A szerkesztő megjegyzés: Ezt a történetet június 10-én, hétfőn, 16.45-kor frissítették. E.D.T.
Az új, a csernobili HBO miniszterben az orosz tudósok feltárják a Csernobili Atomerőmű 4. reaktorában történt robbanás okát, amely radioaktív anyagokat szállított Észak-Európában.
Az a reaktor, melynek neve az RBMK-1000 volt, felfedezték, hogy alapvetően hibás a csernobili baleset után. És mégis 10 ilyen típusú reaktor működik Oroszországban. Honnan tudjuk, hogy biztonságban vannak?
A rövid válasz az, hogy nem. A szakértők szerint ezeket a reaktorokat úgy módosították, hogy csökkentsék a újabb csernobili stílusú katasztrófa kockázatát, ám ezek még mindig nem olyan biztonságosak, mint a legtöbb nyugati típusú reaktor. És nincs olyan nemzetközi biztosíték, amely megakadályozná hasonló hibákkal rendelkező új üzemek építését.
"Számos különféle típusú reaktor van, amelyeket most már fontolóra vesznek a különböző országokban, és amelyek jelentősen különböznek a szokásos könnyűvíz-reaktoroktól, és ezek közül sokban vannak olyan biztonsági hibák, amelyeket a tervezők alávetnek" - mondta Edwin Lyman, a vezető tudós és az Nukleáris Biztonsági Projekt ügyvezető igazgatója az Érintett Tudósok Szövetségében.
"Minél többet változnak - mondta Lyman a Live Sciencenek -, annál inkább változatlanok maradnak."
4. reaktor
A csernobili katasztrófa középpontjában az RBMK-1000 reaktor volt, amelyet csak a Szovjetunióban használtak. A reaktor különbözött a legtöbb könnyűvízi nukleáris reaktortól, a legtöbb nyugati nemzetnél alkalmazott szokásos kialakítású. (Néhány korai amerikai reaktor a washingtoni állambeli Hanford telephelyen hasonló kivitelű volt, hasonló hibákkal, de az 1960-as évek közepén rögzítették.)
A könnyűvíz-reaktorok egy nagynyomású edényből állnak, amely nukleáris anyagot (magot) tartalmaz, és amelyet cirkuláló vízellátás hűt. A maghasadás során egy atom (ebben az esetben urán) felbomlik, hőt és szabad neutroneket hozva létre, amelyek más atomokba csapódnak, és megszakítják és felszabadítják a hőt és további neutronokat. A hő a keringő vizet gőzzé változtatja, amely azután villamos energiát generáló turbinavá válik.
Könnyűvizes reaktorokban a víz moderátorként is szolgál, hogy segítse a magban zajló folyamatos maghasadást. A moderátor lelassítja a szabad idegsejteket, hogy valószínűbb, hogy folytatják a hasadási reakciót, ezáltal a reakció hatékonyabbá válik. Amikor a reaktor felmelegszik, több víz gőzzé válik, és kevesebb áll rendelkezésre ennek a moderátor szerepének betöltéséhez. Ennek eredményeként a hasadási reakció lelassul. Ez a negatív visszacsatoló hurok kulcsfontosságú biztonsági funkció, amely megakadályozza a reaktorok túlmelegedését.
Az RBMK-1000 más. Hűtőfolyadékként vizet is használt, de grafitblokkokkal mint moderátorként. A reaktor kialakításának változásai lehetővé tették a szokásosnál kevésbé dúsított tüzelőanyag felhasználását, és üzem közbeni üzemanyagot. A hűtőfolyadék és a moderátor szerepének szétválasztása mellett a "több gőz, kevesebb reakcióképesség" negatív visszacsatolási kör megszakadt. Ehelyett az RBMK reaktorok úgynevezett "pozitív hányados-együtthatóval" rendelkeznek.
Ha a reaktor pozitív hézag-együtthatója van, akkor a hasadási reakció felgyorsul, amikor a hűtőfolyadék víz gőzzé válik, nem pedig lassul. Ennek oka az, hogy a forrás a buborékban vagy üregekben felbukkan a vízben, megkönnyítve a neutronok számára a hasadást fokozó grafit moderátor felé vezető utat - mondta Lars-Erik De Geer, a nukleáris fizikus, aki nyugdíjba került a Svéd Védelmi Kutatási Ügynökségtől.
Innentõl a Live Science elmondta, hogy a probléma felépül: A hasadás hatékonyabbá válik, a reaktor melegebbé válik, a víz gõzösebbé válik, a hasadás még hatékonyabbá válik, és a folyamat folytatódik.
