Fukuşima nükleer felaketinin birinci yıl dönümünde Japon hükümeti ile BM Uluslararası Atom Enerjisi Ajansı (International Atomic Energy Agency-IAEA), hala bu santralden atmosfere, tarım ve yerleşim alanlarına, denize yayılan terabekerel (becquerel) seviyelerine ulaşan yüzlerce radyoaktif izotopun gerçek değerini açıklamıyor. Yalnız Fukuşima felaketinden sonra, santralı işleten tokyo Elektrik Şirketi (TEPCO), Japon hükümeti, IAEA’nın ve nükleer endüstrinin bu kazanın küresel radyolojik, ekolojik boyutlarını saklamak ya da saptırmak için yayımladığı bilgilerin nasıl yanıltıcı olduğunu, 20 Ekim 2011 tarihinde Atmospheric Chemistry and Physicis Discussions, 11, 28319-28394, 2011 dergisinde bağımsız araştırmacılar tarafından yayımlanan “Xenon -133 and caesium-137 releasees into atmosphere from Fukushima Dai-Ichci nuclear power plant. A. Stohi et al” (Fukuşima Daiçi Nükleer Santralı’ndan atmosfere yayılan ksenon-133 ve sezyum-137 miktarları) başlıklı bulgular ve raporlar sonucunda kazanın gerçek boyutları ortaya çıktı. (Raporun pdf dosyası)

Japon hükemeti ile IAEA, bu raporun yayımlanmasına kadar olan ilk sekiz aylık sürede, çevreye yayılan radyasyon miktarını, Fukuşima Daiçi Nükleer Santrali’nin eriyen üç reaktörü ve soğutma havuzlarındaki mevcut kullanılmış atık nükleer yakıt çubuklarının tahmini envanterine göre yapıyordu. Yalnız bu araştırmada Fukuşima’dan 11 Mart 2011 tarihinden itibaren çevreye dağılan,  asal gaz olan ksenon-133 (yarılanma ömrü 5,5 gün) ve havaya karışan sezyum-137 (yarılanma ömrü 30 yıl), yani radyoaktif emisyon karakterleri farklı olan bu iki önemli radyoaktif izotopun 20 Nisan 2011 tarihine kadar atmosferdeki  dağılımını, dünyanın 43 değişik bölgesindeki uluslararası anlaşmalara aykırı olarak yapılan nüklere denemeleri saptama merkezlerinde bulunan 80 dedektörden 1000 değişik ölçüm bilgilerinin analizi sonucu, bu izotopların zaman fonksiyonlu olarak küresel yayılım haritası ve  “Inverse Modeling, Lagrengian Particle Depersion Model, FLEXPART” simülasyonu hesapları ile santralda ilk sekiz haftada çevreye yayılan bu iki radyoaktif izotopun dozları saptanmış durumdadır.

Kazadan sonra yapılan birincil salım tahminleri; TEPCO7nun verilerine dayanarak kazandan önce üç reaktördeki toplan sezyum-137 miktarı 940 peta bekerel, artı dört tane soğutma havuzundaki sezyum 137 için 2 bin 200 peta bekerel olarak veriliyordu. Bu 3 bin 140 peta bekerel ve atık yakıt çubuklarındaki sezyum 137 envanterine dayanarak, kaza sonrası çevreye yayılan radyasyon miktarını sezyum 137 izotopu için Avusturya’daki nükleer araştırma kurumları 66 peta bekerel olarak hesaplamıştı ama Fransa’daki nükleer kuruluşlar bu miktarı 30 peta bekerel olarak hesaplamıştı. Yalnız bu araştırmadan haberdar olana Fransız Nükleer Güvenlik ve Radyasyondan Korunma Kurumu (The Institute for Radiological Protection and Nuclear Safety), yeniden yaptığı açıklamada, hesapladıkları değerlerin kazanın birinci haftasındaki emisyonları içermediğini, yalnızca 21 Mart-15 Temmuz 2011 tarihlerinde santraldan çevreye yayılan sezyum-137 miktarının 27,1 guadrillion bekerel, yani yaklaşık 27,1 trilyon bekerel olarak hesaplamıştı. İronik olan ise Japon hükümetinin santraldan çevreye yayılan sezyum-137 miktarını 10-15 peta  bekerel olarak hesaplamasıydı.

