thumb|right|350px|Poškodovani reaktor št. 4 Jedrska nesreča v elektrarni Fukušima-Daiči je nastala kot posledica močnega potresa in cunamija 11. marca 2011, ob 15. uri in 42 minut po lokalnem času na Japonskem.
Obsegala je serijo odpovedi opreme, taljenja sredice reaktorjev in izpustov radioaktivnih snovi, kar vse je bilo povezano s potresom in cunamijem, ki sta se zgodila 11. marca 2011.
Elektrarna v Fukušimi je imela šest ločenih vrelno-vodnih reaktorjev, ki jih je načrtovalo in zgradilo podjetje General Electric, vzdrževalo pa jih je podjetje Tokyo Electric Company (TEPCO). Nesreča v Fukušimi je največja jedrska nesreča po Černobilu iz leta 1986, obenem pa je bila od černobilske nesreče bolj zapletena, saj se je okvarilo več reaktorjev, ki pa na srečo v atmosfero niso spustili toliko radioaktivnega sevanja.
Opis nesreče
V času potresa se je reaktor št. 4 ravno ustavil, reaktorja št. 5. in št. 6. sta bila v mirovanju za načrtovano vzdrževanje. Preostali reaktorji so se zaradi vklopa varnostnih sistemov pričeli ustavljati, zagnani varnostni sistemi pa so začeli s hladilno vodo ohlajevati reaktorje. Celotna elektrarna je bila poplavljena s 15 metrskim cunamijem, vključno z nizko ležečimi glavnimi generatorji in električnimi stikali v kleti reaktorja. Prav tako je cunami poplavil zunanje črpalke za oskrbo z morsko vodo, ki se uporablja za hlajenje. Priključki elektrarne na električno omrežje so bili uničeni, ko je cunami uničil električne vode, s čimer so bili onesposobljeni vsi varnostni hladilni sistemi. Poplave so ovirale in onemogočale zunanjo pomoč. Zaradi odpovedi vseh virov napajanja hlajenje reaktorjev ni bilo mogoče, zaradi česar se je gorivo pričelo segrevati.
V urah in dneh po nesreči se je jedrsko gorivo v reaktorjih št. 1, št. 2 in št. 3 popolnoma stalilo. Ugotovljeno je bilo, da je bil zgornji del jedra v prvem reaktorju staljen, zaradi tega se je sesedel v spodnjo četrtino jedra, približno ob 15:10 uri po lokalnem času, 12. marca, pa se je jedro reaktorja spet ohladilo, kot je vanj v spodnjem delu vstopila voda. Sredica reaktorja se je nato začela pregrevati, saj je bila morska voda dodana šele ob 20:20 uri. Sosledje dogodkov je vodilo do vodikove eksplozije, ki je uničila zgornji del stavbe pri reaktorjih št. 1, št. 3 in št. 4. Eksplozija v reaktorjih št. 1 in št. 3 je poškodovala tudi reaktor št. 2, velik požar pa je zajel reaktor št. 4.
Zaradi nesreč naj bi začela voda v hladilnem sistemu iztekati iz reaktorjev in reaktorske sredice se niso več hladile. Tudi izrabljeno jedrsko gorivo, shranjeno v bazenih ob vsakem reaktorju, se je začelo pregrevati, ko je raven vode v bazenih padla na kritično raven. Zaradi nevarnosti radioaktivnih izpustov so oblasti izvedle evakuacije vseh prebivalcem na območju z radijem 20 kilometrov okoli elektrarne, medtem ko so delavci utrpeli visoko izpostavljenost radioaktivnem sevanju in so jih izmenično evakuirali v različnih časovnih obdobjih. Generator v bloku 6 je bil ponovno zagnan 17. marca, kar je omogočalo hlajenje reaktorjev št. 5 in št. 6, ki sta bila najmanj poškodovana. Električno omrežje je bilo obnovljeno na posameznih delih elektrarne do 20. marca, vendar je oprema reaktorjev od št. 1 do št. 4, ki so bili poškodovani zaradi poplave, požara in eksplozije, ostala neuporabna. Poplavljena kontaminirana voda je še vedno preprečevala dostop do kletnih prostorov, kjer so bila potrebna obsežna popravila. Delavci so v kletne prostore lahko vstopili šele 5. maja. Meritve, ki jih je opravilo japonsko ministrstvo za znanost in izobraževanje, so kazale sledi radioaktivne kontaminacije na severu Japonske, na območju, oddaljenem 30–50 km od elektrarne, kar je sprožilo veliko zaskrbljenost. Vsa hrana, ki je bila pridelana na tem območju, je bila takoj umaknjena iz prodaje. Na podlagi neodvisnih meritev je bilo ugotovljeno, da so bili izpusti iz Fukušime primerljivi s tistimi iz Černobila leta 1986. Državne oblasti so začasno odsvetovale uporabo vode iz vodovoda, sploh ne za pripravo hrane za dojenčke. Plutonijeve kontaminacije so našli v tleh na dveh lokacijah v okolici elektrarne, vendar so nadaljnje analize pokazale, da gre za doze sevanja, ki so pod mejnimi dovoljenimi vrednostmi. Hospitalizirana sta bila dva delavca, ki sta imela življenjsko nenevarne opekline na gležnjih, ker sta stala v radioaktivni vodi.
