Είναι η σεισμικότητα απαγορευτική για την Ελλάδα;

Το ερώτημα δεν είναι αν γίνονται σεισμοί

Όπως τίθεται συνήθως, το ερώτημα κρύβει μια παραδοχή: ότι η σεισμικότητα λειτουργεί σαν διακόπτης, ναι ή όχι, για μια ολόκληρη χώρα. Δεν λειτουργεί έτσι. Η σεισμική δράση είναι φορτίο, και τα φορτία μετριούνται, προδιαγράφονται και αντιμετωπίζονται με σχεδιασμό. Χώρες με έντονη σεισμικότητα διαθέτουν πυρηνικούς σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής σε λειτουργία, κι αυτό από μόνο του κλείνει τη γενική εκδοχή του ερωτήματος.

Η συζήτηση έτσι μετακινείται από τη χώρα στη συγκεκριμένη θέση και στο κόστος. Κάθε θέση έχει τη δική της σεισμική απαίτηση, την οποία ο σχεδιασμός πρέπει να καλύψει με περιθώριο. Η απαίτηση αλλάζει από θέση σε θέση, ακόμη και σε μικρή απόσταση, γιατί εξαρτάται τόσο από τις σεισμικές πηγές γύρω όσο και από το έδαφος από κάτω.

Η χρήσιμη διατύπωση του ερωτήματος είναι άλλη: τι απαιτεί η συγκεκριμένη θέση, μπορεί ένα σχέδιο να καλύψει την απαίτηση με περιθώριο που δέχεται μια ανεξάρτητη ρυθμιστική αρχή, και τι κοστίζει αυτό σε χρήμα και σε χρόνο. Μια θέση μπορεί κάλλιστα να κοπεί μέσα στη διαδικασία, και αυτό είναι φυσιολογική κατάληξη.

Πώς αξιολογείται σεισμικά μια θέση

Η σεισμική αξιολόγηση μιας θέσης είναι πρόγραμμα μετρήσεων επί τόπου που διαρκεί χρόνια. Ξεκινά με τη χαρτογράφηση των σεισμικών πηγών γύρω από τη θέση: τα ενεργά ρήγματα, τη γεωμετρία τους, τον ρυθμό με τον οποίο κινούνται, την ιστορική και την ενόργανη καταγραφή σεισμών της περιοχής. Περιλαμβάνει γεωλογική δουλειά πεδίου, ερευνητικές τομές πάνω στα ρήγματα, θαλάσσιες έρευνες όπου οι πηγές βρίσκονται στη θάλασσα.

Μετά εξετάζεται το ίδιο το έδαφος: η στρωματογραφία, η μεταβολή της δυσκαμψίας με το βάθος, η ταχύτητα με την οποία διαδίδονται τα σεισμικά κύματα μέσα του, η πιθανότητα ρευστοποίησης, η ευστάθεια των πρανών, η συμπεριφορά μαλακών στρώσεων που μπορούν να ενισχύσουν ορισμένες συχνότητες. Γειτονικές θέσεις με τις ίδιες πηγές μπορεί να βγάλουν αρκετά διαφορετική απαίτηση, όταν η μία πατά σε βράχο και η άλλη σε μαλακές αποθέσεις.

Ο συνδυασμός πηγών και εδάφους δίνει τη σεισμική επικινδυνότητα της θέσης: τι κίνηση αναμένεται, με τι πιθανότητα, σε ποιες συχνότητες. Συνήθως γίνονται παράλληλα μια πιθανοτική εκτίμηση και μια ντετερμινιστική εξέταση δυσμενών σεναρίων, και η απαίτηση σχεδιασμού βγαίνει από τον συνδυασμό τους. Εξετάζονται και τα δευτερογενή φαινόμενα που πυροδοτεί ο ίδιος σεισμός: διάρρηξη στην επιφάνεια, κατολίσθηση, καθίζηση, τσουνάμι.

