Redaktoriaus pastaba: Ši istorija buvo atnaujinta birželio 10 d., Pirmadienį, 16.45 val. E.D.T.
Naujoje HBO miniserijoje „Černobylis“ Rusijos mokslininkai atskleidžia sprogimo 4-ajame reaktoriuje prie Černobylio atominės elektrinės priežastį, per kurią radioaktyviosios medžiagos sklidė visoje Šiaurės Europoje.
Buvo rasta, kad tas reaktorius, kurio pavadinimas RBMK-1000, po Černobylio avarijos buvo iš esmės sugedęs. Vis dėlto Rusijoje vis dar veikia 10 to paties tipo reaktorių. Kaip mes žinome, ar jie saugūs?
Trumpas atsakymas: mes to nedarome. Šie reaktoriai buvo modifikuoti, kad būtų sumažinta dar vienos Černobylio stiliaus katastrofos rizika, sako ekspertai, tačiau jie vis dar nėra tokie saugūs kaip dauguma Vakarų stiliaus reaktorių. Ir nėra tarptautinių apsaugos priemonių, kurios užkirstų kelią statyti naujas gamyklas su panašiais trūkumais.
„Šiuo metu įvairiose šalyse yra svarstoma daugybė skirtingų tipų reaktorių, kurie smarkiai skiriasi nuo įprasto lengvojo vandens reaktorių. Daugelyje jų yra saugos trūkumų, kuriuos dizaineriai žemina“, - teigė Edvinas Lymanas. Branduolinės saugos projekto, atsakingo už mokslininkų sąjungą, vyresnysis mokslininkas ir laikinasis direktorius.
"Kuo daugiau dalykų pasikeis, - Lianas pasakojo" Live Science ", - tuo labiau jie išliks tokie patys".
4 reaktorius
Černobylio katastrofos centre buvo RBMK-1000 reaktorius, kurio konstrukcija buvo naudojama tik Sovietų Sąjungoje. Reaktorius skyrėsi nuo daugumos lengvojo vandens branduolinių reaktorių. Tai buvo standartinė konstrukcija, naudojama daugelyje Vakarų tautų. (Kai kurie ankstyvieji JAV reaktoriai Hanfordo vietoje Vašingtono valstijoje buvo panašios konstrukcijos ir su panašiais trūkumais, tačiau buvo pataisyti septintojo dešimtmečio viduryje.)
Lengvojo vandens reaktorius sudaro didelis slėgio indas, kuriame yra branduolinė medžiaga (šerdis), kuris aušinamas cirkuliuojančiu vandens tiekimu. Branduolio dalijimosi metu atomas (šiuo atveju uranas) suskyla, sukurdamas šilumą ir laisvuosius neutronus, kurie susitraukia į kitus atomus, priversdami juos suskaidyti ir išlaisvinti šilumą bei daugiau neutronų. Šiluma cirkuliuojantį vandenį paverčia garu, kuris tada paverčia turbina, gaminančia elektrą.
Lengvojo vandens reaktoriuose vanduo taip pat veikia kaip moderatorius, padedantis kontroliuoti branduolio dalijimąsi šerdyje. Moderatorius sulėtina laisvųjų neuronų aktyvumą, kad jie labiau linkę tęsti dalijimosi reakciją, todėl reakcija būtų efektyvesnė. Kai reaktorius įkaista, daugiau vandens virsta garais, o atlikti šį moderatoriaus vaidmenį galima mažiau. Dėl to dalijimosi reakcija sulėtėja. Ši neigiamų atsiliepimų kilpa yra pagrindinė saugos priemonė, padedanti apsaugoti reaktorius nuo perkaitimo.
„RBMK-1000“ yra kitoks. Jis taip pat naudojo vandenį kaip aušinimo skystį, bet kaip moderatorių su grafito blokais. Reaktoriaus konstrukcijos pokyčiai leido jam naudoti mažiau sodrinamą kurą, nei įprasta, ir degalus papildyti važiuodami. Tačiau atskyrus aušinimo skysčio ir moderatoriaus vaidmenis, neigiama grįžtamojo ryšio kilpa „daugiau garų, mažesnis reaktyvumas“ nutrūko. Vietoj to, RBMK reaktoriai turi tai, kas vadinama „teigiamu tuštumos koeficientu“.
Kai reaktorius turi teigiamą tuštumos koeficientą, skilimo reakcija pagreitėja, kai aušinimo skysčio vanduo virsta garu, o ne sulėtėja. Taip yra todėl, kad verdant vandenyje atsiveria burbuliukai arba tuštumos, todėl neutronams lengviau keliauti tiesiai į dalijimąsi didinantį grafito moderatorių, sakė atominis fizikas Larsas-Erikas De Geeris, pasitraukęs iš Švedijos gynybos tyrimų agentūros.
