin ilmenevien syöpätapausten torjumiseksi. Oikein tehtynä väestönsuojelutoimet onnistuvat tässä tavoitteessa hyvin suurella todennäköisyydellä lähes täydellisesti, sillä tehtävät toimet ovat varsin yksinkertaisia. Suojautumista koskevat ohjeet antaa viranomainen. Ohjeet suojelutoimenpiteistä ovat myös puhelinluetteloissa ja netissä (Säteilyturvakeskuksen toimintaohjeet ). Tšernobylin lähialueilla väestönsuojelu laiminlyötiin, mutta on arvioitu, että asianmukaiset väestönsuojelutoimenpiteet olisivat ehkäisseet lähes kaikki myöhemmin havaitut säteilyn aiheuttamat terveysvaikutukset.

Ympäristövaikutukset

Poikkeuksellisen vakava ydinonnettomuus voi aiheuttaa vakavia paikallisia ympäristövaikutuksia. Aivan onnettomuuspaikan läheisyydessä suuri radioaktiivinen päästö voi aiheuttaa selkeitä ympäristöhaittoja, kuten kasvien kasvun hidastumista ja jopa suuren säteilyannoksen saaneiden eläinten kuolemia. Nämä lähellä onnettomuuspaikkaa aiheutuvat haitat vähenevät sitä mukaa, kun päästö laimenee ja säteily heikkenee. Onnettomuuden jälkeen luonnon uusiutuminen johtaa alueen palautumiseen luonnontilaan. Kauempana onnettomuuspaikasta päästö laimenee nopeasti, eikä se enää aiheuta havaittavaa väliaikaistakaan haittaa ekosysteemille. Ympäristövaikutukset tunnetaan hyvin sattuneiden onnettomuuksien ja ilmakehässä tehtyjen ydinräjäytysten - jotka aiheuttavat huomattavasti ydinonnettomuutta suurempia säteilyaltistuksia - perusteella.

Esimerkiksi Tšernobylissä ensimmäisenä vuonna onnettomuuden jälkeen alueen kasvillisuudessa ilmeni selviä haittavaikutuksia säteilystä, erityisesti kasvun hidastumista. Seuraavaan kevääseen mennessä luonto oli kuitenkin palautunut ennalleen. Nykyisin yleinen säteilytaso alueella ei poikkea luonnossa normaalisti esiintyvästä vaihteluvälistä. Alueen luonto on nyttemmin toipunut jopa onnettomuutta edeltänyttä tilaa rikkaammaksi. Voimalaitoksen ympärillä on 30 km:n läpimittainen vyöhyke, jonne pääsy on kielletty. Kieltoa noudatetaan vaihtelevasti mutta kuitenkin tarpeeksi, jotta normaali ihmisen toiminta on alueella käytännössä pysähtynyt. Sen seurauksena alueen luonto on vallannut ihmisen käytössä olleita alueita, ja muutenkin ympäristö on palannut lähemmäs luonnontilaa. Populaatiot ja monimuotoisuus ovat kasvussa. Monet eläin- ja kasvilajit ovat yleistyneet, ja eräitä harvinaisia lajeja on jopa palannut alueelle. Alueen luonnon nykytila ei tietenkään ole onnettomuuden suoraa seurausta, vaan pikemminkin johtuu muun ihmisen toiminnan puutteesta. Tšernobylin esimerkki kuitenkin osoittaa, että poikkeuksellisen vakavakaan ydinonnettomuus tuskin aiheuttaa pysyvää vahinkoa ekosysteemille, tai ainakaan sellaista ei tähän päivään mennessä ole todettu.

Ydinonnettomuudet verrattuna muuhun ihmisen toimintaan

Ihmisen toiminta vahingoittaa jatkuvasti massiivisessa mittakaavassa luontoa. Tällaista vaikutusta ei ydintekniikan käytöllä, pois lukien ydinräjäytykset, ole havaittu edes onnettomuustilanteissa. Ydintekniikan käytön vaikutuksia ihmisen turvallisuuteen suhteessa muuhun tekniikkaan on verrattu artikkelissa ydinturvallisuus.

Lähteet

• Säteilyturvakeskus (STUK): Ydinturvallisuus, Hämeenlinna, 2004, ISBN 951-712-500-3
• Francois, B: European Passive Reactor (EPR) , Nu-Power Vol.14 No.3, Mumbai, 2000
• Paile, W.: Säteilyn terveysvaikutukset, Säteilyturvakeskus, Hämeenlinna, 2002, ISBN 951-712-499-6
• UNSCEAR: Sources and Effects of Ionizing Radiation, Volume II , Annex J, raportti YK:n yleiskokoukselle, New York, 2000, ISBN 92-1-422396
• Mustonen, R. et al.: Ydinuhkat ja varautuminen, Säteilyturvakeskus, Helsinki, 1995, ISBN 951-712-058-3

Aiheesta muualla

• Ohjeet säteilyvaaratilanteessa toimimiseen