Amplasamentul unei centrale nuclearoelectrice (CNE) reprezintă locul ocupat de clădirile, structurile și instalațiile aferente centralei (e.g. clădirea reactorului, clădirea serviciilor, clădirea turbinei, alte clădiri care adăpostesc sisteme necesare pentru funcționarea centralei etc.). Perimetrul amplasamentului CNE se stabilește astfel încât toate instalațiile necesare funcționării CNE să fie în interiorul zonei controlate de titularul de autorizație (din motive de protecție fizică, respectiv pentru prevenirea accesului neautorizat); zona controlată este delimitată (împrejmuită) de frontiere clar semnalizate, iar accesul în această zonă este limitat la persoanele care lucrează la CNE și la alte persoane pentru care este permis accesul pe amplasamentul CNE din motive justificate din punct de vedere profesional (e.g. activități ale autorităților de control, schimb de experiență cu alte organizații din domeniul nuclear, vizite ale oficialităților, stagiatură pentru studenți, activități de informare a publicului etc.).
Alegerea amplasamentului pentru o CNE trebuie să fie justificată pe baza unei evaluări de securitate nucleară care să demonstreze conformitatea cu cerinţele stabilite prin legislație și prin standardele tehnice aplicabile. Evaluarea de securitate nucleară trebuie să ia în considerare toţi factorii semnificativi legaţi de amplasament şi să estimeze evoluţia acestora şi impactul asupra securităţii nucleare pentru toată durata de exploatare preconizată a instalaţiei (cel puțin 30 – 40 de ani pentru proiectele mai vechi și peste 50 de ani pentru proiectele de reactoare avansate).
Factorii luaţi în considerare în evaluarea amplasamentului includ atât pe cei care se referă la reactorul sau reactoarele nucleare propuse pentru amplasare, cât şi pe cei care se referă la caracteristicile specifice ale amplasamentului.
Evaluarea de securitate nucleară efectuată în vederea alegerii amplasamentului trebuie să includă următoarele categorii majore de analize tehnice:
a) analiza caracteristicilor amplasamentului în scopul identificării evenimentelor externe, atât de origine naturală, cât şi a celor ce pot fi cauzate de activităţile umane, care trebuie luate în considerare la stabilirea bazelor de proiectare pentru CNE;
b) analiza impactului funcţionării CNE asupra mediului înconjurător şi a populaţiei, incluzând atât impactul asociat operării normale, cât şi estimarea potenţialelor consecinţe ale accidentelor (analiza inițială de securitate nucleară).
Analizele pentru alegerea amplasamentului CNE iau în considerare caracteristicile tehnice ale instalației nucleare, inclusiv implementarea principiului protecției în adâncime și sistemele cu funcții de securitate nucleară prevăzute prin proiect pentru a preveni și limita consecințele potențialelor accidente.
De asemenea, se evaluează următoarele aspecte:
- caracteristicile fizice ale amplasamentului, incluzând datele de seismologie, meteorologie, geologie, hidrologie şi ecologie;
- disponibilitatea unei surse finale de răcire adecvate,
- fiabilitatea reţelei de transport al energiei electrice în zona amplasamentului;
- necesitatea și fezabilitatea implementării planurilor de răspuns la urgență,
- densitatea populaţiei şi caracteristicile zonei amplasamentului, atât cele actuale, cât şi cele previzionate
- activităţile umane din zona de influenţă a amplasamentului, inclusiv utilizarea terenurilor şi a apelor,
- activităţile industriale, comerciale, de transport terestru, naval şi aerian, activităţile militare etc.
Analiza iniţială de securitate nucleară cuprinde cel puţin următoarele informații, analize și calcule:
- enunţarea valorilor-limită care se vor propune în proiectul instalaţiei pentru radioactivitatea eliberată prin efluenţi lichizi şi gazoşi în mediul înconjurător;
- definirea mijloacelor de supraveghere şi reţinere care se vor folosi în proiect pentru a menţine nivelele de radioactivitate din efluenţii instalaţiei nucleare la valori cât mai mici, rezonabil posibile;
- estimarea cantităţilor de substanţe radioactive eliberate anual odată cu efluenţii lichizi şi gazoşi în mediul înconjurător, la funcţionarea normală a CNE;
- calculul preliminar al dispersiei atmosferice şi evaluarea dozelor pentru populaţia din vecinătatea amplasamentului CNE atât pentru funcţionarea normală, cât şi în condiţii de accident;
- analiza scenariilor de accident alese pentru demonstrarea conformităţii cu cerinţele şi criteriile de amplasare din normele în vigoare.