Iš jo, pasak „Live Science“, paaiškėja, kad problema: skilimas tampa efektyvesnis, reaktorius įkaista, vanduo tampa gardesnis, dalijimasis vis dar efektyvesnis, o procesas tęsiasi.
Pasiruošimas katastrofai
Kai Černobylio gamykla veikė visu pajėgumu, tai nebuvo didelė problema, sakė Lymanas. Aukštoje temperatūroje dalijimosi reakciją sukeliantis urano kuras paprastai sugeria daugiau neutronų, todėl jis mažiau reaguoja.
Nepaisant mažos galios, RBMK-1000 reaktoriai tampa labai nestabilūs. Artėjant 1986 m. Balandžio 26 d. Černobylio avarijai, operatoriai atliko bandymą, norėdami išsiaiškinti, ar elektrinės turbina gali paleisti avarinę įrangą elektros energijos tiekimo nutraukimo metu. Šiam bandymui atlikti reikėjo gamyklą naudoti mažesne galia. Kol galia buvo sumažinta, Kijevo valdžios institucijos nurodė operatoriams sustabdyti procesą. Įprasta gamykla neveikė ir reikėjo gaminti Černobylį.
„Tai buvo pagrindinė priežastis, kodėl viskas taip nutiko pagaliau“, - sakė De Geeris.
Augalas veikė dalinė galia 9 valandas. Kai operatoriai turėjo jėgos energiją beveik visą likusį kelią žemyn, reaktoriuje susidarė neutronus sugeriantis ksenonas ir jie negalėjo išlaikyti tinkamo dalijimosi lygio. Galia sumažėjo beveik nieko. Bandydami jį padidinti, operatoriai pašalino didžiąją dalį kontrolinių strypų, kurie yra pagaminti iš neutronus sugeriančio boro karbido ir yra naudojami dalijimosi reakcijai sulėtinti. Operatoriai taip pat sumažino vandens srautą per reaktorių. Anot Branduolinės energijos agentūros, tai padidino teigiamo tuštumos koeficiento problemą. Staiga reakcija iš tiesų labai sustiprėjo. Per kelias sekundes galia padidėjo iki 100 kartų daugiau, nei reaktorius buvo suprojektuotas atlaikyti.
Buvo ir kitų projektavimo trūkumų, dėl kurių buvo sunku atkurti situaciją, kai tik ji prasidėjo. Pavyzdžiui, valdymo strypai buvo išpjaustyti grafitu, sako De Geeris. Operatoriai, pamatę, kad reaktorius pradeda plaukti šienainiu, bandė nuleisti valdymo strypus, jie užstrigo. Tiesioginis dalijimasis turėjo ne sulėtinti dalijimąsi, o sustiprinti jį vietoje, nes papildomas grafitas antgaliuose iš pradžių padidino dalijimosi reakcijos efektyvumą netoliese. Greitai sekė du sprogimai. Mokslininkai vis dar diskutuoja, kas tiksliai sukėlė kiekvieną sprogimą. Jie abu galėjo būti sprogimai dėl garų, kylančių dėl greito slėgio padidėjimo cirkuliacijos sistemoje, arba vienas iš jų galėjo būti garai, o antrasis - vandenilio sprogimas, kurį sukėlė cheminės reakcijos gedimo reaktoriuje. Remdamasis ksenono izotopų aptikimu Cherepovets mieste, 230 mylių (370 kilometrų) į šiaurę nuo Maskvos po sprogimo, De Geeris mano, kad pirmasis sprogimas iš tikrųjų buvo branduolinių dujų srovė, išmetusi kelis kilometrus į atmosferą.
Atlikti pakeitimai
Artimiausias avarijos padarinys Sovietų Sąjungoje buvo „labai nenuobodus laikas“, - sakė 1986 m. Maskvoje buvęs Teksaso A&M universiteto istorikas Jonathanas Coopersmithas. Iš pradžių sovietų valdžia laikė informaciją arti; valstybinė spauda palaidojo istoriją, o gandų malūną perėmė. Tačiau toli Švedijoje De Geeris ir jo kolegos mokslininkai jau aptiko neįprastus radioaktyvius izotopus. Tarptautinė bendruomenė greitai sužinos tiesą.
Gegužės 14 d. Sovietų lyderis Michailas Gorbačiovas pasakė televizinę kalbą, kurioje atidarė kalbą apie tai, kas įvyko. Tai buvo posūkis į sovietinę istoriją, - „Coopersmith“ pasakojo „Live Science“.
„Tai pavertė„ glasnost “realiu“, - teigė Coopersmitas, turėdamas omenyje besikuriančią skaidrumo politiką Sovietų Sąjungoje.