Κάποια ευρήματα δεν αντιμετωπίζονται με σχεδιασμό. Ρήγμα που μπορεί να μετατοπιστεί στην επιφάνεια κάτω από τα κρίσιμα κτίρια σταματά την εξέταση της θέσης, γιατί καμία κατασκευή δεν γεφυρώνει μια μετατόπιση του εδάφους από κάτω της. Όλη αυτή η δουλειά υποβάλλεται σε ανεξάρτητη ρυθμιστική αρχή, που την ελέγχει, ζητά συμπληρωματικές έρευνες και μπορεί να μην τη δεχτεί.

Τι σημαίνει απαίτηση σχεδιασμού και τι σημαίνει περιθώριο

Το αποτέλεσμα της αξιολόγησης είναι προδιαγραφή: μια καμπύλη κίνησης ανά συχνότητα, την οποία τα κτίρια, ο εξοπλισμός και οι σωληνώσεις οφείλουν να αντέξουν χωρίς να χάσουν τη λειτουργία τους. Ο σεισμός σχεδιασμού επιλέγεται σκόπιμα πάνω από ό,τι δείχνει η καταγραφή, ώστε η προδιαγραφή να μην είναι ευαίσθητη σε όσα δεν ξέρουμε ακόμη για τις πηγές.

Το περιθώριο είναι το στρώμα που συχνά παρεξηγείται. Μια κατασκευή σχεδιασμένη για μια απαίτηση δεν καταρρέει μόλις η πραγματική κίνηση την ξεπεράσει. Οι συντελεστές των κανονισμών, οι παραδοχές για τα υλικά, οι λεπτομέρειες όπλισης και η συντηρητική επιλογή σε κάθε βήμα δίνουν πραγματική αντοχή αισθητά πάνω από την προδιαγραφή. Η σύγχρονη πρακτική εξετάζει αυτό το περιθώριο χωριστά από τον ίδιο τον σχεδιασμό: πόσο πιο πάνω από τη βάση σχεδιασμού κρατούν οι κρίσιμες λειτουργίες πριν αρχίσουν να χάνονται.

Το περιθώριο καλύπτει και τη γνώση που δεν υπήρχε όταν μελετήθηκε η θέση. Η εικόνα των πηγών αλλάζει: αναγνωρίζεται ρήγμα που δεν ήταν γνωστό, αναθεωρείται ο κατάλογος των σεισμών, βελτιώνονται τα μοντέλα. Τότε οι υπάρχοντες σταθμοί επαναξιολογούνται με βάση τη νέα επικινδυνότητα, και μπορεί να τους ζητηθούν ενισχύσεις ή να μη λειτουργήσουν ξανά. Αυτό έχει συμβεί σε σταθμούς που δούλευαν κανονικά, και είναι μέρος του κόστους και του ρίσκου της επιλογής.

Η εδαφική κίνηση δεν είναι η ζημιά

Η δημόσια συζήτηση συγχέει το πόσο κουνήθηκε το έδαφος με το τι έσπασε. Το ένα είναι ιδιότητα της θέσης. Το άλλο είναι ιδιότητα της κατασκευής και του πώς αυτή αλληλεπιδρά με τη συγκεκριμένη κίνηση. Η ίδια διέγερση αφήνει άθικτο ένα κτίριο και ρημάζει το διπλανό του.

Ζημιά δεν φέρνει μόνο η μέγιστη επιτάχυνση. Μετράει το συχνοτικό περιεχόμενο της κίνησης, η διάρκειά της, το πλήθος των ισχυρών κύκλων, και κυρίως αν οι κυρίαρχες συχνότητες πέφτουν κοντά στις ιδιοσυχνότητες της κατασκευής. Ένα ψηλό, εύκαμπτο κτίριο και ένα χαμηλό, βαριά οπλισμένο κτίριο πάνω σε ενιαία θεμελίωση αποκρίνονται πολύ διαφορετικά στην ίδια διέγερση. Τα κτίρια που στεγάζουν τον αντιδραστήρα και τα συστήματα ασφαλείας ανήκουν εξ ορισμού στη δεύτερη κατηγορία.

