Säkerheten vid kärnkraftverket Målet för säkerhetsarbetet är att skydda personalen och att förhindra att radioaktiva ämnen kommer utanför anläggningen. I ett kärnkraftverk skapas många radioaktiva ämnen när bränslet, uran- 235 klyvs. Radioaktiva ämnen avger strålning som i höga doser är skadliga för levande organismer. Därför finns det i kärnkraftverken flera olika system och anordningar som ska förhindra att oförutsedda händelseförlopp leder till allvarliga konsekvenser. Det svenska säkerhetsarbetet är upplagt i tre steg: Förebygga fel Motverka att fel leder till ett haveri Lindra konsekvenserna av ett haveri Förebyggande Det första steget i säkerhetsarbetet syftar till att förebygga fel. Därför är alla viktiga delar i svenska kärnkraftverk byggda med hög kvalitet och med stora säkerhetsmarginaler. Säkerhetsarbetet pågår ständigt och varje sommar sker en större översyn av bland annat samtliga säkerhetssystem i samband med att man byter en del av bränslet. Kärnkraftsoperatörerna tränar regelbundet i reaktorskolan i Studsvik för olika typer av händelser i simulatorer, som är exakta kopior av respektive kontrollrum. De svenska kärnkraftverken är byggda med tanke på att människor gör fel ibland, trots träning. Därför finns den så kallade 30-minutersregeln. Den innebär att alla åtgärder som måste ske den första halvtimmen efter ett fel alltid sker automatiskt. Personalen behöver inte stressas till några oövertänkta beslut, de har en halvtimme på sig att överblicka situationen innan de eventuellt behöver och kan agera. Säkerhetssystem mot haveri Nästa steg i säkerhetsarbetet är att motverka att ett fel leder till haveri. Därför har man byggt säkerhetssystemen dubbla eller flerdubbla. Om det första inte fungerar, tar något av reservsystemen över. Till exempel kan strömförsörjningen ske på många olika sätt; från egna generatorn, det yttre kraftnätet, dieselaggregat, batterier eller från gasturbiner som startar automatiskt. Systemen har dessutom olika tekniska lösningar. Därför kan man, om man vill stoppa reaktorn, driva styrstavarna antingen med hydraulik eller med elektricitet. Om ett fel uppstår stoppas reaktorn automatiskt. Alla styrstavarna skjuts in i härden och därmed upphör uranklyvningen. Ett sådant snabbstopp tar några sekunder. Värmeproduktionen från de radioaktiva klyvningsprodukterna fortsätter dock, så kylningen måste på grund av denna så kallade resteffekt fortsätta. Att bränslet kan kylas under många år efter att kedjereaktionen stoppats är en viktig förutsättning för säkerhetssystemens utformning. De olika säkerhetssystemen är placerade på olika ställen, så att exempelvis en brand inte slår ut alla system. Risken att ett fel ska passera alla skyddsanordningar är mycket liten. 20 Kontrollrummet i block 3 i Ringhals. Exakta kopior av kärnkraftverkens kontrollrum finns i reaktorskolan i Studsvik, där personalen regelbundet simulatortränar för olika typer av händelser.