Tai taip pat pradėjo naują erą bendradarbiaujant branduolinės saugos srityje. 1986 m. Rugpjūčio mėn. Tarptautinė atominės energijos agentūra Vienoje surengė viršūnių susitikimą po avarijos, o sovietų mokslininkai į jį kreipėsi su precedento neturinčiu atvirumu, sakė jame dalyvavęs De Geeris.
„Buvo nuostabu, kiek daug jie mums papasakojo“, - sakė jis.
Tarp reagavimo į Černobylį pokyčių buvo modifikacijos kitiems tuo metu veikiantiems RBMK-1000 reaktoriams, 17. Anot Pasaulinės branduolinės asociacijos, kuri skatina branduolinę energiją, šie pokyčiai apėmė inhibitorių pridėjimą prie šerdies, kad būtų išvengta mažos galios išbėrimo reakcijų, padidėjęs eksploatuojamų valdymo strypų skaičius ir degalų sodrinimas. Valdymo strypai taip pat buvo modifikuoti, kad grafitas nejudėtų į tokią padėtį, kuri padidintų reaktyvumą.
Kiti trys Černobylio reaktoriai veikė iki 2000 m., Tačiau nuo to laiko buvo uždaryti, kaip ir dar du RBMK Lietuvoje, kurie buvo uždaryti kaip reikalavimas, kad ta šalis įstotų į Europos Sąjungą. Kurske veikia keturi RBMK reaktoriai, trys - Smolenske ir trys - Sankt Peterburge (ketvirtasis pasitraukė 2018 m. Gruodžio mėn.).
Šie reaktoriai "nėra tokie geri kaip mūsų", - sakė De Geeris, - tačiau jie yra geresni nei anksčiau.
„Buvo esminių dizaino aspektų, kurių nebuvo įmanoma ištaisyti, nepaisant to, ką jie padarė“, - teigė Lymanas. "Nepasakyčiau, kad jie sugebėjo padidinti RBMK saugumą iki tokio lygio, kokio tikitės iš vakarietiško stiliaus lengvojo vandens reaktoriaus."
Be to, De Geeris atkreipė dėmesį, kad reaktoriai nebuvo pastatyti su pilnomis izoliavimo sistemomis, kaip matyti iš Vakarų stiliaus reaktorių. Talpyklos yra skydai, pagaminti iš švino ar plieno, skirti radioaktyviosioms dujoms ar garams patekti į atmosferą įvykus avarijai.
Priežiūra pamiršta?
Nepaisant galimo atominės elektrinės avarijos padarinių tarptautiniu mastu, nėra privalomo tarptautinio susitarimo dėl to, kas yra „saugi“ elektrinė, sakė Lymanas.
Branduolinės saugos konvencija reikalauja, kad šalys skaidriai vertintų savo saugos priemones ir leistų atlikti augalų tarpusavio vertinimą, sakė jis, tačiau nėra jokių vykdymo mechanizmų ar sankcijų. Atskiros šalys turi savo reguliavimo agentūras, kurios yra tik tiek nepriklausomos, kiek tai leidžia vietos valdžios institucijos, sakė Lymanas.
"Kaip galima tikėtis šalyse, kuriose siaučia korupcija ir trūksta gero valdymo, bet kuri nepriklausoma reguliavimo agentūra galės veikti?" Tarė Lymanas.
Nors niekas, išskyrus Sovietų Sąjungą, negamino RBMK-1000 reaktorių, kai kuriuose pasiūlytuose naujuose reaktorių projektuose yra teigiamas tuštumos koeficientas, sakė Lymanas. Pavyzdžiui, greitojo reaktoriaus reaktoriai, kurie sukuria daugiau skiliųjų medžiagų, nes sukuria galią, turi teigiamą tuštumos koeficientą. Rusija, Kinija, Indija ir Japonija sukūrė tokius reaktorius, nors Japonijos neveikia ir planuojama nutraukti eksploatavimą, o Indijos atsilieka 10 metų. (Kanadoje taip pat veikia reaktoriai su mažais teigiamo tūrio koeficientais).
„Dizaineriai tvirtina, kad jei atsižvelgsite į viską, apskritai jie bus saugūs, todėl tai neturi tiek reikšmės“, - sakė Lymanas. Tačiau dizaineriai neturėtų pernelyg pasitikėti savo sistemomis, sakė jis.
„Dėl tokio mąstymo sovietai pateko į bėdą“, - sakė jis. "Ir būtent tai gali priversti mus į bėdą nesilaikant to, ko nežinome."
Redaktoriaus pastaba: Ši istorija buvo atnaujinta siekiant atkreipti dėmesį į tai, kad dauguma, bet ne visus, valdymo strypus buvo pašalinta iš reaktoriaus, ir atkreipti dėmesį, kad kai kurie ankstyvieji JAV reaktoriai taip pat turėjo teigiamą tuštumos koeficientą, nors jų projektavimo trūkumai buvo pašalinti .