Ocene obsega nesreče Japonski uradniki so sprva nesrečo ocenili za 4. stopnjo po mednarodni lestvici jedrskih dogodkov (INES), kljub mnenju drugih mednarodnih agencij, da bi morala biti realna ocena višja. Raven je bila nato zvišana na 5. stopnjo in na koncu celo na 7., kar je najvišja stopnja ogroženosti. Japonska vlada in TEPCO sta bila v tujem tisku močno kritizirana zaradi slabe komunikacije z javnostjo, saj naj bi prave rezultate analiz prikrivali in skrivali pravo ogroženost v območju jedrske nesreče. Tuji strokovnjaki so izpostavljali, da bo območje očiščeno jedrskega materiala šele čez več sto ali celo tisoč let. Vodja kabineta Yukio Edano je napovedal, da se bo elektrarna odstranila, ko bo krize konec.
Tehnični opis elektrarne v Fukušimi Jedrska elektrarna v Fukušimi je obsegala šest vrelno-vodnih reaktorjev (BWR), ki jih je zgradilo podjetje General Electric. Skupna moč reaktorjev je ocenjena na 4,7 GW (gigavatov), kar uvršča elektrarno Fukušima I med petindvajset največjih elektrarn na svetu. Reaktor št. 1 (moči 439 MWe, tipa BWR3) je bil izdelan leta 1967. Električno energijo za komercialne namene je pričel pridelovati marca leta 1971. Reaktorja št. 2 in št. 3 sta bila oba moči 784 MWE in tipa BWR4. Reaktor št. 2 je pričel delovati julija 1974, reaktor št. 3 pa marca 1976. Reaktorji so bili prvič na protipotresni preizkušnji leta 1978, ko je Japonsko stresel potres v Mijagiju. Vsi reaktorji so bili po potresu takoj pregledani in so očitno ostali povsem nepoškodovani.
Količine goriva v Fukušimi
V času nesreče je bilo v reaktorjih in osrednjem skladišču toliko gorivih elementov, kot prikazuje spodnja tabela:
Lokacija Reaktor 1 Reaktor 2 Reaktor 3 Reaktor 4 Reaktor 5 Reaktor 6 Centralno skladišče Gorivni elementi (enot) 400 548 548 0 548 764 0 Porabljenih gorivni elementi (enot) 292 587 514 1331 946 876 6375 Gorivo UOx UOx UO2/MOX UOx UOx UOx UO2/MOX
UOx sestavlja uranov dioksid. Toplotna prevodnost uranovega dioksida je zelo nizka v primerjavi z cirkonijem in kadar se temperatura znotraj reaktorja poveča, se toplotna prevodnost zmanjša. MOX je mešanica plutonija in osiromašenega urana, ki deluje podobno kot naravni uran in se zato lahko uporablja tudi v tistih reaktorjih, ki so namenjeni zgolj naravnemu uranu.
