Czarnobyl. 30 lat po katastrofie…

Autor: Marta Sanocka
2016-04-26

Czarnobyl. 30 lat po katastrofie…

 

Elektrownia jądrowa w Czarnobylu powstała w latach 70. XX wieku. Pierwszy reaktor uruchomiono w 1977 roku, w kolejnych latach zaczęły działać następne trzy. W momencie katastrofy trwała budowa jeszcze dwóch. W 1986 roku elektrownia wytwarzała 10% energii na Ukrainie.

 

Jak doszło do katastrofy?

Bezpośrednią przyczyną katastrofy, która miała miejsce 26 kwietnia 1986 roku było przeprowadzenie testu, którego celem było sprawdzenie na jak długo wystarczy energii na awaryjne sterowanie reaktorem po odcięciu zasilania turbin generatorów parą z reaktora. Czas ten był potrzebny na uruchomienie awaryjnego zasilania sterowania reaktorem za pomocą generatora elektrycznego napędzanego silnikiem spalinowym.

Zdecydowano się na przeprowadzenie eksperymentu po to, aby przetestować zmiany w projekcie reaktora. Część energii elektrycznej wytwarzanej przez bloki energetyczne zużywana była przez nie same m.in.: do zasilania pomp wody chłodzącej oraz systemów kontrolnych. W przypadku wyłączenia reaktora potrzebna energia miała być zapewniona przez awaryjne agregaty prądotwórcze, a następnie z zewnątrz, z innych bloków elektrowni lub innych elektrowni. Eksperyment przeprowadzony przed odbiorem technicznym wykazał, że agregaty prądotwórcze uzyskują pełną moc dopiero po 60 sekundach od ich uruchomienia po wyłączeniu reaktora, a turbogenerator, dzięki sile rozpędu był w stanie zapewnić moc na wystarczającym poziomie zaledwie przez 15 sekund. Oznaczało to, że przez 45 sekund systemy awaryjne nie byłyby zasilane. Aby naprawić ten błąd konieczne było zastosowanie agregatów o krótszym czasie rozruchu lub modyfikacja turbogeneratorów. Zdecydowano się na przeróbkę turbogeneratorów stosując dodatkowy stabilizator napięcia, tak aby utrzymać wymaganą moc przez 60 sekund. Przed uruchomieniem elektrowni nie sprawdzono jednak w praktyce, czy rozwiązanie to zlikwidowało problem awaryjnego zasilania. Powodem zaniechania testu był brak czasu, zbliżał się bowiem oficjalny termin oddania reaktora do eksploatacji.

Dopiero w 1986 roku zdecydowano o przeprowadzeniu eksperymentu, który miał polegać na znacznym zmniejszeniu mocy reaktora, zablokowaniu dopływu pary do turbogeneratorów i mierzeniu czasu po odcięciu zasilania z reaktora. Reaktory zastosowane w elektrowni w Czarnobylu miały jednak wady konstrukcyjne, a personel je obsługujący nie był w pełni o nich poinformowany. Aby przeprowadzić eksperyment konieczne było zasymulowanie sytuacji awaryjnej. W tym celu wyłączono niektóre systemy kontroli, m.in. system automatycznego wyłączenia reaktora.

Eksperyment zaplanowano na 25 kwietnia 1986 roku. Pracownicy dziennej zmiany zostali uprzedzeni o przeprowadzeniu testu i odpowiednio przeszkoleni. Moc reaktora miała być stopniowo zmniejszana od rana do poziomu 50%. Jednak jedna z okolicznych elektrowni nieoczekiwanie przerwała pracę i dyspozytornia w Kijowie zadecydowała o przesunięciu eksperymentu na godziny nocne po to, aby móc skompensować popołudniowy szczyt energetyczny. To opóźnienie było katastrofalne w skutkach. Załoga dzienna, przygotowana do przeprowadzenia eksperymentu dawno już zakończyła pracę, a wieczorna miała przekazać nocnej reaktor już w czasie eksperymentu. Personel zaczynający pracę o północy, zaskoczony sytuacją, otrzymał opisy procedur pełne ręcznych poprawek i skreśleń.

