CSI: Fukushima

TEPCO is behaving as though it is the victim of the largest industrial accident in the history of time rather than the perpetrator. Fairewinds Energy Education's Arnie Gundersen analyzes new leaks at Fukushima Daiichi Unit 3 and discusses TEPCO's negligence in not applying engineering rigor to its analysis of the leaks. Link to Fairewinds Speech at the New York Academy of Medicine is HERE.

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English

Nuclear Containments Are Designed To Protect Public Health By Containing Radiation

Hi, I’m Arnie Gundersen of Fairewinds.

Nuclear containment systems were designed and built as the last line of defense to protect the public from radiation releases. During the first week of the triple meltdown at the Fukushima Daiichi site, it was obvious that all the General Electric (GE) Mark 1 Boiling Water Reactor (BWR) containment systems failed to operate as designed because they did not contain radiation. Since the Fukushima Daiichi tragedy occurred almost three years ago, Fairewinds Energy Education has discussed the issue of containment failure many times. For a detailed explanation of the Fukushima Daiichi containment failures, please see my March 11, 2013 video presentation at the New York Academy of Medicine. Two weeks ago, TEPCO released some strange data claiming that they had discovered a new leak in the containment system at Fukushima Daiichi Unit 3.

First, what do we know about this leak from TEPCO’s information update? 1. TEPCO stated that a robot inside Fukushima Daiichi Unit 3 detected a water leak.

The water viewed on the robotic camera was a stream about a foot wide that was running across the floor in Unit 3.

When the leak was first discovered, TEPCO claimed it was rainwater.

TEPCO then measured the temperature of the water at 20ºC or 68ºF, and because the air was 7ºC or 42ºF, the water, which was more than 20ºF hotter, obviously could not be rainwater.

Next, TEPCO measured the water’s radioactivity level, and discovered that the water stream was highly radioactive.

TEPCO now believes this could not be rainwater, simply because it is warm and highly radioactive. Let’s be clear about the technical forensics here.

Temperature is not a reliable litmus test for that stream of water. Rainwater could have fallen and risen in temperature due to contact with hot surfaces.

The same is true with radioactive content – since Unit 3 had radioactive material explode far and wide, and because TEPCO has yet to begin to cleanup the radioactive debris inside containment, the rainwater could have picked up radioactive contamination that has spread throughout Unit 3’s containment system.

In nuclear power plant operations, any pathway for rainwater to get inside a nuclear reactor is also a pathway for significant amounts of radioactivity to leak outside into the surrounding water and air.

The news release by TEPCO that rainwater could be leaking inside Unit 3 is a clear admission that that the Unit 3 containment system is compromised and leaking radioactivity into the surrounding water and air. 2. Second, because the stream was warm and radioactive, the water leaking in Unit 3 either came in contact with radioactive debris spread throughout Unit 3 or it is the leakage of the water that cools the nuclear core within the reactor itself.

Remember, even now, almost 3 years after the Fukushima Daiichi triple meltdown, TEPCO is adding about 4 tons of water every hour into the Unit 3’s containment system and into what remains of the nuclear reactor core to keep that nuclear fuel cool because highly radioactive and physically hot nuclear fission products remain from the chain reaction 3 years ago. 3. Third, clearly there are even more problems with TEPCO’s analysis of this Unit 3 leak

Where did this leaking water come from?

TEPCO claims that the leak is flowing from a room that contains the Main Steam Isolation Valves. These are huge valves designed to close after the accident.

It is impossible for water that cooled the nuclear reactor to leak from this location. o Let’s look at a sketch of the Mark 1 BWR containment system to determine why.

The containment is inside a box-like building called the reactor building.

This is the same reactor building that exploded in Unit 3 shortly after the triple meltdown began at the Fukushima Daiichi site.

Inside that box-like building is the containment system that looks like an upside down light bulb and donut.

The containment system began to leak as hydrogen gas increased the pressure and the bolts began to stretch. You will see this in the graphic Fairewinds Energy Education developed in 2011 to describe this phenomenon.

The containment system, meant to protect the public, was breached and gases leaked out and into the surrounding environment within three days of the Fukushima catastrophe.

Next, the seals around the electrical wires and pipes that enter the containment also failed. These seals are made of rubber and plastic and were not designed or fabricated to withstand high temperatures, high pressures or to be in contact with saltwater from the ocean used to keep the core cool as the accident progressed.