Bu raporda kullanılan “lagrengian particle dispersion model- FLEXPART” diye bilinen simülasyon programı, bugüne kadar yaklaşık 2 bin nükleer silah denemesinden yayılan radyasyonu ve Kapsamlı Deneme Yasağı Anlaşması’na (CTBT) aykırı olarak yapılan denemeleri saptamak için geliştirildi. Fukuşima’dan yayılan sezyum-137 hesaplamaları için 10 Mart 2011 günü öğlen saat 12.00’den 20 Nisan 2011 gece yarısına kadar olana sürede CTBT istasyonlarında her üç saatte bir 50-300-1000 metre yüksekliklerde kaydedilen radyoaktif sezyum-137 ve ksenon-133 ölçümleri kullanılarak yapılan 972 simülasyon sonucu FLEXPART modeli ile Fukuşima’dan yayılan radyasyon miktarı hesaplanmış durumda.

Bu araştırmada, CTBT gözetleme istasyonlarından alınan gerçek ölçümleri, verileri, yani bir metreküp havadaki sezyum-137 ya da ksenon-133 seviyesini  1 mikro bekerel seviyesine kadar saptayabilen dedektörlerin her birinden her 24 saatte 20 bin metreküp hava devirdaim ediliyor ve her saniyede doğal fon dozu 10*8 Bq (0,5 mikrobekerel/metreküp) üstüne çıkan ölçümleri kayıt eden bu dedektörlerin 60 tanesi, her üç saat arayla atmosferdeki sezyum-137 miktarını yükseklik ve zaman fonksiyonlu olarak doğrudan Viyana’daki CTBT merkezine gönderiyor. Bu araştırmada, santraldan 11 Mart-20 Nisan tarihlerinden atmosfere dağılan radyoaktif maddelerin taşınımı üç değişik, yani 1-50, 50-300, 300-1000 metrelik katmana bölerek, kuru havadaki partikül yoğunluğu metreküpte 1990 kabul ederek, 927 simülasyon yapılmış durumda.

Bu ölçümlerden başlayarak, radyasyonun asıl miktarını hesaplamak için geliştirilen FLEXPART simülasyonları ile 20 Nisan 2011 tarihine kadar Fukuşima’dan çevreye yayılan ksenon-133 izotopumun miktarı 16,7 eta bekerel olarak hesaplanmış, yani Çernobil’den yayılan 6,5 etabekerelden üç kat fazla. Ayrıca, bugüne kadar nükleer silah denemeleri dışında nükleer santramdan sızan en büyük radyoaktif asal gaz radyasyonu olarak karşımıza çıkıyor. En önemlisi de ksenon-133 sızıntısı depremden hemen sonra başlamış, yani deprem birinci ünitede tsunami dalgalarından önce büyük hasar yaratmış. Ayrıca, bu reaktörlerde sıkışan kripton-85, karbon-14, iyot-129, iyot-131, ksenon-131 gibi radyoaktif gazlar, 12 Mart’ta gece yarısı saat 00.15 ile sabah 05.30 arasında, yani reaktörlerin patlamalarından önce acil havalandırma vanaları açılarak, türbin binaları da dahil sıkışan gazlar çevreye sızdırılmış.

Ayrıca, bu sıkışan gazların sızdırma işlemleri yapılırken, reaktörlerde meydana gelen yüksek basıncı düşürmek için üç reaktörün ana kazanlarındaki acil havalandırma vanaları açılarak yüksek basınç altındaki hidrojen gazının da santralın ana binalarının içine yayılmasına neden olmuş ve bir saat sonra, yani saat 06.30’da reaktör binasındaki hidrojen patlamasını  tetiklemiş. İki numaralı ünitede patlama, 14 Mart 2011 tarihinde saat 02.00’de olmuş. Ayrıca, 1 Nisan-24 Nisan tarihlerinde 3. ünite mox reaktörünün kazanında yeniden basınç ve ısı yükselmesi gözlenmiş. Bu da hala eriyen yakıtın reaktörün alt binasına düşüp, buradaki fisyon paketçikleri meydana getirdiği sanılıyor.

