TSUNAMI SUOMESSA?

- Meteoriitit ja ydinvoimaturvallisuus

Tausta

Japanissa tapahtui 11.3.2011 maan historian voimakkain ja maailman neljänneksi voimakkain rekisteröity maanjäristys. Viimeisimmät arviot kertovat sen olleen 9,0 magnitudia. Meren alla tapahtunut järistys nostatti tuhoisan tsunamin joka iski pitkälle rannikkokaistalle tuhoten kokonaisia kaupunkeja ja kyliä. Tätä kirjoittaessani (23.3.2011) kuolleita kaivetaan yhä raunioista. Kuolonuhrien määrä ilmeisesti nousee yli 20 000.

Tsunami aiheutti myös yhden suurimmista ydinvoimalaonnettomuuksista Fukushiman voimalaitosalueella. Laitoksia suunniteltaessa tsunamit on otettu huomioon, mutta 9,0 magnitudin järistyksen nostattama jopa 10 metrinen tsunami nauroi mennessään laitoksen tsunamisuojaukselle. Aalto tuhosi satamalaiturilla olleet polttoainesäiliöt ja ympäröi reaktorirakennukset täysin. Samalla suolaista merivettä joutui reaktorin varavoimahalliin joka oli sijoitettu pohjakerrokseen. Laitos koki täydellisen sähköjen menetykset ja ongelmat alkoivat reaktorien jäähdytysten pettäessä ja reaktorihalleihin kerääntyneen vedyn räjähtäessä. Reaktorit olivat kyllä sammuneet maanjäristyksessä automaattitoimintojen ansiosta, mutta ilman jäähdytystä reaktorien polttoainesauvat kuumenivat ja sulamista pelättiin. Tilanne on vielä päällä, joten lopputulosta ei vielä tiedetä, mutta radioaktiivisia aineita, lähinnä iodi-131 ja cesium-137:ää on jo levinnyt ympäristöön ja varsinkin mereen.

Suomessa ja maailmalla on tapauksen johdosta herätty tarkistamaan ydinvoimalaitosten turvallisuutta. Japanin Fukushiman voimalat on rakennettu jo 1970-luvulla, joten niiden turvajärjestelmät eivät olleet niin viimeisen päälle kuin monissa muissa voimaloissa. Suomessakin on kerran myrskyn nostattaman meriveden takia ollut lähellä ydinvoimalan sulkeminen. Japanin tsunamin aiheuttamat vakavat ongelmat ovat jo herättäneet keskustelua ainakin tulvamitoituksen kiristämisestä nykyisestä 3,5 metristä.

Suomen tilanne

Asiantuntijat ovat Suomessa todenneet että meillä ei ole maanjäristyksiä eikä tsunameja. Tämä on yleinen käsitys, mutta mitenkä tilanne oikeasti on?

On totta ettei meillä maa juurikaan järise. Elämme vanhalla ja vakaalla Fennoskandian kilpialueella jossa tektoniset liikehdinnät ovat harvinaisia. Suurimmat meillä ylöskirjatut maanjäristykset ovat olleet arviolta noin 4,5-4,9 Richterin asteikolla. Mitatuista suurin on ollut 3,8 Richteriä. Tilastollisesti suurimpien Suomessa tapahtuvien oletetaan olevan noin 5,0 Richteriä.

Geologiset todisteet kuitenkin osoittavat että meilläkin on tapahtunut viime jääkauden loppuvaiheessa noin 10 000 vuotta sitten maanjäristyksiä joiden voimakkuus on ollut luokkaa 6,3 - 7,5 Richteriä. Nämä ovat aiheuttaneet isoja maan liikkeitä ja maanvyörymiä mm. Lapissa. Myös eteläisemmässä Suomessa on merkkejä muutamista jäätikön perääntymiseen ja maankohoamiseen liittyneistä isoista järistyksistä. Maa kohoaa edelleen, joten näinkään isot järistykset eivät välttämättä ole poissuljettuja.

Mutta nämäkään järistykset eivät ole sellaisia jotka voisivat aiheuttaa tuhoisia tsunameja Suomessa. Eräs muinaisen järistys tosin on nostanut maankuorta peräti 7 metriä, joten jos se olisi tapahtunut meren alla niin seurauksena olisi voinut olla paikallinen tsunami.

Unohtunut uhka taivaalta

Asiantuntijoiden arviot siitä ettei Suomessa voi tapahtua merkittäviä tsunameja on siinä mielessä virheellinen, että yksi harvinainen luonnonilmiö sellaisen voi saada aikaan myös meidän rannoille. Kyse on tietysti asteroidi- tai komeettatörmäyksestä merialueelle. Onneksemme merialueemme ovat matalia. Matala meri hidastaa tsunamia. Olemme  kohtalaisen hyvin suojassa Tanskan salmien kautta tulevilta Atlantin valtamerellä syntyneiltä tsunameilta.

Meren mataluus syö energian myös kauemmas rannikolta iskeytyneen asteroidin- tai komeetan aiheuttamalta tsunamilta. Eräissä tutkimuksissa on todettu että 40 metrin syvyys jota matalmassa vedessä tsunamin energia alkaa hidastumaan merkittävästi.