Pentru toate CNE aflate în exploatare la momentul actual în toată lumea s-au stabilit zone de excludere și zone de populație redusă, aflate în jurul amplasamentelor, dar, în majoritatea cazurilor, exterioare perimetrului zonei controlate de titularul de autorizație. În aceste zone de excludere, nu sunt permise așezările umane cu caracter permanent și în general nu sunt permise activități care nu au legătură cu CNE. Zona de populaţie redusă reprezintă aria din jurul zonei de excludere, pentru care numărul total de rezidenţi şi distribuţia acestora permit implementarea imediată a măsurilor protective în caz de accident nuclear, inclusiv a evacuării populației, dacă aceasta este necesară.
După cum am explicat în articolul privind protecția în adâncime ( https://romanianucleara.ro/2022/06/08/conceptul-de-protectie-in-adancime/ ), se poate considera ca ultimă barieră de protecție (deși nu este practic o barieră fizică), zona de excludere din jurul CNE, care asigură un spațiu pentru diluția atmosferică a produșilor de fisiune care ar putea fi eliberați accidental în mediu în cazul pierderii etanșeității anvelopei de protecție a reactorului nuclear.
Determinarea zonei de excludere şi a zonei de populaţie redusă se bazează pe analize de securitate nucleară având ca scop estimarea potenţialelor consecinţe ale unui accident sever (un accident cu o probabilitate foarte mică de apariție, care implică avarierea zonei active a reactorului). Justificarea alegerii scenariului de accident sever postulat trebuie să includă atât estimarea probabilităţii de producere a accidentului respectiv cât şi analiza consecinţelor radiologice potenţiale. Analiza potenţialelor consecinţe radiologice ale accidentului selectat ca bază pentru determinarea zonei de excludere şi a zonei de populaţie redusă trebuie să reflecte condiţiile meteorologice caracteristice pentru amplasamentul propus. Analiza consecinţelor radiologice potenţiale trebuie efectuată fără a se lua în calcul implementarea măsurilor de răspuns la urgenţă pentru populaţie.
Criteriile cu care se compară rezultatele analizelor mai sus menționate se referă la dozele de radiație încasate de persoanele din populație care ar putea fi expuse la emisia accidentală de materiale radioactive dacă s-ar afla la frontiera zonei de excludere sau dincolo de aceasta, respectiv la frontiera exterioară a zonei de populație redusă sau dincolo de aceasta. Criteriile de doză au fost stabilite, în legislația din majoritatea țărilor care exploatează CNE, astfel încât să de evite efectele deterministe ale expunerii la radiații ionizante (e.g. sindrom acut de expunere la radiații) pentru persoanele aflate dincolo de frontiera zonei de excludere. Aceste criterii de doză sunt încă în vigoare în majoritatea statelor care exploatează CNE și se referă în general la doze efective de maxim 250 mSv încasate în primele ore după producerea unui accident nuclear de o persoană care nu și-ar lua nicio măsură de protecție (ar rămâne, în aer liber, în zona imediat învecinată amplasamentului CNE, pentru 2 ore de când a început emisia de substanțe radioactive, fără măcar a se adăposti în interiorul unei clădiri).
Utilizarea acestor criterii de doză a făcut ca, pentru pentru centralele nuclearoelectrice de capacitate mare ( > 700 MW(e)), dotate cu reactoare cu inventar mare de combustibil nuclear (și automat termeni sursă mari în situații de accident care afectează integritatea combustibilului nuclear), zona de excludere pentru un reactor să aibă, în general, o rază de aproximativ 1km; pentru centralele cu mai multe unități (reactoare), zona de excludere reprezintă înfășurătoarea zonelor stabilite pentru fiecare reactor. Pentru centralele dotate cu reactoare de capacitate medie ( între 300 Mwe și 700 MW(e)) și cele de capacitate mică (< 300 MW(e) pe unitate), zonele de excludere au raze mai mici de 1 km.
În funcție de cât de vastă este zona controlată de titularul de autorizație, zona de excludere poate să se afle în interiorul perimetrului amplasamentului (cazul în care compania care exploatează CNE deține toate terenurile din zona de excludere și le poate împrejmui) sau să depășească perimetrul amplasamentului și să se extindă în spațiul public (cazul în care compania care exploatează CNE trebuie să aibă acorduri scrise cu proprietarii terenurilor din zona de excludere, astfel încât să se asigure respectarea interdicției privind așezările umane cu caracter permanent și exercitarea activităților fără legătură cu CNE).