Sex barriärer Det sista steget i säkerhetsarbetet är att lindra konsekvenserna av ett haveri. För att hindra att radioaktiva ämnen ska komma ut är svenska kärnkraftverk byggda med sex barriärer: 1 Bränslet har en keramisk form, ungefär som porslin, vilket gör det mycket svårlösligt i vatten och luft. Smältpunkten är 2 900 grader. 2 Runt bränslet finns bränslerören som är gastäta och gjorda av zirkaloy, en tålig metall som liknar rostfritt stål. 3 Reaktortanken är gjord av 15-20 cm tjockt stål. 4 Reaktorinneslutningen består av metertjock betong med ingjuten, gastät stålplåt. Här finns också vattenbassäng och sprinklers som kyler utrymmet och binder radioaktiva partiklar som frigörs från bränslet om en olycka skulle inträffa. 5 Reaktorbyggnaden är byggd för att t ex klara att ett jetplan kraschar med full kraft. Styrstavar Filter En kraschtest gjord i USA. Resultatet är tillämpligt även för svenska reaktorbyggnader. 6 Om det värsta händer Om värsta tänkbara olycka skulle hända och alla säkerhetssystem sluta att fungera om en härdsmälta skulle inträffa får radioaktivitet fortfarande inte läcka ut till omgivningen. Sveriges kärnkraftverk har därför ytterligare ett säkerhetssystem bestående av filter. Dessa finns i en separat byggnad med röranslutning till reaktorinneslutningen. För att inte ångtrycket i reaktorinneslutningen ska bli för högt och spränga den kan man behöva släppa ut gaser och ånga/vatten till omgivningen via filtret. Filtren tar hand om 99,9 procent av de radioaktiva markbeläggande ämnena som därmed stoppas från att nå ut till omgivningen. Under några dagar kan radioaktiva ämnen ge tillräckligt hög strålning för att de kringboende bör undvika den genom att hålla sig inomhus eller lämna området för en tid. För detta finns evakueringsplaner. Stråldosen från marken efter en sådan olycka ökar dock inte mer än sammanlagt 1-3 msv* i närområdet under det första året. Som jämförelse kan nämnas att naturlig markstrålning i Bohuslän kan ge upp till 2 msv/år och 21 att det finns platser i världen där invånarna kan få årsdoser på över 50 msv från den naturliga markstrålningen. De svenska reaktorerna är konstruerade för att klara även den värsta tänkbara olycka. Det innebär att människor som bor i närheten av ett kärnkraftverk kan bo kvar, eventuellt efter att ha lämnat området en kort tid, även efter ett stort haveri. Kärnkraftverk i Östeuropa saknar ofta konsekvenslindrande system (reaktorinneslutning och filter) som de svenska reaktorerna har. Tyvärr finns flera sådana reaktorer fortfarande i drift. * millisievert, tusendels Sievert, mått på stråldos. Se även sid 24.
Säkerhet och miljö utanför kärnkraftverken Luften i Sverige innehåller idag betydligt lägre halter av sot och svavel än den gjorde för tjugo år sedan. Det beror till stor del på en effektivare förbränning, genom exempelvis fjärrvärme, samt att vår energiförbrukning till större del baseras på vatten- och kärnkraftsel, som inte ger försurande utsläpp. Sveriges eget utsläpp av luftföroreningar har blivit förhållandevis små. Exempelvis kommer ca 90 procent av de 250 000 ton svavel som faller ner i Sverige, från andra länder. Detta svavelnedfall bidrar bland annat i hög grad till försurningen av sjöar och vattendrag. Internationella överenskommelser krävs för att lösa det här miljöproblemet. Det finns miljömässiga nackdelar med all elproduktion, vare sig den sker med vindkraft, vattenkraft, kolkraft, kärnkraft eller annat. För kärnkraftens del är det strålningsrisken. Stränga miljökrav på svenska kärnkraftverk Miljökraven på svenska kärnkraftverk är hårda. Deras utsläpp får under ett år inte öka strålningen i den närmaste omgivningen med mer än 0,1 millisievert (tio procent av den strålning som finns naturligt i miljön). De verkliga utsläppen från svenska kärnkraftverk är avsevärt lägre under en procent av den fastställda gränsen, vilket är mindre än den strålning man får vid en röntgenbild hos tandläkaren. Kärnkraftverken tar regelbundet prov på samtliga utsläppsvägar och i anläggningarnas omgivning, bland annat på växter och djur. Samtliga mätresultat 22 sammanställs och skickas en gång i månaden till Statens Strålskyddsinstitut. Lätt att mäta strålning Det är lättare att mäta strålning och bedöma riskerna med den, än vad fallet är med annat industriellt utsläpp. Skulle
Vem ansvarar? Kraftföretaget ansvarar för beredskapen mot olyckor inom kärnkraftverkets område samt för att personal och allmänhet skyddas mot strålning och andra risker. Myndigheterna SKI, Statens Kärnkraftinspektion och SSI, Statens Strålskyddsinstitut, kontrollerar att kärnkraftverken uppfyller säkerhets- och miljökraven. Utanför kärnkraftverket svarar Länsstyrelsen för beredskapen mot olyckor. Utsläpp av svaveldioxid i Sverige Miljön utanför kärnkraftverken kontrolleras hela tiden med strålningsmätare och i närheten av kärnkraftverken tas prover av mjölk, kött, växter, fisk, alger, snäckor med mera. 600 000 500 000 400 000 300 000 200 000 man mäta kemiska utsläpp lika noga skulle det innebära att varje molekyl från en fabriksskorsten registrerades. Man saknar dessutom ännu kunskaper om vilka hälsoeffekter många av de kemiska ämnena i dagens samhälle medför. Strålningens risker och biolo- giska verkan är däremot välkänd. Jämfört med andra energiproducerande tekniker står sig modern kärnkraft miljömässigt väl. Detta gäller även när alla steg i processen räknas in; från uranbrytning och bränsleframställning till drift och avfallshantering. 23 100 000 0 1980 1990 2000 Svavelutsläppen i Sverige har minskat, främst på grund av att elenergi har ersatt oljeenergi.
