tiistai 28. elokuuta 2012

Ruotsalaistutkimus (2012): Aurinkomyrskyt merkittävä uhka myös Pohjoismaiden sähköverkoille



Tuoreen ruotsalaistutkimuksen mukaan myös Pohjoismaiden sähköverkot ovat haavoittuvia kerran noin sadassa vuodessa esiintyville superaurinkomyrskyille, jotka voivat aiheuttaa sähköverkkoihin indusoituvia jännitepiikkejä (GIC) johtimiin jopa 20 volttia johdinkilometrille. Tämä tarkoittaisi äkkiä laskien 10 km johtimessa 200 Voltin, 100 km johtimessa 2000 V ja 1000km johtimessa 20 000 V jännitevaihtelua. Sitä eivät uusimpien tutkimusten mukaan kestä edes parhaimmat muuntajat ja muut kriittiset verkon osat vaurioitumatta. Kukaan ei tarkkaan tiedä miten syvälle nykyinen tietoyhteiskunta vajoaisi tällaisen, periaatteessa millä hetkellä hyvänsä tapahtuvan luonnonilmiön seurauksena. Vesihuoltomme, jätehuoltomme, joukkoliikennejärjestelyt, lentokoneiden ja laivojen navigointilaitteistot voisivat kaikki mennä toimintakelvottomiksi määräämättömäksi ajaksi. Lisäksi Elintarvikehuolto, kaupankäynti ja rahaliikenne halvaantuisivat osassa maapalloa totaalisesti. Seuraavat poikkeusolot ja levottomuudet olisivat äärimmäisten maanjäristysten tai hurrikaanien jälkitilaan verrattavia, mutta huomattavasti laaja-alaisempia. Perusteellinen amerikkalaistutkimus totesi sähkökatkojen worst case -skenaariossa kattavan 70% USA:sta ja sähkökatkojen kestävän joillakin alueilla 4 - 10 vuotta. Haavoittuvimpia ovat suuret hiili- ja ydinvoimalat: arvion mukaa 82% vaurioista sattuu niissä ja esimerkiksi Koillis-USA:n ydinvoimaloista 92% olisi tutkimusten mukaan poissa sähköntuotannosta pitkään.Yhden ison muuntajan tilaaminen, rakentaminen, laivaaminen, maantiekuljetus ja paikalleen asentaminen/säätäminen kestää normaalioloissakin jopa yli vuoden. Jos kaikkialla maailmassa palaa suuria muuntajia joukoittain, voivat odotusajat olla vuosia. Ja sen ajan kyseisen alueen sähköverkkokin on pahimmassa tapauksessa kuollut.

Amerikkalaistutkimus (2-33) viittasi myös pienten ja keskisuurten aurinkomyrskyjen vaurioittaneen amerikkalaisten ydinvoimaloiden GSU-muuntajia. Vaikka voimayhtiöt eivät halua yhdistää vaurioita auringon toimintaan, ne eivät silti mittaa GIC-arvoja. Tutkimuksen mukaan vaurioiden ajoittuminen aurinkomyrskyjen yhteyteen viittaa kuitenkin niiden väliseen korrelaatioon - liekö sekään pelkkää sattumaa että 11 ydinvoimalan muuntajat hajosivat kahden vuoden kuluessa v. 1989 voimakkaasta myrskystä, myrskyssä tuhoutuneen Salemin voimalan muuntajan lisäksi. Keski-voimakkaalla aurinkomyrskyllä on selvä syy-yhteys myös Huhtikuun 3.päivän 1994 Zionin ydinvoimalan GSU-muuntajan ylikuumenemiseen ja sen aiheuttamaan ydinvoimalapaloon, jolla olisi voinut olla katastrofaaliset seuraukset, kun palo levisi laitoksen ohjausjärjestelmiin ja vetyjäähdytettyyn generaattoriin .

Linkki ruotsalaistutkimus 2012 (engl.) - IEA:  http://www.iea.lth.se/publications/MS-Theses/Full%20document/5296_full_document_GIC.pdf

Linkki amerikkalaistutkimus 2010 (engl.) - FAS/METATECH: http://www.fas.org/irp/eprint/geomag.pdf

Vuoden 1859 superaurinkomyrskyn on laskettu olleen vähintään tämäntasoinen - silloinen tekniikkamme vain ei ollut niin haavoittuvaa. Jos muutama lennätinasema paloikin poroksi kuumentuneiden johtojen aiheuttamissa tulipaloissa ja lennätinjohtoja suli poikki, viat oli äkkiä korjattu. Ruotsissa mitaattiin v. 1921 aurinkomyrskyn aikaan sähköjohtimista 20 V/km GIC -jännitepiikkejä, ja se onkin todisteena siitä, että kyseiset jännitteennousut ovat todella mahdollisia. Silloinen tekniikka ja verkot selvisivät myrskystä, mutta toisin olisi nykyaikana.