Reaktory zastosowane w czarnobylskiej elektrowni z powodu dodatniej reaktywności pary były niestabilne przy małej mocy. W typowych reaktorach wodno-ciśnieniowych woda pełni rolę chłodziwa oraz moderatora czyli substancji spowalniającej neutrony powstałe po rozpadzie jąder paliwa. Substancję moderującą stosuje się, ponieważ neutrony o małej prędkości częściej rozszczepiają następne jądra uranu. Przyspieszenie reakcji łańcuchowej w takim reaktorze powoduje wzrost temperatury i wytworzenie większej ilości pary wodnej, która jest o wiele słabszym moderatorem niż woda, dzięki temu reakcja jądrowa słabnie. W elektrowni w Czarnobylu rolę moderatora pełnił grafit, a niewielka ilość wody była jedynie chłodziwem. Przyspieszenie reakcji łańcuchowej powodowało wzrost liczby wolnych neutronów, które cały czas spowalniane były w taki sam sposób przez grafit. W efekcie reakcja jądrowa była przyspieszana zamiast spowalniana. Poważnym błędem było także stosowanie prętów kontrolnych, zawierających bor absorbujący neutrony, których oba końce wykonane były z grafitu po to, aby łatwiej przechodziły przez kanały w jądrze reaktora. Konieczne było powolne ich opuszczanie, a poza tym grafit na ich końcówkach w początkowej fazie dodatkowo przyśpieszał reakcję łańcuchową.

Przeprowadzający eksperyment operator, z zaledwie 3 miesięcznym doświadczeniem, popełnił błąd w wyniku, którego nastąpił zbyt duży spadek mocy reaktora. Nastąpiło tzw. „zatrucie kseonowe” reaktora. W takim przypadku należało wyłączyć reaktor i ponownie go uruchomić po około 24 godzinach. Operatorzy nieświadomi jednak zwiększenia wydzielania kseonu, zdecydowali się na usunięcie prętów kontrolnych z reaktora po to, aby ponownie zwiększyć jego moc, ponieważ przy tak niskim poziomie przeprowadzenie eksperymentu nie było możliwe. Reaktor powoli zwiększył moc jednak nie osiągnął poziomu wymaganego do eksperymentu, mimo to nie przerwano go. W wyniku kolejnych działań reaktor został doprowadzony do skrajnie niestabilnego stanu. Powinien wówczas zostać natychmiast wygaszony, jednak automatyczny system bezpieczeństwa został odłączony.

Załoga nie zdając sobie sprawy z niestabilności reaktora rozpoczęła eksperyment, w wyniku czego nastąpił nagły wzrost mocy i temperatury reaktora. Rozpoczęto wówczas procedurę jego wygaszania za pomocą prętów kontrolnych, co dodatkowo pogorszyło sytuację. Grafit na końcach prętów dodatkowo przyspieszył reakcję i w efekcie zamiast wygaszenia reaktora zwiększono jego moc. W zaledwie 7 sekund moc reaktora wzrosła do poziomu dziesięciokrotnie przekraczającego normalny poziom. 20 sekund później nastąpił pierwszy wybuch, który zniszczył 1200 tonową osłonę pokrywającą reaktor. Niedługo potem nastąpiła druga, nieco większa eksplozja, w wyniku której nastąpił zapłon grafitu, który palił się przez 9 dni. Akcja gaśnicza była bardzo trudna. Polegała na zrzucaniu ze śmigłowców boru, dolomitu, gliny i ołowiu. Kiedy pożar udało się opanować przystąpiono do zabezpieczenia terenu przed skażeniem. Istniało bowiem spore ryzyko przepalenia 1 metrowej betonowej stopy, na której znajdował się reaktor. Przez 36 dni trwała budowa podziemnego zbiornika, który miał ochronić teren przed skażeniem. 10 dni później radioaktywne szczątki reaktora runęły do przygotowanego sarkofagu i znajdują się tam do dziś, ich wydobycie na chwilę obecną nie jest możliwe.

 

Życie po katastrofie

Wkrótce po katastrofie w promieniu 10 km od elektrowni utworzono strefę „szczególnego zagrożenia”. Za strefę „o najwyższym stopniu skażenia” uznako obszar położony  proieniu 30 km od elektrowni. Ewakuowano całą ludność miasta Prypeć, liczącą wówczas 50 000 mieszkańców. Opuszczone przez ludzi miejsca, skażone promieniowaniem okazały się wkrótce enklawą dla zwierząt, których populacje szybko stały sie bardzo liczne. Powróciło tu także wiele gatunków zwierząt, które wcześniej wyginęły oraz osiedliło się wiele nowych, dotychczas tu niewystępujących. Niedaleko miejsca katastrofy znajduje się tzw. Czerwony Las, który swoją nazwę zawdzięcza kolorowi obumarłych pod wpływem promieniowania sosen. Jest to najbardziej skażone miejsce na Ziemi. Jeszcze wiele lat po katastrofie występowały tu liczne, dziwne mutacje roślin i zwierząt. Podczas akcji ratunkowej oraz niedługo po niej, na skutek choroby popromiennej zmarło około 220 osób, a liczbę przypadków raka tarczycy z powodu katastrofy szacuje się na 10 000. Poza tym skażenie spowodowało 10 000 deformacji płodów i śmierć 5000 niemowląt…

Zdjęcia źróło: www.pixabay.com, www.freeisoft.pl