Strålning exempel och mått Trots att strålning inte syns, hörs, luktar eller känns är verkningarna av strålning bättre kända än verkningarna av andra miljöfaktorer. Det beror på två saker: Strålning är lätt att påvisa och mäta och strålningens verkningar har studerats vetenskapligt under ett århundrade. Att påvisa ett kemiskt giftigt ämne i mängder som i risknivå skulle motsvara stråldosen 4,5 msv ligger på den yttersta kanten av vad vetenskapen klarar av. Att göra det med strålning är enkelt och billigt. Strålningens verkningar har studerats på många olika sätt. Cellkulturer och försöksdjur, framför allt möss, har utnyttjats. De tragiska olyckshändelser som förekommit, liksom kärnvapenproven under 50- och 60-talen, har också gett information. Ytterligare en viktig kunskapskälla är erfarenheterna av strålbehandling mot cancer. De överlevande från kärnvapenangreppen i Japan 1945, har en avgörande betydelse för forskningen. Det är enda gången en stor grupp människor utsatts för en större stråldos under kort tid. De och deras efterkommandes hälsa har systematiskt studerats ända sedan dess. Aktivitet och stråldos Ett ämnes radioaktivitet, mäts i becquerel. En becquerel motsvarar ett sönderfall per sekund. Stråldos är den strålningsmängd som kroppen tar upp. Dess skadliga verkan på människor mäts i sievert, eller oftare millisievert, tusendels sievert (msv). STORHET ENHET DEFINITION benämning beteckning Aktivitet becquerel Bq 1 Bq = 1 sönderfall/s Stråldos sievert Sv 1 Sv = 1 joule/kg Halveringstid är den tid det tar för hälften av atomerna att ombildas till ett nytt ämne. När de sönderfaller sänder de ut strålning. Till slut har de ombildats till ett nytt ämne. Detta kan också vara radioaktivt och sönderfalla med en annan halveringstid eller det kan vara stabilt och inte längre sönderfalla och stråla. Kortlivade radioaktiva ämnen har halveringstider från bråkdelen av sekunder till dagar eller månader. Långlivade ämnen har halveringstider från år till hundratusentals år. Stabila ämnen har en oändligt lång halveringstid. Halveringstid Halveringstid Uran -238 4,5 miljarder år. 4,5 miljarder år 4,5 miljarder år Halveringstid Radon-222 3,8 dygn 3,8 dygn 3,8 dygn 24
Genomsnittssvenskens stråldos/år drygt 4 msv Övrigt: < 0,1 msv Sjukvård, behandling 0,7 msv Sjukvård, undersökning 0,7 msv Naturlig bakgrundsstrålning 1 msv Källa: Statens Strålskyddsinstitut. Radon i bostäder 2 msv I genomsnitt får en person i Sverige en stråldos på drygt 4 msv per år. Största delen, två tredjedelar, kommer från naturen: radon i bostäder* och naturlig bakgrundsstrålning**. Cirka en tredjedel kommer från sjukvård: röntgenundersökningar och strålbehandlingar. Cirka 1% kommer från industri och forskning: rengöring, sterilisering och röntgenkontroller av artiklar m m, kärnkraft, nedfall från atombombsprov och Tjernobylolyckan***. * Radon är naturligt förekommande i byggmaterial och berggrund. ** Naturlig bakgrundsstrålning kommer från kosmos, markens gammastrålning och den egna kroppen. *** Första året efter olyckan i Tjernobyl fick svenskarna i genomsnitt en extra stråldos på 0,2 msv. Invånarna i de mest utsatta områdena i Sverige fick stråldoser upp till 5 msv (föda inräknat). Dessa stråldoser har därefter minskat, men det radioaktiva ämnet cesium-137 kan fortfarande spåras i vissa områden och tas upp av djur, svamp och bär. Mat som säljs i butik måste hålla en bequerelhalt under gränsvärdena. En flygning tur och retur över atlanten ger dig en extra stråldos på 0,1 msv. Det är ungefär samma stråldos som den genomsnittliga svensken får per år från industi, forskning, kärnkraft, nedfall från atombombsprov och Tjernobyl tillsammans. Exempel på stråldoser 50 000 millisievert Den lokala dosen vid strålbehandling av hjärntumörer. Strålningen koncentreras till tumören medan andra delar av kroppen skyddas mot strålningen. 