Moreover, the failure of the rubber and plastic seals is facilitating the leakage of radioactive water into the surrounding groundwater and environment. 4. Finally, the nuclear core has melted through the thick steel reactor and the reactor coolant pump seals also failed so that whatever water reaches the reactor leaks out onto the floor and never even reaches the main steam piping as TEPCO claims.

Now these leaking seals in the containment system are what is establishing the water level inside. The 4 tons per hour is pumped in and leaks out.

Lets look at a graphic that compares the location of the leak with the water level inside the containment. This drawing shows that the water level inside the containment system is much lower than where TEPCO claims the newly found leak originates, and we all know that water does not flow uphill.

Even more perplexing is the fact that the radioactivity in the leaking water is 100 times less radioactive than the water normally found in the basement, but it is 100 times more radioactive than the water currently being injected to cool the molten remains of reactor core. So the question is: what is really happening at Fukushima Daiichi Unit 3? Since there are so many variables, Fairewinds will not speculate on the source of that water leakage, today, but the data shows us that TEPCO does not know the source and was only guessing that it might be rainwater. For me and the other nuclear engineers with whom I consult, this is not a good sign for the Fukushima Daiichi site, its surrounding environment or the people of Japan because it proves once again that TEPCO is not in control of the situation at severely contaminated Fukushima Daiichi site. We can conclude that TEPCO does not know:

If cooling water on its way to the reactor got sidetracked onto the floor, • Or if warmed water leaked onto the floor after cooling the reactor.

Or if the water came from inside the containment or if it came from outside the containment. Three years after the worst industrial catastrophe in the history of the world, TEPCO and the Japanese government still do not have control of the site and the radiological effluents contaminating the surrounding water table, the nearby ocean, or escaping into the air and blowing in the wind. A colleague said that in CSI Fukushima, if there was such a TV show, technicians would collect and analyze samples of water from the Unit 3 floor and from all the process pipes, holding tanks, and vats. The radiological and chemical analysis of these water samples would eliminate many possibilities and sharpen the focus on the real culprit of the extensive leakage, just like blood typing and DNA tests are performed to target criminals. I agree with my colleague, TEPCO must think more like CSI Fukushima and less like a bystander in this catastrophe that they and General Electric created by building and operating these Mark 1 BWR nukes. I’m Arnie Gundersen, and I’ll keep you informed.

Deutsch

Tatort: Fukushima

Hallo! Ich bin Arnie Gundersen von Fairewinds.

Sicherheitsbehälter (nuclear containment systems) sind die letzte Verteidigungslinie, um die Öffentlichkeit vor einer Freisetzung von Radioaktivität zu schützen. Während der ersten Woche der dreifachen Kernschmelze in der Anlage von Fukushima Daiichi war klar, dass sämtliche Mark I Sicherheitsbehälter der Siedewasserreaktoren von General Electric (GE) ihre Funktion nicht wie erwartet erfüllten – die Radioaktivität wurde nicht zurückgehalten.

Seitdem vor fast drei Jahren die Tragödie von Fukushima passierte, hat Fairewinds Energy Education das Problem des Versagens von Sicherheitsbehältern immer wieder thematisiert. Eine detaillierte Beschreibung des Versagens der Sicherheitsbehälter von Fukushima findet sich in einem Vortrag, den ich am 11. März 2013 in der New Yorker Akademie für Medizin gehalten habe. [Eine englische Transkription und deutsche Übersetzung dieses Vortrags finden Sie hier, den Link zum Originalvideo auf Fairewinds hier.]

Vor zwei Wochen veröffentlichte Tokyo Electric (TEPCO) einige seltsame Daten. Darin heißt es, es sei eine bisher unbekannte undichte Stelle im Sicherheitsbehälter von Block 3 entdeckt worden. Zuerst einmal: Was erfahren wir über dieses Leck aus den neuen Informationen von TEPCO selbst? TEPCO behauptete, ein Roboter im Block 3 hätte ausströmendes Wasser entdeckt. Das Wasser wurde von den Kameras des Roboters aufgefangen, ein Rinnsal wie ein kleiner Bach, etwa 30 cm breit, am Fußboden [im Erdgeschoß; AdÜ] von Block 3. TEPCO hat daraufhin die Temperatur dieses Wassers festgestellt: 20° Celsius. Da die Lufttemperatur 7° C betrug, das Wasser also um mehr als 10° wärmer war, konnte es sich dabei ganz offensichtlich nicht um Regenwasser handeln. Danach wurden die Radioaktivitätswerte in diesem Wasser bestimmt. Dabei fand man heraus, dass es hoch radioaktiv ist. TEPCO glaubt nun, dass es sich hier nicht um Regenwasser handelt, einfach aus dem Grund, weil das Wasser warm und stark verstrahlt ist.