Tosin täytyy muistaa että Japanin tsunami osoitti kuinka hyvin tsunami säilyttää energiansa vielä maalle tultuaan. Se oli hidastunut syvänmeren tsunamin nopeudesta 600-800 km/h nopeuteen noin 50 km/h. Hitaasti edetenkin aallot vyöryivät kilometrien päähän sisämaahan murskaten lähes kaiken ja nostivat mm.  auton 4-kerroksisen talon katolle.

Törmäys Simon edustalle

Tein karkean mallinnoksen Earth Impact Effect ohjelmalla. Lähtökohtana oli tilanne jossa noin 50 metrinen rautameteoriitti iskeytyy 20 km/s nopeudella mereen 15 km lounaaseen Simon suunnitellun ydinvoimalapaikan edustalle. Tämä on sovellettavissa myös muihin Suomen ja Ruotsin rannikolla sijaitseviin ydinvoimaloihin. Tämän kokoluokan törmäyksiä tapahtuu Maapallolla noin kerran 2000:ssa vuodessa, joten kyse ei ole mitenkään mahdottomasta tapahtumasta. Toki todennäköisyys sille että seuraava iskeytyisi lähivuosina Suomen alueella on häviävän pieni.

Törmäyskohdan veden syvyys on noin 40 metriä. Törmäys, jossa vapautuu 2 megatonnin ydinlatausta vastaava energiamäärä aiheuttaa ensin 5,4 magnitudin maanjäristyksen. Törmäys synnyttää mereen yli 2 km läpimittaisen vedestä vapaan aukon ja merenpohjaan 1,8 km läpimittaisen ja 400 metriä syvän kraatterin.

Törmäys puskee vettä ilmaan ja poispäin törmäyskohdasta. Niinpä Simon Karsikkoon iskeytyy 12 ja puoli minuuttia myöhemmin tsunami jonka korkeus on 3,4 - 6,8 metriä. On todennäköistä  että se käytännössä pyyhkii koko niemen yli 3,5 km sisämaahan päin. Ohjelma jolla tämän laskin ei tosin mallinna tsunameja kunnolla joten en valitettavasti voi laskea kuinka kauas sisämaahan aalto yltäisi, mutta arvioin ns. runup korkeudeksi 10 metriä mikä on jopa todennäköistä jos aalto on rannassa 5 metriä korkea. Joka tapauksessa suunniteltu voimalaitosalue todennäköisesti joutuisi kokonaan veden alle.

Täysosuma Onkaloon

Ydinvoiman vastustajat ovat vastustaneet kaikkea ydinvoimaan liittyvää. Myöskin Suomeen suunniteltua ydinjäteluolaa. Kauhuskenaarioissa seuraava jääkausi tuhoaa ydinjäteluolan ja vapauttaa radioaktiiviset jätteet ympäristöön. Äskeisen esimerkin asteroidi aiheuttaisi totaalisen tuhon iskeytyessään ydinjäteluolan kohdalle. Suorasta iskusta ydinvoimalaan ei kai tarvinne erikseen maalailla kauhuskenaarioita.

Maalle osuessaan äskeinen 50 metrin rautameteoriitti synnyttäisi kaivautumiskraatterin jonka syvyys olisi suurimmillaan 545 metriä eli melko tarkalleen sama kuin Olkiluotoon kaivettavan Onkalon suurin syvyys. Ydinjätesäiliöt murskautuisivat ja osin varmaan myös sulaisivat törmäyksen synnyttämässä kuumuudessa. Ilmaan ainesta tuskin kovin paljoa lentäisi sillä kraatterin pohjan materiaali yleensä jää kraatterin sisälle sekoittuneena ympäröivään kiviainekseen.

Toki iskeytyvä astroidi tai komeetta voi aina olla suurempikin kuin tässä käytetty 50 metrinen. Mutta suuremmat törmäykset aiheuttavat niin paljon isompia ongelmia että siinä jokin ydinvoimalan tuhoutuminen tsunamissa enää paljoa tunnu. Esimerkiksi jos Simon esimerkkin kappale korvataan 100 metriksellä rautameteoriitilla niin pelkästään sen synnyttämä 162 m/s liikkuva paineaalto riittää 15 km etäisyydellä tuhoamaan rakennuksia. Maanjäristyskin olisi jo 6,1 magnitudia, mutta tsunami tosin ei olisi kasvanut kuin 6,2 - 12,3 metriseksi.

Loppusanat

Tarkoitukseni ei ollut pelotella, mutta asiantuntijoiden kannattaisi muistaa että aina ei riitä pelkkä historiaan tuijottaminen. Mahdottomaltakin tuntuva tapahtuma, kuten tsunami Suomen rannikolla, voi sittenkin olla mahdollista. Olen tosin sitä mieltä esim. juuri ydinvoimaloiden turvallisuusmäärityksissä ei kuitenkaan ole syytä lähteä miettimään asteroidi- tai komeettatörmäyksiä kovinkaan pitkälle. Voisi kuitenkin olla hyvä tehdä mallinnoksia myös meteoriittitörmäysten seurauksista. Niiden huomioiminen rakennussäädöksissä on ehkä jo hätävarjelun liioittelua, mutta ehkä tässä kertomani 50 metrisen rautameteoriitin aiheuttaman paikallisen tsunamin huomioiminen voisi olla vielä realistista.