5 000 millisievert En dödande dos för de flesta som får den över hela kroppen vid ett tillfälle och inte får intensivvård på sjukhus. 500 millisievert Dosen till dem som bodde inom 10 km från kärnkraftverket i Tjernobyl 1986 innan de evakuerades. 5 millisievert Den sammanlagda dosen om man dagligen under ett år äter 300 gram fisk eller kött som innehåller 3 000 bequerel cesium-137 per kilo. 1 millisievert Dosen vid magröntgen. 0,1 millisievert Dosen vid flygning tur och retur över Atlanten. 25
Strålningens verkan Olika slags strålning Alfa Beta Gamma-, neutronoch röntgenstrålning Alfapartikel, en positivt laddad atomkärna av helium, innehåller två protoner och två neutroner. Stoppas lätt, tex av hud eller papper. Betapartikel, elektron som frigjorts vid radioaktiv process, stoppas av en tjock glasskiva. Gammastrålning är en vågrörelse, som vanligt ljus, men med kortare våglängd och större energi. Strålarna hindras av tjocka lager bly, betong eller berg. Vatten är också ett gott skydd mot strålningen. Neutronstrålning avges av ett litet antal radioaktiva ämnen. Den uppstår bla i en kärnreaktor, men kan stoppas av vatten. Röntgenstrålning är samma slags vågrörelse som gammastrålning, men har ofta mindre energi. Strålning finns och har alltid funnits som en del av den naturliga miljön. En av våra viktigaste strålkällor är solen, men vi utsätts även för strålning från rymden, berggrunden, byggnader och våra egna kroppar. Dessutom tillkommer strålkällor som är skapade av människan, som radioaktivt avfall, stråldoser inom sjukvården m m. Den strålning som kommer från ett radioaktivt ämne, en strålkälla, kallas joniserande strålning. Som icke-joniserande strålning räknas sådan strålning som har lägre energiinnehåll och inte orkar påverka atomernas inre, till exempel synligt ljus, radiovågor, mikrovågor och ultraljud. Joniserande strålning Jonisering innebär att viss strålning förmår slita loss elektroner i de atomer som passeras. Atomen får då ett överskott av positiv elektricitet och blir en positiv jon. Jonisering En alfapartikel som passerar en atom sliter loss en negativt laddad elektron från atomen. Normalt är atomen elektriskt neutral, men med en elektron mindre får atomen ett överskott av positiva laddningar, den joniseras och blir en positiv jon. En atom kan också ha ett överskott av elektroner, en negativt laddad jon. 26 Alfapartikel Elektron slits loss Det är genom den joniserande förmågan, som strålningen kan skada levande celler och orsaka cancer. Radioaktiva ämnen ger strålning Ett ämne är radioaktivt om det har instabila atomkärnor som strävar efter att komma i balans genom att ombilda neutroner till protoner och tvärt om. De omvandlas då till andra grundämnen och när detta sker sänder de ut joniserande strålning. Denna omvandling kallas radioaktivt sönderfall och mäts i becquerel (Bq). 