Γι’ αυτό το κριτήριο δεν είναι αν η θέση κουνήθηκε ή αν έγιναν ζημιές κάπου μέσα στην εγκατάσταση. Είναι αν κράτησαν οι λειτουργίες ασφαλείας: να σταματήσει η αλυσιδωτή αντίδραση, να απάγεται η θερμότητα, να μείνει στεγανό το περιοριστικό κέλυφος. Μια εγκατάσταση μπορεί να περάσει ισχυρό σεισμό, να χτυπηθεί σε μη κρίσιμα μέρη και να κρατήσει αυτές τις λειτουργίες. Ισχύει και το αντίστροφο: μικρή βλάβη σε λάθος σημείο μετράει περισσότερο από μεγάλη ζημιά σε αδιάφορο σημείο.

Πώς σχεδιάζεται η εγκατάσταση για σεισμό

Η θεμελίωση είναι η αρχή. Τα κρίσιμα κτίρια εδράζονται σε ικανό έδαφος, συχνά πάνω σε ενιαία παχιά πλάκα που τα υποχρεώνει να κινούνται σαν ένα σώμα, ώστε οι διαφορικές μετακινήσεις να μην τραβούν και να μη σπάνε ό,τι τα συνδέει. Σε ορισμένα σχέδια παρεμβάλλεται στρώση από εφέδρανα σεισμικής μόνωσης ανάμεσα στη θεμελίωση και την ανωδομή, που φιλτράρει τις συχνότητες οι οποίες καταπονούν περισσότερο την κατασκευή. Η μόνωση επιτρέπει να προσαρμοστεί ένα ήδη αδειοδοτημένο σχέδιο σε πιο απαιτητική θέση, αντί να ξαναγίνει από την αρχή.

Ο εξοπλισμός, πέρα από την τοποθέτηση, χρειάζεται πιστοποίηση. Αντλίες, βαλβίδες, πίνακες ελέγχου, ηλεκτροπαραγωγά ζεύγη και συσσωρευτές δοκιμάζονται πάνω σε εξέδρες που αναπαράγουν τη σεισμική δόνηση, και το κριτήριο είναι να λειτουργούν μετά τη δοκιμή, όχι απλώς να μείνουν όρθια. Σωληνώσεις και οδεύσεις καλωδίων παίρνουν στηρίξεις υπολογισμένες για δυναμικά φορτία, και οι αγκυρώσεις ελέγχονται με την ίδια προσοχή που ελέγχεται ο φέρων οργανισμός. Στους πραγματικούς σεισμούς αστοχούν συχνά τα μικρά: μια αγκύρωση, ένα στήριγμα, μια δεξαμενή που δεν είχε δεθεί.

Σε πολλούς σταθμούς (π.χ. στην Ιαπωνία) η αυτόματη διακοπή λειτουργίας λόγω σεισμού δεν περιμένει άνθρωπο: αισθητήρες επί τόπου δίνουν εντολή εισαγωγής των ράβδων ελέγχου μόλις η κίνηση περάσει το όριο, η ισχύς πέφτει απότομα μέσα σε δευτερόλεπτα και η αλυσιδωτή σχάση σβήνει μέσα σε λίγα λεπτά. Αυτό είναι το εύκολο μέρος. Το δύσκολο είναι η επόμενη ώρα και η επόμενη μέρα, γιατί η ενεργός ζώνη συνεχίζει να παράγει παραμένουσα θερμότητα μετά τη διακοπή. Η θερμότητα αυτή πέφτει με τον χρόνο αλλά δεν μηδενίζεται, και πρέπει να απάγεται συνεχώς για μεγάλο διάστημα. Ο σχεδιασμός οφείλει λοιπόν να εξασφαλίσει ότι ορισμένα πράγματα θα συνεχίσουν να λειτουργούν και αφού περάσει ο σεισμός.

Σε ορισμένα σχέδια γενιάς III+ μέρος αυτής της ψύξης λειτουργεί παθητικά, με τη βαρύτητα και τη φυσική κυκλοφορία, χωρίς ηλεκτρικό ρεύμα, για παρατεταμένο διάστημα. Έτσι μειώνεται η εξάρτηση από μηχανήματα που πρέπει να ξεκινήσουν αμέσως μετά τη δόνηση, χωρίς να εξαφανίζεται: κάποια στιγμή η ψύξη ξαναπερνά σε ενεργά συστήματα, και αυτά πρέπει να έχουν επιβιώσει.