Reden wir nun einmal ein offenes Wort über die technische Forensik. Die Temperatur ist keine verlässliche Nagelprobe für das austretende Wasser. Niederschlag könnte durch den Kontakt mit heißen Oberflächen erwärmt worden sein. Das Gleiche gilt auch für die Radioaktivität. Da in Block 3 radioaktives Material durch die Explosion weit verstreut wurde und da TEPCO mit dem Wegräumen des radioaktiven Schutts innerhalb des Sicherheitsbehälters erst beginnen muss, könnte es durchaus sein, dass Regenwasser mit dem radioaktiven Material in Kontakt gekommen ist, das überall im Sicherheitsbehälter verstreut liegt. Bei einem AKW ist jeder Zugang zu einem Atomreaktor auch ein Pfad, über den erhebliche Mengen an Radioaktivität nach draußen in die Umwelt gelangen können, über die Luft oder auch durch Wasser. Die Nachricht von TEPCO, dass Regenwasser ins Innere von Block 3 eindringen könnte, ist ein klares Eingeständnis, dass der Sicherheitsbehälter von Block 3 defekt ist und dass Radioaktivität in die Luft und ins Wasser freigesetzt wird. Das wissen wir nun also ganz ohne jeden Zweifel.

Zum Zweiten: Da dieses austretende Wasser sowohl warm als auch radioaktiv ist, kam es entweder mit dem radioaktiven Schutt in Kontakt, der über Block 3 verteilt ist, oder es ist Teil jenes Wassers, welches dazu verwendet wird, den Reaktorkern selbst zu kühlen. Rufen Sie sich in Erinnerung, dass auch heute noch, fast drei Jahre nach der dreifachen Kernschmelze, TEPCO vier Tonnen Wasser pro Stunde in den Sicherheitsbehälter und die Überreste des Reaktorkerns einbringt, um die Brennelemente zu kühlen, da diese Spaltprodukte hochradioaktiv und extrem heiß sind, Überbleibsel der Kettenreaktion, die vor drei Jahren zum Stillstand gekommen ist.

Zum Dritten gibt es noch weitere Probleme bei TEPCOs Analyse des Lecks in Block 3. Woher stammt dieses Wasser eigentlich? TEPCO behauptet, das Wasser tritt aus einem Raum aus, welcher Ventile der Hauptdampfleitung beherbergt. Diese Ventile sind gigantisch; sie haben die Aufgabe, sich nach einem Unfall zu schließen. Es ist unmöglich, dass Kühlwasser des Reaktors von dort austritt. Sehen wir uns die Skizze des Mark 1 Sicherheitsbehälters eines Siedewasserreaktors einmal an, um herauszufinden, warum das unmöglich ist. Der Sicherheitsbehälter befindet sich in einer Art Schachtel. Dieses Bauwerk ist das Reaktorgebäude – jenes Gebäude, das kurz nach Beginn der dreifachen Kernschmelze in Fukushima explodierte. Innerhalb dieses schachtelartigen Gebäudes befindet sich der Sicherheitsbehälter. Er sieht aus wie eine auf den Kopf gestellte Glühbirne in der Mitte eines Schwimmreifens. Der Sicherheitsbehälter wurde undicht, als sich der Druck durch das Wasserstoffgas erhöhte, da sich die Bolzen dehnten, die den Deckel befestigen. Diesen Effekt kann man auf einer Grafik nachvollziehen, die von Fairewinds 2011 erarbeitet wurde, um das Phänomen darzustellen. Der Sicherheitsbehälter, der die Menschen eigentlich schützen sollte, versagte bereits am ersten Tag. Die Gase wurden in die Umgebung freigesetzt, und innerhalb von drei Tagen nach der Katastrophe von Fukushima explodierte Block 3.

Das nächste Problem: Die Dichtungen rund um Elektro- und Rohrleitungen, die in den Sicherheitsbehälter führen, versagten ebenfalls. Diese Dichtungen bestehen aus Gummi und aus Plastik. Sie sind nicht dafür entworfen oder gebaut, hohen Temperaturen oder hohem Druck standzuhalten, auch nicht dem Salzwasser aus dem Meer, das zur Kühlung der Reaktorkerne im Verlauf des Unfalls verwendet wurde. Das Versagen dieser Gummi- und Plastikdichtungen ermöglicht fortgesetzt den Austritt von radioaktiv verseuchtem Wasser ins umgebende Grundwasser und somit in die Umwelt.