Bu araştırmanın sonuçları yayımlanana kadar Japon hükümeti ve TEPCO, 4 Numaralı soğutma havuzundaki patlamayı ve yangının radyolojik boyutlarını bugüne kadar hala açıklamadı. Yalnız bu rapordaki ölçümler, 14 Mart 2011 tarihinde saat 21.00’de meydana gelen hidrojen patlaması ve akabinde 19 Mart’a kadar devam eden yangın sırasında çevreye, havuzdaki 2.18×10-18 bekerel (reaktörlerdeki sezyum-137 envanterinden fazla) miktarındaki sezyum-137’nin en az yüzde 1’inin bu havuza soğutma suyu bağlanana kadar çevreye yayıldığı hesaplanmış.

Yine, 20 Nisan 2011 tarihine kadar çevreye yayılan sezyum-137 miktarı 35,8 peta bekerel olarak hesaplanmış (reaktördeki envanter toplam 9,38×10-17 bekerel). Yani, Fukuşima kazasının ilk 41 gününde çevreye yayılan sezyum-137 miktarı Çernobil kazasında yayılan toplam 85 peta bekerel sezyum-137 miktarının yüzde 42’sine ulaşmış. Sezyum-137 emisyonu miktarı 12 Mart 2011 tarihinden 19 Mart’a kadar sürükli artmış ve 14 Mart’ta 12.00 ve 15 Mart’ta 03.00 saatleri arasında 2 Numaralı reaktör ve 4 Numaralı soğutma havuzunda meydana gelen patlamalarda çevreye saniyede 370 Gbq gibi maksimum emisyon seviyesine ulaşmış. Bu ölçümler en büyük patlamanın uranyum ile plütonyum karışımı (Mox) nükleer yakıtı kullanan 3. ünitede meydana geldiği ve radyoaktif serpintilerin 1000 metreye kadar yükseldiği saptanmış, sonuçta 4 Numaralı reaktörün sağutma havuzunda 19 Mart’ta su verilmeye başlanınca emisyon miktarı azalmaya başlamış.

Gözlem istasyonlarındaki ölçümler, veriler ışığında yapılan bilgisayar dağılım haritası ve invers-simülasyon hesaplarına göre, ilk 41 günde yayılan 35,8 peta bekerel sezyum-137 miktarı, patlayan üç reaktör ve soğutma havuzlarındaki sezyum-137 envanterinin ancak yüzde 2’si ve bu süre içerisinde yaklaşık 6,4 tera bekerel sezyum-137, yani toplam emisyonun yüzde 19’u Japonya üzerine, diğer geri kalan yüzde 80’i Büyük Okyanus’a ve 0,77 tera bekerel de diğer ülkelere serpilmiş. İlk sezyum-137 ölçümleri, 15 Mart tarihinde ABD’deki, 22 Mart’ta da Avrupa’daki gözlem istasyonları tarafından saptanmış.

Bu tür araştırmalarda radyoaktif emisyonun yayıldığı noktadan itibaren izotopların yayılma, yüzeysel serpinti simülasyon modellerini yaparken en önemli veri-bilgi, o bölgenin atmosferik basınç donelerinin, yükseklik ve zaman içindeki dağılımının iyi bilinmesi gerekiyor. Bu araştırmada hem Japon hükümetinin verdiği hava roporları, hem de üç saat aralıkla Avusturya hükümetinin merkez meteoroloji istasyonunun, diğer ECMWF, NCEP ve Global Forecast (GFS) gibi bağımsız meteoroloji kurumlarının verdiği meteorolojik bilgiler kullanılarak, özellikle 10-26 Mart tarihlerindeki Japonya’daki yerleşim ile tarım alanlarında meydana gelen radyoaktif bulaşma da hesaplanmış. Bu araştırmanın sonuçlarına göre, Japon hükümetinin verilerinin aksine Fukuşima ve Japonya’nın kuzeydoğusunda ortalama her metrekareye 1000 kilo bekerellik çok yüksek değerlerde sezyum-137 serpintisi olmuş. Eğer reaktörlerdeki patlamalar sonrasında Japonya üzerinde sürekli yağmur yağsaymış, çevreye serpilen radyoaktif partiküllerin miktarı, bu miktardan yüzlerce kat daha fazla olacakmış.