După accidentul de la Fukushima Daiichi, din Japonia, din 2011, s-a produs o schimbare în abordarea proiectării și amplasarea CNE, deoarece s-a realizat că emisiile de radioactivitate în caz de accident nu sunt atât de mari încât să producă efecte deterministice la persoanele din populație, dar populația este însă afectată de faptul că trebuie să fie evacuată și că trebuie să fie chiar relocată pe termen lung, pierzându-și proprietățile și schimbându-și dramatic modul de viață. Astfel, noile criterii de doză utilizate pentru proiectarea CNE avansate au ca scop prevenirea situațiilor care ar necesita evacuarea, respectiv relocarea populației în caz de accident nuclear; în acest sens, criteriile de doză au scăzut la valori de maxim 100 mSv în primele zile de după accident, respectiv în primul an, iar zonele de excludere s-au restrâns în consecință.
În același timp, s-au luat și măsuri de proiectare pentru reducerea probabilității de producere a accidentelor severe, precum și pentru limitarea consecințelor radiologice ale acestora. Ca fapt divers, se poate menționa că probabilitatea de accidet nuclear sever pentru CNE aflate în funcționare este < 1E-4 evenimente/an, iar pentru CNE avansate este < 1E-5 evenimente/an (iar pentru proiectele de ultimă generație probabilitățile sunt chiar mai mici, < 1E-7 evenimente/an), adică se poate întâmpla o dată la cel mult 10 000 – 100 000 de ani pentru un reactor nuclear, dar, la nivel global se poate întâmpla o dată sau de mai multe ori în decurs de 100 de ani, ținând cont de faptul că sunt sute de reactoare nucleare aflate deja în exploatare pe tot mapamondul. De aceea, s-au făcut eforturi nu doar pentru reducerea probabilității accidentelor severe, ci și pentru reducerea consecințelor acestora (prin instalarea de sisteme de protecție suplimentare, mai fiabile), asfel încât protecția populației să se bazeze exclusiv, în măsura în care este practic posibil, pe proiectul CNE, fără a mai necesita zone de excludere, zone de populație redusă și implementarea măsurilor de răspuns la urgență care implică evacuarea sau relocarea populației.
Pentru CNE de capacitate mică, inclusiv pentru cele echipate cu reactoare modulare, proiectanții au stabilit chiar criterii de doză pentru care nu ar fi necesară nici măcar adăpostirea în caz de accident sever (dozele încasate de o persoană din populație, aflată lângă CNE, la marginea zonei de excludere, sunt estimate a fi mai mici de 10 mSv). Aceasta înseamnă că, pentru reactoarele cu zone active mai mici și inventar mai mic de produși de fisiune, cum sunt reactoarele modulare (SMR – Small Modular Reactors), atunci când se aplică criteriile de doză din legislația în vigoare, nu mai este practic nevoie de zone de excludere în sensul clasic (care are la bază intenția de a exclude activitățile permanente ale personelor din populație dintr-o arie pentru care riscul nu este neglijabil, fără a obliga neapărat titularul de autorizație să dețină toate terenurile din aria respectivă), sau, mai bine zis, zonele de excludere rezultate din analizele de securitate nucleară au raze atât de mici (< 200m) încât se înscriu și sunt incluse în totalitate, în mod firesc, în perimetrul amplasamentului, în zona controlată de titularul de autorizație; deoarece aceste zone de excludere au dimensiuni reduse și nu se extind în exterior (“dincolo de gardul centralei”), au și avantajul de a nu necesita eforturi financiare și administrative suplimentare din partea titularului de autorizație pentru a achiziționa terenurile sau pentru a stabili acorduri cu proprietarii de terenuri din imediata vecinătate a amplasamentului. Este interesant de menționat că există și proiecte de „microreactoare” (cu capacități de 100, chiar 1000 de ori mai mici decât reactoarele mari aflate în exploatare), încă în evaluare la autoritățile de reglementare în domeniul nuclear din alte țări, pentru care zona de excludere calculată are raza de 1m.
Așadar, trebuie să realizăm că zona de excludere se calculează în primul rând în funcție de proiectul reactorului nuclear (caracteristicile tehnice ale acestuia), iar pentru reactoarele avansate, mai ales pentru reactoarele mai mici (i.e. cele care au zone active de dimensiuni mai mici, o cantitate mai mică de combustibil nuclear, respectiv un inventar mai mic de produși de fisiune și un termen sursă mai mic chiar în caz de accident sever – în comparație cu reactoarele aflate în exploatare, cu care suntem deja obișnuiți), zonele de excludere sunt semnificativ mai restrânse decât pentru reactoarele de capacitate mare (majoritatea reactoarelor CNE aflate în exploatare) și pot fi incluse în perimetrul zonei controlate de titularul de autorizație, fără a se extinde în exteriorul acesteia.