Schlussendlich ist der Reaktorkern durch das dicke Reaktorgefäß geschmolzen, und die Kühlpumpen des Reaktors versagten ebenfalls. Soweit das Wasser also in den Reaktor gelangt, sammelt es sich am Boden des Reaktors – es bewegt sich nicht durch die Hauptdampfleitungen, wie TEPCO behauptet. Der Wasserstand im Inneren des Sicherheitsbehälters ergibt sich durch die lecken Dichtungen. Die vier Tonnen, die pro Stunde hineingepumpt werden, laufen postwendend wieder aus. Sehen wir uns nun eine Grafik an, welche die Position der undichten Stellen dem Wasserstand innerhalb des Sicherheitsbehälters gegenüberstellt. Diese Skizze zeigt, dass der Wasserstand sehr viel niedriger ist als die Stelle, an der TEPCO den neuen Wasseraustritt gefunden hat. Uns allen ist bekannt, dass Wasser nicht aufwärts fließt.

Noch rätselhafter ist, dass dieses Wasser hundertfach weniger durch Radioaktivität belastet ist als jenes, das sich im Kellergeschoß des Sicherheitsbehälters befindet, es ist aber um ein Hundertfaches radioaktiver als das Wasser, das zurzeit in den Sicherheitsbehälter gepumpt wird, um die Überreste des geschmolzenen Reaktorkerns zu kühlen.

Die Frage ist also: Was passiert tatsächlich in Block 3 von Fukushima Daiichi? Da es so viele Variablen gibt, wird Fairewinds heute nicht darüber spekulieren, wo der Ursprung dieses Lecks zu suchen ist. Die Daten zeigen aber, dass auch TEPCO den Ursprung nicht kennt und lediglich Mutmaßungen anstellt – konkret, dass es sich hier um Regenwasser handeln könnte, das vom Absperrventil der Hauptdampfleitung stammen könnte. Für mich und andere Atomingenieure, mit denen ich mich bespreche, ist das kein gutes Zeichen für die Anlage von Fukushima, die Umwelt dort und die Menschen in Japan, denn es ist ein weiterer Beweis dafür, dass TEPCO die Situation in der schwer verseuchten Anlage von Fukushima Daiichi nicht unter Kontrolle hat. Wir können schlussfolgern, dass TEPCO nicht weiß, ob Kühlwasser auf dem Weg zum Reaktor auf den Fußboden gelangt, ob warmes Wasser auf den Fußboden austritt, nachdem damit der Reaktor gekühlt wurde, oder ob das Wasser von innerhalb oder auch außerhalb des Sicherheitsbehälters stammt.

Drei Jahre nach der schlimmsten Industriekatastrophe in der Geschichte der Erde haben TEPCO und die japanische Regierung die Anlage noch immer nicht unter Kontrolle, den radioaktiven Wasseraustritt, der das umgebende Grundwasser verseucht und den nahen Ozean, die Radioaktivität, die in die Luft entweicht, wo sie durch den Wind fortgetragen wird. Einer meiner Kollegen sagte, dass im Tatort: Fukushima – wenn es so eine Fernsehsendung gäbe – Techniker Wasserproben sowohl vom Reaktorboden als auch aus den verschiedenen Rohrleitungen und den Wassertanks sammeln und analysieren würden. Die radiologischen und chemischen Analysen dieser Wasserproben könnten viele der Möglichkeiten ausschließen, woher dieses Wasser wohl stammen könnte, und damit den Fokus auf das Schlimmste dieser mannigfaltigen Lecks legen. Es ist ganz genau so, wie Bluttests und DNA-Untersuchungen durchgeführt werden, um Verbrecher im Tatort zu fassen. Ich stimme mit meinem Kollegen überein. TEPCO muss beginnen, mehr wie Tatort: Fukushima zu denken und weniger, als ob sie nur ein zufälliger Beobachter dieser Katastrophe wären, welche von ihnen – und General Electric – durch den Bau und Betrieb dieser Mark 1 Siedewasserreaktoren verursacht wurde.

Mein Name ist Arnie Gundersen, ich halte Sie auf dem Laufenden.