Neočekávaný život v radioaktivní vodě: Bakterie ve Fukušimě překvapily vědce

Japonští vědci objevili ve vysoce radioaktivní vodě pod poškozenými reaktory Fukušimy bakterie, které přežívají bez speciální genetické odolnosti vůči záření. Tento překvapivý objev může změnit způsob, jak přistupujeme k likvidaci jaderných elektráren.

Nečekaný objev v radioaktivní vodě

Vědci z tokijské univerzity Keio provedli první komplexní analýzu mikrobiálních komunit ve vysoce radioaktivní vodě v torusové místnosti pod druhým reaktorem Fukušimy. Výsledky ukázaly, že voda je plná bakterií z rodů Limnobacter a Brevirhabdus, což bylo pro výzkumníky velkým překvapením. Vědci očekávali, že najdou radiačně odolné mikrobiální druhy jako Deinococcus radiodurans nebo Methylobacterium radiotolerans, ale žádný z nalezených druhů nemá speciální schopnosti odolávat záření. Vzorky radioaktivní vody obsahovaly 1 × 10⁹ Bq¹³⁷Cs/L, což představuje extrémně vysoké úrovně radiace.

Jak bakterie přežívají v smrtelném prostředí

Tyto chemolitotrofní bakterie získávají energii oxidací anorganických sloučenin jako je mangan nebo sulfidy. Sirné oxidátory využívají enzym sulfit oxidázu, který je vylučován jejich mitochondriemi a detoxikuje sulfidy rozkladem aminokyselin obsahujících síru, přeměňuje je na neškodné sulfáty. Vědci také našli menší množství železných oxidátorů z rodů Hoeflea a Sphinopyxis, které žijí přeměnou jedné formy železa na druhou. Směs nouzové chladicí vody a mořské vody v torusové místnosti podporuje růst biofilmů na kovových površích, přičemž sliz pokrývající tyto bakteriální masy jim možná poskytuje dodatečnou ochranu před zářením.

Problém koroze a výzvy pro likvidaci

Přibližně 70% nalezených bakterií je známo tím, že urychluje deterioraci kovů prostřednictvím procesu nazývaného “koroze ovlivněná mikroorganismy”, což znamená, že tyto bakterie mohou degradovat kovové struktury. Mikroby mohou být hlavní překážkou při úklidu, který přichází s likvidací jaderných elektráren, protože mnoho druhů koroduje kov a jejich roje mohou učinit vodu zakalenu a snížit viditelnost. Výzkumný tým také analyzoval mikrobiální komunity, aby zjistil, které z nich způsobují nejvíce koroze a které by tedy bylo třeba zacílit, aby se zabránilo dalšímu rozkladu kovů během procesu likvidace. Některé z identifikovaných mikrobiálních rodů jsou shodné s těmi, které byly dříve identifikovány v bazénech vyhořelého jaderného paliva v zemích jako Francie a Brazílie.

Současný stav likvidace Fukušimy

Proces likvidace lokality Fukušima Daiichi a okolí má být dokončen do roku 2051. V listopadu 2024 se společnosti TEPCO poprvé experimentálně podařilo sebrat roztavené jaderné palivové trosky z havárie po více než 10 letech úsilí, přičemž vláda Japonska a TEPCO pracují na dokončení likvidace do roku 2051, tedy 40 nebo více let po havárii. TEPCO odhaduje, že nádoby v jednotkách jedna až tři obsahují přibližně 880 tun vysoce radioaktivních trosek, což je považováno za největší výzvu při likvidaci. Technická obtížnost spojená s likvidací je mnohem vyšší než uvolňování vody a zahrnuje vyšší rizika ozáření pracovníků elektrárny při odstraňování vyhořelého paliva nebo roztaveného paliva.

Význam pro budoucnost jaderné energetiky

Pochopení specifických bakterií spojených s korozí kovů v poškozených elektrárnách je důležité pro pokrok v úsilí o likvidaci. Informace o mikroorganismech jsou důležité pro pochopení prostředí stagnující vody pro udržitelnou likvidační práci. Takové mikroby zprostředkované účinky jsou v současnosti z velké části podceňovány, protože hodnocení jsou často výhradně založena na dozimetrii a laboratorních experimentech spíše než na polních účincích. Projekt LongOps financovaný Nuclear Decommissioning Authority, UK Research and Innovation a TEPCO jako společný výzkumný projekt vyvíjí digitální nástroje umožňující rychlejší, bezpečnější a nákladově efektivnější likvidaci.