Zahteve hlajenja Jedrski reaktor proizvaja toploto s cepitvijo težjih jeder, običajno urana 235, v verižni reakciji. Reaktorji še naprej ustvarjajo toploto tudi po tem, ko se verižna reakcija ustavi zaradi radioaktivnega razpada nestabilnih izotopov cepitvenih produktov, ki so nastali kot produkti pri razcepu jeder goriva. Toplota, ki se generira kot posledica teh razpadov, je v jedrski tehniki znana pod imenom zakasnela toplota in takoj po zaustavitvi verižne reakcije dosega približno 7% termične moči reaktorja, s časom pa se eksponentno zmanjšuje. Razpada nestabilnih izotopov in zakasnele toplote ni mogoče ustaviti, zato je potrebno ugasnjen reaktor sprva aktivno hladiti, da bi preprečili taljenje sredice. Izrabljene gorivne palice zaradi zakasnele toplote nekaj let skladiščijo v bazenu za izrabljeno gorivo, preden jih je mogoče varno prenesti v suho skladiščenje. Za varno odstranitev je potrebno v reaktorju še naprej krožiti hladilo preko gorivnih palic in okoli izrabljenega jedrskega goriva. V sredici reaktorja se obtok hlajenja doseže z uporabo visokega tlaka, ki črpa vodo skozi reaktorske tlačne posode v toplotne izmenjevalce. Ti sistemi prenesejo toploto v sekundarni izmenjevalec toplote s posebnim vodnim sistemom, ki je nato izčrpan v morje ali stranske ohlajevalne stolpe. Da hladilna voda kroži tudi, ko je reaktor zaprt in ne more proizvajati električne energije, se črpalka napaja z drugimi enotami, ki delujejo na samem kraju. Poleg tega imajo reaktorji vgrajen tudi posebni parni pogon, zaradi katerega lahko hlajenje nemoteno deluje ob večjem izpadu elektrike. Parne turbine so zato manj odvisne od zasilnih generatorjev, pomanjkljivost pa je v tem, da parne turbine proizvajajo paro le toliko časa, dokler reaktor proizvaja paro. Ko je hladilna voda v četrtem reaktorju ogreta do vrelišča, ima hladilni sistem sposobnost, da zavreto vodo izpari. Kapaciteta v elektrarni Fukushima omogoča izparevanje približno 70 ton vode na dan (12 litrov na minuto), kar postavlja sistem za enega najboljših na Japonskem. Razlog, da je hlajenje tako bistvenega pomena za jedrski reaktor je to, da je veliko notranjih sestavnih delov in obloge goriva iz cirkaloja, cirkonijeve zlitine, ki ima podobne strukturne lastnosti kot jeklo, a bistveno manj absorbira nevtrone. Pri normalnih temperaturah obratovanja (približno 300°C) je cirkaloj inerten. V primeru, da se hladilna voda v reaktorju segreje nad 500°C, pa lahko voda in zirkaloj eksotermno reagirata in kot posledica pa se tvori plinast vodik.
Zgodovina varnosti Jedrska elektrarna Fukušima je bila znana po številnih škandalih in aferah, zaradi česar je odstopilo veliko število vodstvenih delavcev korporacije TEPCO. Vsi ti škandali so privedli do številnih razkritij o nepravilnostih delovanja elektrarne. Leta 2002 je TEPCO priznal, da so ponarejevali podatke o varnosti reaktorjev, zaradi česar je morala družba zapreti kar 17 reaktorjev po celi Japonski. Kasneje je bilo ugotovljeno, da distribucijska pot od ventilov jedrskega reaktorja do električnih skladišč ni bila pregledana kar 11 let. Inšpekcijski pregledi niso zajemali naprav povezanih s hladilnimi sistemi, električnimi generatorji in vodnimi črpalki, zato je bila morebitna ogroženost ves čas na visoki stopnji. To je povzročilo, da je bila v zadnjih letih jedrska elektrarna v Fukušimi pod velikim drobnogledom svetovne javnosti. Tuji inšpektorji so se pregleda lotili natančno ter vsa odstopanja in neskladje so morale biti rešene v čimkrajšem času. Poleg vseh teh nepravilnosti, je mednarodna agencija za jedrsko energijo (IAEA) poročala tudi zaskrbljenost glede proti potresne varnosti velike večine japonskih elektrarn. Na srečanju glede jedrske varnosti leta 2008 v Tokyu, so številni neodvisni strokovnjaki ugotovili, da bi lahko potres z magnitudo nad 7.0 številnim elektrarnam prizadejal poškodbe, ki bi lahko predstavljale veliko jedrsko nevarnost. Na Japonskem je strah pred močnejšimi potresi, ki bi lahko poškodovali jedrske elektrarne prisoten že ves čas, zato so nekatere jedrske elektrarne že zaprli, v veliki večini pa so morali protipotresne sisteme dodatno okrepiti in testirati. Zadnji rezultati so že nakazovali boljšo varnost v primeru katastrofalnega potresa, seveda pa bi bilo v primeru potresa apokaliptičnih razsežnosti najverjetneje tudi to premalo.
Po cunamiju
Do potresa je prišlo v petek 11. marca, okoli 14.45 ure. Epicenter potresa je bil v bližini otoka Honšu, izmerjena magnituda je znašala približno 9,0. Potres je povzročil precej gmotne škode, še večji udarec pa je Japonski prizadejal cunami, ki je celino dosegel 50 minut kasneje. Elektrarna Fukušima je bila zasnovana proti močnejšim potresom, proti tako visokem cunamiju, ki je sledil v tem primeru, pa je bila nemočna. Tudi reaktorji so bili dobro zaščiteni proti potresu, ki je le delno poškodoval zgradbo, medtem, ko je bila zaščita pred visokim valom preslaba.