Suomalaisen verkkoyhtiö Fingridin julkaisu (2011) tosin väittää, että Suomen sähköverkko kestää geomagneettiset myrskyt. Artikkelissa todetaan, että maailmalla tiedetään aurinkomyrskyjen vaurioittaneen sähköverkkoja ja muuntajia ja Ruotsissakin väitetään auringon olevan verkkohäiriöiden takana, mutta suomalaisen sähköverkon kestäneen häiriöittä.
Linkki - FINGRID: http://www.facebook.com/notes/fingrid/kantaverkon-abc-kantaverkko-kest%C3%A4%C3%A4-geomagneettiset-myrskyt/121561524580602

Toisessa Fingridin artikkelissa (2/2010) kotiverkkomme kerrotaan kestäneen jopa 7V/km indusoituneita jännitteitä, eikä sen suurempia kai odotetakaan. Tämä artikkeli perustui kuulema suomalaisten huippuasiantuntijoiden tutkimukseen. Pitäisiköhän pyrkiä töihin Fingridille, olisi pari kansainvälistä tuoretta tutkimusta takataskussa...

No, ehkä heillä ei silloin ollut vielä amerikkalaiselvitystä käytettävissään. Mieleen tuli artikkelia lukiessa kyllä vahvasti Eppu Normaalin "Uraani halkeaa"- laulun säkeet (meni muistaakseni näin) : "Kaikilla muilla mailla, paitsi Suomella, se ei oo riskiä vailla; jollei sitten Kiinassa Suomi-ilmiötä tapahdu."


Linkki - FINGRID  s.26-28: http://www.fingrid.fi/attachments/fi/media/julkaisut/yrityslehti/fingrid_2_10.pdf

HERÄTYS, FINGRID! Miettikää, mitä asiakaslehdessä kirjoitatte! Tsekatkaa ainakin seuraavalla kerralla netistä tuoreet alan tutkimukset ensin!

Ihmetystä herättää se, että kaikkein vakavin näistä laajojen, pitkäaikaisten sähkökatkojen mahdollisista seurauksista saa niin vähän palstatilaa: ydinvoimaloiden ja käytetyn ydinpolttoaineen tuhoutuminen jäähdytyksen estyessä. Siitä olisi seurauksena jopa kymmenien tai satojen Fukushimojen ja Chernobylien päästöt. Meidän tuntemamme elämä kävisi mahdottomaksi maapallolla tällaisen katastrofin jälkeen. Alkaisi hengissä pysyttely ja taistelu viimeisistä puhtaista elintarvikevaroista ja ruuantuotantoalueista. Suomeksi sanottuna: helvetti olisi irti maan päällä. Yksikään meistä ei haluaisi kokea sellaista. Yksikään meidän politiikoistamme ei haluaisi kokea sellaista. Yksikään ydinvoimalainsinööreistä tai edes ydinvoimayhtiön toimitusjohtajista ei haluaisi kokea sellaista. Silti esimerkiksi tuore ruotsalaisselvitys jättää asian kokonaan mainitsematta.

Herää kysymys, miksi asiantuntijat eivät maailmanlaajuisesti, läpinäkyvästi ja voimavaroja säästämättä pohdi, miten tämäntyyppinen maailmanlaajuinen katastrofi olisi estettävissä, tai edes sen seuraukset minimoitavissa. Ja olisi jo kiire!

Todennäköisyys sille, että nyt alkamassa olevaan auringon aktiiviseen jaksoon sisältyy voimakkaita aurinkomyrkyjä, joista osa suuntautuu maata kohti aiheuttaen täällä edellämainittuja vakavia seurauksia, lasketaan useissa prosenteissa. Ruotsalaistutkimus arvioi pahimman superaurinkomyrskyn todennäköisyydeksi 4,7% vuosina 2012-2014 . Kuinka moni meistä nousisi lentokoneeseen vapaaehtoisesti, jos todennäköisyys sen syöksymiseen maahan olisi  4,7 prosenttia? Todennäköisyyslaskelmien tekeminenkin on tosin arpapeliä: esimerkiksi Chernobylin tai Fukushiman kaltaisten sydämensulamisonnettomuuksien todennäköisyys ydinteollisuuden laskelmissa oli yksi onnettomuus maapallolla kerran muutamassa sadassa tai tuhannessa vuodessa; uusien tutkimusten mukaan toteutuneet onnettomuudet ennustavat varovastikin arvioiden uuden sydämensulamisonnettomuuden vakavine päästöineen kerran kymmenessä - kahdessakymmenessä vuodessa.