• ηλεκτρική τροφοδοσία που δεν εξαρτάται από το δίκτυο
• νερό ψύξης και ultimate heat sink, ο τελικός αποδέκτης της θερμότητας
• όργανα και μετρήσεις που δείχνουν την πραγματική κατάσταση
• πρόσβαση και συνθήκες εργασίας για το προσωπικό
• ανεξάρτητες διαδρομές, φυσικά χωρισμένες, με διαφορετικό τρόπο αστοχίας

Φουκουσίμα: το κρίσιμο δεν ήταν ο σεισμός

Οι μονάδες που λειτουργούσαν ανίχνευσαν τον σεισμό και σταμάτησαν αυτόματα. Η δόνηση από μόνη της δεν άνοιξε την ενεργό ζώνη ούτε ακύρωσε τη διακοπή. Το πρόβλημα ξεκίνησε μετά: το τσουνάμι που ακολούθησε πλημμύρισε τη θέση και έβγαλε εκτός λειτουργίας τις εφεδρικές πηγές ηλεκτρικού ρεύματος και τα συστήματα που έπαιρναν νερό από τη θάλασσα, δηλαδή το ultimate heat sink.

Χωρίς ρεύμα και χωρίς ultimate heat sink, η παραμένουσα θερμότητα δεν είχε πού να πάει. Από εκεί και πέρα η αλυσίδα είναι γνωστή: το καύσιμο υπερθερμαίνεται, η στάθμη του νερού πέφτει, η μεταλλική επένδυση των ράβδων αντιδρά με τον ατμό και παράγει υδρογόνο, η ενεργός ζώνη υφίσταται ζημιά, η στεγανότητα του περιοριστικού κελύφους χάνεται.

Εκεί ακριβώς εστίασαν τα διδάγματα: ο συνδυασμός των φυσικών κινδύνων μετράει περισσότερο από τον καθένα χωριστά, οι εφεδρικές πηγές ρεύματος και οι διαδρομές ψύξης πρέπει να βρίσκονται σε θέσεις που αντέχουν και το δεύτερο φαινόμενο, η εγκατάσταση πρέπει να μπορεί να απάγει θερμότητα για πολλή ώρα χωρίς βοήθεια απ’ έξω, ενώ μονάδες στην ίδια θέση μπορούν να εμποδίσουν η μία την άλλη όταν χτυπηθούν μαζί. Από τότε αυτά μπήκαν σε απαιτήσεις και σε μετασκευές διεθνώς.

Οι διακρίσεις εδώ έχουν σημασία. Ο τύπος RBMK του Τσερνόμπιλ, οι αντιδραστήρες βρασμού ύδατος εκείνης της γενιάς στη Φουκουσίμα, τα σχέδια γενιάς III και III+ που κατασκευάζονται σήμερα και τα σχέδια μικρών αρθρωτών μονάδων διαφέρουν στη φυσική τους, στις γραμμές άμυνας και στον χρόνο που αφήνουν στο προσωπικό. Κανένας τους όμως δεν είναι άτρωτος. Σοβαρό ατύχημα δεν είναι αδύνατο με κανένα σχέδιο, και η τίμια διατύπωση είναι μικρότερη πιθανότητα και μικρότερη συνέπεια, όχι μηδέν. Για τα θύματα και τις συνέπειες των ατυχημάτων στην υγεία, οι εκτιμήσεις διαφέρουν σημαντικά από μελέτη σε μελέτη, με άλλη μεθοδολογία και άλλες παραδοχές η καθεμιά, γι’ αυτό δεν δίνονται εδώ.

Σεισμογενείς χώρες με σταθμούς σε λειτουργία

Η Ιαπωνία είναι η προφανής περίπτωση: έντονη σεισμικότητα, σταθμοί που έχουν δεχτεί ισχυρούς σεισμούς και σταμάτησαν κανονικά, και ένα ρυθμιστικό πλαίσιο που μετά τη Φουκουσίμα ξαναχτίστηκε και πέρασε τις μονάδες από επαναξιολόγηση. Σταθμοί λειτουργούν επίσης στη σεισμικά ενεργή δυτική ακτή των Ηνωμένων Πολιτειών, με απαιτήσεις γραμμένες για τη συγκεκριμένη θέση τους.