Yine Japon hükümetinin verilerinin aksine bu araştırmaya göre, 11-15 Mart tarihlerinde Fukuşima’dan kuzeydoğu istikametinde Büyük Okyanus’a yayılan radyoaktif bulutlar önce 14 Mart saat 18.00’de daha sonra 18 Mart’ta okyanus üzerinde meydana gelen siklonlar sonucu radyoaktif bulutların güneye sürüklendiği, yani tekrar Japonya üzerine yöneldiğini, 20-22 Mart tarihlerinde Tokyo, Osaka ve diğer büyük kentlerin üzerinden geçen yoğun radyoaktif bulutlar eğer yağmur yağsaydı, 17,7 milyon insanın yaşadığı bu yerleşim alanlarında büyük bir sezyum-137 bulaşması meydana gelecekti.

Küresel yayılım

Fukuşima Nükleer Santralı’nda depremden hemen sonra birinci reaktörün ana koruma kazanında meydana gelen çatlaklar sonucu sızan gazların olan ve 5,5 günde elektron yayınlayarak bozunan radyoaktif ksenon-133 izotopunu Kuzey Yarımküre’ye  15 Mart tarihine kadar yayılmış. Daha sonra meydana gelen tsunami ile iflas eden diğer üç reaktör ve soğutma havuzlarındaki patlamalar sonucu yayılan radyoaktif gazlar, partiküller, Kuzey Amerika kıtasının batı kıyılarına 17 Mart’ta, Avrupa kıtasının batı kıyalarındaki yüksek alanlara da 22 Mart 2011 tarihinde ulaşmış. CTBT istasyonlarından alınan ölçümlerde, Fukuşima’dan yayılan radyasyon bulutları Kuzey Yarımküre’yi 22 Mart tarihinde tümüyle çevrimlediği, Güney Yarımküre’ye, hatta kutup bölgelerine dahi yayıldığı saptanmış. Kazanın daha ilk haftasında Japonya’nın kuzeydoğusundaki bölgelerde, Çernobil ve Beyaz Rusya’daki bölgesel bulaşmanın çok üzerinde, yani ortalama her metrekareye 1000 kilo bekerel değerin üzerinde yüzeysel sezyum-137 bulaşması ölçülmüş.

11 Mart 2011 tarihinde Japon yerel saati ile 14.46’da deprem olmuş ve elektrik üreten üç reaktör otomatik olarak durmuş. Santral dışından gelen elektrik, şebeke devre dışı kalınca dizel jeneratörler devreye girmiş. 50 dakika sonra gelen tsunami dalgaları, dizel jeneratörleri bozarak reaktörlere elektrik enerjisi kesilerek, acil soğutma sistemi iflas etmiş. Üç reaktördeki ana soğutma sistemindeki su hızla kaynarak buharlaşmış ve reaktör içerisindeki su seviyesi düşerek çok yüksek derecede (1000 C üzerinde) ısınan yakıt çubuklarındaki eriyen zirkonyum su buharı ile reaksiyona girmesi sonucunda büyük miktarda ortaya çıkan hidrojen gazı reaktörlerdeki basıncın hızla yükselmasine neden olmuş. Reaktörlerin ana koruma kazanının içinde bir hidrojen patlamasını önlemek için acil havalandırma vanları açılmış ama reaktör binasına yayılan hidrojen gazı hava ile temasa geçince üç reaktör binasında ve 4 Numaralı soğutma havuzunda patlamalar neden oluyor.

Ayrıca, 1 Numaralı ünitedeki patlamanın, reaktörün altındaki baskılama kısmında olduğu sanılıyor. Kaza sırasında bakım-onarımı yapılan 4 Numaralı reaktörden çıkarılan henüz yanma ömrünü bitirmemiş hala 2 megavatlık enerji üreten taze nükleer yakıt, bu havuzun soğutma suyunun iflası sonucu reaktörlerin içinde olduğu gibi hidrojen patlaması meydana gelmiş. Yani, sonuçta dört adet hidrojen patlaması meydana gelmiş.