Erään amerikkalaisen puolustusvoimien tutkimuslaitoksen mukaan minkä tahansa ydinvoimalan riski joutua aurinkomyrskystä johtuvan vakavan sähkökatkon kohteeksi sen 40 vuoden laskennallisen  käyttöiän aikana olisi n. 33 prosenttia. Siis liki joka kolmas ydinvoimala joutuisi samaan tilanteeseen, mihin Fukushiman ydinvoimalakin -ulkoisen sähkönsaannin pitkäaikaiseen katkeamiseen. Jos voimalan oma varavoima vaurioituu, seuraukset ovat Fukushimaa. Muutamassa tunnissa.

Muistutukseksi linkki Blogini alkumetreiltä: http://solarwindpronet-suomi.blogspot.fi/2011/10/tervetuloa-solarwindpronet-suomi.html

Aurinkomyrskyjen aiheuttamat sähkökatkot voivat kestää vuosia, kun esimerkiksi Yhdysvalloissa akuilla lasketaan pärjättävän ydinvoimalan hätäjäähdytyksessä n. 8 tuntia. Jos varageneraattorit eivät toimi, ydinpolttoaine sulaa, seuraa vetyräjähdyksiä ja laaja ydinlaskeuma. Kun vielä käytetyn polttoaineen altaat ylikuumenevat ja kuivuvat muutamassa vuorokaudessa ilman sähköä, ne syttyvät sammuttamattomaan Zirkonium-happi -tuleen ja palavat syytäen suuren osan sisältämistään radionuklideista ilmakehään. Seurakset lasketaan kymmenissä Chernobyleissä/ydinvoimala. http://www.fairewinds.com/content/can-spent-fuel-pools-catch-fire

Kysykääpä suomalaisiltä ydinenergiayhtiöiltä ja vaikkapa säteilyturvakeskukselta, kuinka pitkiin sähkökatkoihin ydinvoimaloissa on varauduttu. Todennäköisin vastaus on muutaman vuorokauden, korkeintaan muutaman viikon katkoon, jossa pääkuorman hoitavat varageneraattorit ja läheiset pienet vesi- tai muut sähkövoimalat, joilla voi olla erillinen syöttölinja ydinvoimalalle. Tai sitten jäätte vastausta vaille "turvallisuussyistä", kuten stressitestienkin kohdalla, joiden aineisto julistettiin Suomessa salaiseksi. Joka tapauksessa useiden kuukausien tai vuosien kantaverkon kaatumista ei varmasti ole huomioitu. Tuoreet kansainväliset tutkimustulokset osoittavat kuitenkin, että tähän pitäisi myös varautua, ja kiireesti.

Mitä sitten pitäisi tehdä? Kuinka varautua aurinkomyrskyjen seurauksiin ja pitkiin sähkökatkoihin? Missään en ole nähnyt kattavaa listaa asiasta, mutta yritän esittää alustavan luonnoksen sellaiseksi - sillä tietämyksellä, mitä minulle asiaa maallikkona puolitoista vuotta tutkittuani on kertynyt:

1. Ydinvoimaloiden tulisi varautua vähintään kuukausia kestäviin ulkoisen sähkönsyötön katkoihin ja ongelmiin. Pieniä lähialueiden varavoimaloita pitäisi kytkeä useampia jokaiseen ydinvoimalaan omilla syöttöjohdoillaan, mieluummin suojatuilla maakaapeleilla. Jokaiseen varavoimalaan tulisi varata nopeasti asennettavia varamuuntajia ja muita kriittisiä komponentteja 2-3 -kertaisena varmistuksena.
Ydinvoimaloiden omat varageneraattorit tulisi suunnitella ja varustaa niin, että ne voivat tuottaa keskeytymättömän varavirransyotön voimalaan kuukausien ajan. Generaattorien vuorottelulla riittävä huoltokatkojen eliminointi. Hyvä GIC-suojaus ja varaosia riittävästi laitosalueelle varastoon. Hyvin geomagneettisilta myrskyiltä suojattuja tuuli- aurinko ja aaltovoimaloita tulisi perustaa ydinvoimaloiden välittömään läheisyyteen huolehtimaan osaltaan hätäjäähdytykseen, polttoainealtaiden jäähdytykseen, tietokonejärjestelmiin ja kriittisiin laitteisiin tarvittavan varavirran saamisesta. Ydinvoimien akkukapasiteetin pitäisi olla vähintään kaksi viikkoa. Esim.  lähi- aurinko- ja tuulivoimalat voisivat olla varustettuja suurella akkukapasiteetilla, jotta voimantarve hätätilanteessa taattaisiin. Samalla vuosiseisokkien aikana olisi keskeytymätöntä varavoimaa saatavilla.