Το δίδαγμα δεν είναι «άρα δεν τρέχει τίποτα». Είναι ότι η σεισμικότητα αντιμετωπίζεται σαν μηχανική παράμετρος με κόστος, και ότι η απάντηση μπορεί να βγει αρνητική για μια θέση ή για έναν συγκεκριμένο σταθμό. Μονάδες έκλεισαν μετά από επαναξιολόγηση του σεισμικού κινδύνου. Έτσι ακριβώς πρέπει να λειτουργεί το σύστημα.

Για μια χώρα χωρίς υπάρχον πρόγραμμα, η σύγκριση έχει όρια. Οι χώρες αυτές έχουν θεσμούς, εξειδικευμένο προσωπικό, αλυσίδα προμηθειών και ρυθμιστική εμπειρία που χτίστηκε μέσα σε δεκαετίες. Το μηχανικό σκέλος της σεισμικότητας απαντιέται. Το θεσμικό σκέλος είναι άλλο ερώτημα, και βαρύτερο.

Τι κοστίζει η σεισμικότητα και πού κρίνεται τελικά η απόφαση

Το κόστος εμφανίζεται σε περισσότερα από ένα σημεία. Το ίδιο το πρόγραμμα ερευνών, που κρατά χρόνια πριν παρθεί οποιαδήποτε απόφαση. Ο σχεδιασμός, με περισσότερο σκυρόδεμα και χάλυβα, συστήματα μόνωσης, πιο απαιτητική πιστοποίηση εξοπλισμού, περισσότερες εφεδρικές διαδρομές. Και η αδειοδότηση, γιατί κάθε απόκλιση από ένα τυποποιημένο σχέδιο ζητά δικές της αναλύσεις και δικό της έλεγχο, άρα και περισσότερο χρόνο.

Εδώ κρύβεται και ο πραγματικός κίνδυνος για τα οικονομικά. Το κόστος ενός νέου σταθμού πέφτει όταν επαναλαμβάνεται ένα σχέδιο που έχει ήδη κατασκευαστεί και αδειοδοτηθεί αλλού. Κάθε τροποποίηση ειδικά για τη θέση τρώει αυτό το πλεονέκτημα. Το πρακτικό ερώτημα λοιπόν είναι αν υπάρχει θέση όπου η σεισμική απαίτηση καλύπτεται από σχέδιο ήδη αδειοδοτημένο αλλού με περιορισμένη προσαρμογή, ή αν χρειάζεται εγκατάσταση ραμμένη στα μέτρα της θέσης.

Η χωροθέτηση κρίνεται σε πολλά κριτήρια μαζί, και η σεισμικότητα είναι ένα από αυτά. Ζυγίζουν επίσης το νερό ψύξης, η ευστάθεια του εδάφους, η απόσταση από πληθυσμό, η σύνδεση και η αντοχή του δικτύου, η μεταφορά βαρέων εξαρτημάτων, η διαθέσιμη έκταση, το περιβάλλον και η αποδοχή της τοπικής κοινωνίας. Ακτογραμμή και νερό δεν αρκούν από μόνα τους. Μια θέση μπορεί να περάσει το σεισμικό φίλτρο και να κοπεί αλλού, και το αντίστροφο.

Μια διευκρίνιση για το πλαίσιο της συζήτησης: η πυρηνική ενέργεια συζητιέται ως πηγή χαμηλών εκπομπών και κατανεμητέα, όχι ως ανανεώσιμη ή «πράσινη», και η ευρωπαϊκή ταξινομία την περιλαμβάνει υπό αυστηρές προϋποθέσεις1. Η σεισμικότητα δεν ακυρώνει αυτή τη συζήτηση. Της βάζει τιμή, χρόνο και έναν όρο: ότι η απάντηση δίνεται ανά θέση, με μετρήσεις, και μπορεί να είναι αρνητική.