Fukuşima kazasından sonra atmosfere yayılan, çevreye serpilen radyoaktif gaz ve partiküllere ek olarak 21 Mart ile 30 Nisan arasındaki sürede reaktörleri soğutma işlemleri sırasında yalnızca 4,720 tera bekerel sezyum-137 ve iyot-131 izotoplarını içeren su denize boşaltılmış. Bugüne kadar denize boşaltılan radyoaktif izotopların miktarı 15.000 trilyon bekerel olarak hesaplanıyor. TEPCO’nun 5 Nisan 2011 tarihinde yaptığı açıklamada, bölgedeki denizde ölçülen metreküpteki iyot-131 miktarı, normal seviyeden 15 milyon daha fazla olan 800 bin bekerel olarak saptanmış. Yine aynı tarihte, İberaki Balık Kooperatifi’nin tarafsız bilim insanlarına yaptırılan ölçümlerde, yöresel balıklarda radyoaktif bulaşmanın değerleri 4 bin 80 iyot-131 ve 526 bekerel sezyum-137 olarak saptanmış. Normal deniz suyundaki sezyum-137 miktarı ise litre başına 0,003 bekerel olarak bulunmuş.

Bugün eriyen üç reaktörde 1000 ton erimiş halde nükleer yakıt ve soğutma havuzlarında 375 bin ton atık yakıt demeti var. ABD Harisbur’daki Three Mile Island Nükleer santralı’nda 1979 yılında meydana gelen reaktör erimesinden sonra erimiş yakıtın tahliyesinin 14 yıl sürdüğü göz önüne alınırsa, Fukuşima’daki temizleme işlemlerinin maliyetini hiç kimse hesaplayamıyor ama yalıtım çalışmalarının en az 50 yılı alacağı ortaya çıkıyor.

2011 yılının Mart ayı itibariyle Japonya’da üretilen 1000 teravat/saat elektrik enerjisinin kaynaklara göre dağılımı şöyle: 130 teravat/saat petrolden, 260 teravat/saat kömürden, 280 teravat/saat doğalgazdan, 88 teravat/saat jenilenebilir kaynaklardan ve 264 teravat/saat de 54 adet nükleer reaktörden… Fukuşima felaketinden bir yıl sonra ortaya çıkan gerçek de şöyle: 11 Mart, 2012’de Japonyadaki  54 reaktörden 51’i hala kapalı olacak ve elektrik enerjisi üretemeyecek, bugün için geri kalan üç adet reaktörde ortalama yüzde 10,3 kapasitede çalışıyor, yani bugün Japonya’da nükleer santrallerde bir yildir elektrik üretilmiyor ama yıllardır “Türkiye’de nükleer santraller kurulmazsa karanlıkta kalacağız veya endüstrimiz gelişmeyecek” diye insanımızı tehdit eden bilim insanları ile politikacıların aksine bugün Japonya ne karanlıkta kaldı ne de endüstrisi iflas etti.

Prof.Dr. Hayrettin Kılıç

İstanbul Aydın Üniversitesi Bilim Kurulu Uyesi.

Kaynak. “Xenon-133 and caesium-137 releases into the atmosphere from the FukushimaDai-ichi nuclear power plant: determination of the source term,atmospheric dispersion, and deposition. A. Stohl1, P. Seibert2, G. Wotawa3, D. Arnold2, 4, J. F. Burkhart1, S. Eckhardt1C. Tapia5, A. Vargas4, and T. J. Yasunari6”

1NILU – Norwegian Institute for Air Research, Kjeller, Norway

2Institute of Meteorology, University of Natural Resources and Life Sciences, Vienna, Austria

3Central Institute for Meteorology and Geodynamics, Vienna, Austria

4Institute of Energy Technologies (INTE), Technical University of Catalonia (UPC), Barcelona,

Spain

5Department of Physics and Nucelar Engineering (FEN),Technical University of Catalonia

(UPC), Barcelona, Spain

6Universities Space Research Association, Goddard Earth Sciences and Technology and

Research, Columbia, MD 21044, USA