1 Bq = ett sönderfall per sek. Normal aktivitet inuti en människa är 7 000 Bq (motsvarande 100 Bq/kg). Den joniserande strålningens skadliga verkan på människor mäts i sievert, Sv. 1 Sv är en mycket hög dos. Därför används oftare benämningen millisievert, msv (tusendels sievert). Från de radioaktiva ämnena i vår egen kropp får vi en dos på ca 0,2 msv per år. Varför kan strålning vara farlig? Kroppens celler dör, repareras och förnyas ständigt. Men om fler celler dör än vad kroppen hinner förnya uppstår akut skada. Detta händer om kroppen usätts för mycket höga stråldoser. Akuta skador uppkommer om hela kroppen utsätts för en stråldos som är flera tusen gånger större än vad den naturliga strålningen ger under ett år. Strålning, liksom många kemiska ämnen, kan också skära sönder molekyler i cellerna. När cellerna reparerar molekylerna igen kan de sättas samman på ett felaktigt sätt, vilket kan leda till okontrollerad celldelning, cancer.
Det finns en ökad cancerrisk för människor som under kort tid, några minuter eller upp till ett dygn, utsätts för stråldoser som är högre än 100 msv. Vid riktigt höga stråldoser, över 1 000 msv, uppträder strålsjuka och stor risk för att senare drabbas av cancer. För engångs-stråldoser på mindre än 50 msv, eller långtidsexponering av sammanlagda doser på några hundra msv, finns inget säkert samband med cancer. Det råder oenighet mellan läkare världen över hur starkt sambandet är mellan dosmängd, exponeringstid och cancerrisk. Man är dock överens om att anta att det finns ett linjärt samband, ju mer strålning desto högre risk. Cancerrisken är dessutom större för barn än för vuxna. Strålning kan också skada arvsmassan i en könscell, dvs ett ägg hos kvinnan eller en sädescell hos mannen. En sådan skada skulle kunna påverka arvsanlagen och visa sig i en framtida generation. Men vetenskapen har hittills aldrig kunnat påvisa några ärftliga skador orsakade av joniserande strålning på människor. Varken hos de japanska kärnvapenoffren från andra världskriget eller hos någon annan undersökt grupp. Foster som bestrålas kan få skador på samma sätt som andra människor. Då är det en fosterskada, inte en ärftlig skada. Strålning i människans tjänst Joniserande strålning är också till nytta. Sedan 100 år har sådan strålning varit ett värdefullt hjälpmedel inom sjukvården för att undersöka benbrott och upptäcka tumörsjukdomar. Även för behandling av cancer används strålning. Solens strålning är skadlig i för stora doser, men är också nödvändig för allt liv på jorden. Cancerorsaker i Sverige Kostfaktorer Tobaksrökning Andra levnadsvanor UV-strålning Radon i bostäder Joniserande strålning Allmänna luftföroreningar Arbetsmiljöfaktorer Tjernobyl 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 Dödsfall i cancer per år Källa: Cancerkommittén 1983 & SSI 1991 I statistiken räknar man med att all strålning ökar cancerrisken i förhållande till mängden strålning. Strålning från solen och från radon i hus beräknas orsaka ett par tusen cancerdödsfall varje år. Den extra strålning vi fått från Tjernobylolyckan beräknas orsaka 300 cancerfall sammanlagt under loppet av 50 år. En femtedel av alla svenskar dör i cancer. Det beror på att vi numera lever så länge att vi hinner utveckla cancer i någon form. Kostfaktorer och tobaksrökning beräknas vara de största cancerorsakerna och ge upphov till 15 000 cancerfall varje år. Diagrammet är en förenkling. Cancerorsaker hos en person kan t ex vara alla faktorer ovan, i de proportioner som visas. 27