2. Käytetty ydinpolttoaine märkäaltaista ilmajäähdytettyihin kuivavarastoyksiköihin heti, kun se on teknisesti mahdollista. Esimerkiksi Fukushimassa osa polttoaineesta oli tällaisissa suojatuissa kuivakapseleissa ja ne kestivät vahingoittumattomina tsunamin ja sähkökatkot. Kuivavarastointikapselit tulevat ydinvoimayhtiöille huomattavasti kalliimmaksi kuin allassäilytys, mutta säteilyturvaviranomaisten tulisi nyt hoitaa tehtävänsä ja ydinvoimayhtiöiden vastuunsa. Velvoitetaan yhtiöt vaihtamaan kuivavarastointiin pika-aikataululla - se on meidän kaikkien ja viime kädessä myös näiden yhtiöiden etu. Ydinturva-asiantuntijoista mm. Arnie Gundersen  http://www.fairewinds.com/content/can-spent-fuel-pools-catch-fire  on pitkään puhunut näiden kuivavarastointikapselien puolesta merkittävänä turvallisuutta lisäävänä tekijänä. http://www.fairewinds.com/fukushima

3. Siirtyminen keskitetyistä suurvoimaloista hajautettuun, uusiutuvaan energiaan perustuvaan tuotantoon. Älyverkot, jotka häiriötilanteessa osaisivat jakaa sähköverkon pienempiin osa-alueisiin, joissa vaurioitunut osa kyettäisiin sulkemaan pois verkosta, ennen kuin koko verkko kaatuu. Pienemmät tuotantoyksiköt, joita verkko valvoo mahdollistaisivat periaatteessa tämän. Nykyisiä verkko- ja tuotantojärjestelmiä tulee kehittää tähän suuntaan. Mitä enemmän kotitaloudet, kaupat ja yritykset tuottavat osan omasta sähköstään omistamillaan hajautetuilla sähköntuotantomenetelmillä, kuten aurinkopaneleilla, tuulivoimalla ja bioenergialla, sitä pienempi vaikutus laajoilla kantaverkon sähkökatkoilla on paikallisesti ja elintärkeät järjestelmät voidaan pitää toiminnassa ja korjata nopeammin. Myös hajautetuille energiantuottajille kriittisiä varaosia varastoon.

4. Vähittäis- ja tukkukaupan sähköisille varasto- tilaus- ja logistiikkajärjestelmille luotettavat varavoimajärjestelmät sekä sähköttömän kaupan mahdollistava paperikirjausjärjestelmä, jotta kriisitilanteessa elintarvikkeet ja välttämättömät hyödykkeet liikkuvat kansalaisille. Riittävä reservi esimerkiksi puolustusvoimien kouluttamana hoitamaan kuljetusta, varastoja, kirjanpitoa jne.


5. Sähköttömän maksuliikenteen mallin kehittäminen ja riittävä kokeilu kriisitilanteen varalle muiden varajärjestelmien ohella. Lisätyövoimaa ja vartiointi- sekä kuljetusapua esim puolustusvoimilta ja kansalaisjärjestöiltä. 1960-luvun liiketoiminnan perusmalleja nykyoloihin sovellettuna voitaisiin hyödyntää varajärjestelmän luomisessa.

6. Kaikkiin yhteiskunnan kriittisiin järjestelmiin erillisen varavoimaverkon luominen, jossa keskeisenä osana olisivat omat aurinko- tuuli- ja biopolttoainepienvoimalat normaalien varmistettujen varageneraattorien lisäksi. Vanhat diesel-sähköveturit tulisi hyödyntää reservissä varageneraattoreina. Vanhat kriisiajan puolustusvoimien ja teollisuuden varageneraattorit tulisi kunnostaa, huoltaa ja varastoida kriittisiin kohteisiin sairaaloiden, vesilaitosten ja ydinvoimaloiden läheisyyteen valmiiksimietittyjen käyttöönotto- ja huoltosuunnitelmien kera.

7. Kerätään asiantuntijaverkosto pohtimaan ja kehittämään toimiva suunnitelma aurinkomyrskyjen ja muiden suurten luonnononnettomuuksien varalle.

8. Ydinvoiman lisärakentamisesta luovutaan ja nyt rakenteilla olevat voimalahankkeet keskeytetään, kunnes luotettava selvitys pahimman mahdollisen geomagneettisen myrskyn seurauksista ja vaadittavista toimenpiteistä ydinteollisuuden alalla on valmistunut. Ydinteollisuus velvoitetaan investoimaan ja rakentamaan kaikki tarvittavat laitteistot ja varajärjestelmät, mitä maksimaalisen turvallisuuden takaamiseksi on tehtävä. Myös nyt toimivat ydinvoimalat tulee tarvittaessa pysäyttää ja modifioida täyttämään päivitetyt turvallisuusnormit. Ydinjätteen välivarastoinnin turvallisuusongelmien korjaaminen tulee aloittaa heti.


Tässäpä tätä pureskeltavaa taas tällä kertaa. Kommentoikaa ja pysykää kanavalla ;-)

JPS

Ei kommentteja:

Lähetä kommentti