Stabilirea zonei de excludere se confirmă în cadrul procesului de autorizare pentru faza de amplasare a CNE și se reconfirmă în cadrul procesului de autorizare pentru faza de construcție a CNE, prin verificarea, de către autoritatea de reglementare în domeniul nuclear (în cazul nostru, CNCAN – Comisia Națională pentru Controlul Activităților Nucleare) a analizelor și evaluărilor de securitate nucleară, precum și a studiilor tehnice care stau la baza acestora.
Este interesant de observat că standardele internaționale emise de IAEA (International Atomic Energy Agency – Agenția Internațională pentru Energie Atomică, având sediul la Viena) privind amplasarea CNE, nu menționează conceptul de zonă de excludere. Acest concept provine din legislația americană și a fost preluat în normele altor țări, inclusiv în normele românești, emise de CNCAN, în normele canadiene și în normele țărilor care au important reactoare proiectate de companii americane sau canadiene. Acum, când sunt disponibile proiecte și tehnologii noi, conceptul de zonă de excludere își pierde atât semnificația inițială, cât și utilitatea practică.
Referințe:
1. Normele de securitate nucleară privind amplasarea centralelor nuclearoelectrice (cod NSN-01), emise de CNCAN, publicate în Monitorul Oficial, Partea I nr. 836 din 14.12.2010 http://www.cncan.ro/assets/NSN/nsn01.pdf
La data intrării în vigoare a acestor norme au fost abrogate art. 4 (a), art. 11, 12, 17, 18 şi 19 din Normele republicane de securitate nucleară pentru reactori nucleari şi centrale nuclearoelectrice, aprobate prin Ordinul Comitetului de Stat pentru Energie Nucleară nr. 317 din 15 iulie 1975, publicate în Buletinul Oficial nr. 90 din 11 august 1975. Cerințele din articolele respective din normele republicane au fost preluate integral și completate în mod substanțial de noile norme. De asemenea, s-au modificat criteriile de doză, în sensul reducerii substanțiale a acestora, astfel încât pentru proiectele noi de CNE, propuse pentru amplasare după data intrării în vigoare a normelor (adică începând din 2011), standardele de securitate nucleară sunt mai stringente. Dacă citiți art. 8 din NSN-01, veți vedea criteriile de stabilire a zonei de excludere și a zonei de populație redusă și veți constata că sunt semnificativ mai mici decât cele din normele republicane, care preluaseră criteriile din normele americane https://www.nrc.gov/reading-rm/doc-collections/cfr/part100/full-text.html , respectiv din secțiunea 100.11 Determination of exclusion area, low population zone, and population center distance (1 rem = 10 mSv ; 25 rem = 250 mSv).
2. Standardele IAEA (International Atomic Energy Agency) privind evaluarea amplasamentului CNE (le găsiți pe internet, la o simplă căutare)
2.1. Site Evaluation for Nuclear Installations, Specific Safety Requirements, IAEA Safety Standards Series No. SSR-1, 2019 https://www-pub.iaea.org/MTCD/Publications/PDF/P1837_web.pdf (este interesant că nici măcar nu se menționează conceptul de zonă de excludere)
2.2. Meteorological and Hydrological Hazards in Site Evaluation for Nuclear Installations, Specific Safety Guide, IAEA Safety Standards Series No. SSG-18, 2011
2.3. Seismic Hazards in Site Evaluation for Nuclear Installations, Specific Safety Guide, IAEA Safety Standards Series No. SSG-9, 2010
2.4. External Human Induced Events in Site Evaluation for Nuclear Power Plants, Specific Safety Guide, IAEA Safety Standards Series No. NS-G-3.1, 2002
2.5. Geotechnical Aspects of Site Evaluation and Foundations for Nuclear Power Plants, Specific Safety Guide, IAEA Safety Standards Series No. NS-G-3.6, 2005
2.6. Dispersion of Radioactive Material in Air and Water and Consideration of Population Distribution in Site Evaluation for Nuclear Power Plants, Specific Safety Guide, IAEA Safety Standards Series, No. NS-G-3.2, 2002
3. Reglementările din SUA privind criteriile de amplasare pentru CNE (care au stat la baza normelor CNCAN din 1975 care conțineau cerințe și criterii de amplasare pentru CNE) https://www.nrc.gov/reading-rm/doc-collections/cfr/part100/full-text.html
and then