Felkészülés a katasztrófára
Amikor a csernobili üzem teljes erővel működött, ez nem volt nagy probléma - mondta Lyman. Magas hőmérsékleten a hasadási reakciót végző urán-tüzelőanyag több neutron felvételére hajlik, így kevésbé reaktív.
Alacsony teljesítmény mellett azonban az RBMK-1000 reaktorok nagyon instabilokká válnak. Az 1986. április 26-i csernobili baleset felkészülésekor az üzemeltetők tesztet végeztek annak megállapítására, hogy az üzem turbina képes-e vészhelyzeti berendezéseket működtetni áramszünet alatt. Ehhez a teszthez az üzem csökkentett teljesítményű működtetéséhez volt szükség. Amíg a hatalom csökkent, a kijevi hatalmi hatóságok felszólították az üzemeltetőket, hogy szüneteltessék a folyamatot. Egy hagyományos üzem offline üzemmódba lépett, és csernobili energiatermelésre volt szükség.
"Ez valóban a fő ok, amiért a végén mindez megtörtént" - mondta De Geer.
A növény részleges energiával 9 órán át működött. Amikor az operátorok az út hátralévő részében hatalomra jutottak, neutronabszorbens xenon képződött a reaktorban, és nem tudták fenntartani a megfelelő hasadási szintet. Az erő szinte semmire esett. Megpróbálva fellendíteni, az operátorok eltávolították a legtöbb vezérlőrudat, amelyek neutron-elnyelő bór-karbidból készültek és a hasadási reakció lelassítására szolgálnak. Az üzemeltetők csökkentették a víz áramlását a reaktoron keresztül. A Nukleáris Energia Ügynökség szerint ez tovább súlyosbította a pozitív void koefficiens problémát. Hirtelen a reakció valóban nagyon intenzív lett. Néhány másodpercen belül a teljesítmény 100-szorosára nőtt, amit a reaktornak terveztek ellenállni.
Más tervezési hibák is voltak, amelyek megnehezítették a helyzet újból ellenőrzés alá vonását, mihelyt elindult. Például a vezérlőrudakat grafittal borították - mondja De Geer. Amikor az üzemeltetők meglátták, hogy a reaktor kezd szénakötni, és megpróbálták leengedni a vezérlőrudakat, elakadtak. A közvetlen hatás nem a hasadás lassítása volt, hanem a helyi fokozása, mivel a hegyekben található kiegészítő grafit kezdetben növelte a hasadási reakció hatékonyságát a közelben. Gyorsan két robbanás következett be. A tudósok még mindig vitatják, hogy mi okozta az egyes robbanásokat. Lehetséges, hogy mindkettő gőzrobbanás volt a cirkulációs rendszerben a nyomás gyors növekedése miatt, vagy egyik lehet gőz, a másik pedig hidrogénrobbanás, amelyet a nem megfelelő reaktorban zajló kémiai reakciók okoztak. A gerinc izotópoknak a robbanás után Moszkvától 230 mérföldre (370 kilométerre) északra található Cherepovets-i detektálása alapján De Geer úgy véli, hogy az első robbanás valójában nukleáris gázsugara volt, amely több kilométerre lőtt a légkörbe.
Változtatások
Jonathan Coopersmith, a texasi A&M Egyetem technológiai történésze, aki 1986-ban Moszkvában volt, a baleset közvetlen következménye "nagyon zavaró idő" volt a Szovjetunióban. A szovjet hatóságok kezdetben az információkat közelről tartották; az állami tulajdonban lévő sajtó eltemette a történetet, és a pletykmalom vette át az irányítást. De messze Svédországban De Geer és tudóstársai már szokatlan radioaktív izotópokat detektáltak. A nemzetközi közösség hamarosan megtudja az igazságot.
Május 14-én, Mihail Gorbacsov szovjet vezetője televíziós beszédet mondott, amelyben beszámolt arról, hogy mi történt. Ez egy fordulópont volt a szovjet történelemben - mondta Coopersmith a Live Science-nek.
"Valóossá tette a glasnostot" - mondta Coopersmith, utalva a Szovjetunióban kialakuló átláthatóság politikájára.
Új korszakot nyitott a nukleáris biztonság területén folytatott együttműködésben is. 1986 augusztusában a Nemzetközi Atomenergia Ügynökség baleset utáni csúcstalálkozót tartott Bécsben, és a szovjet tudósok példátlan nyitottsággal léptek fel ehhez - mondta De Geer, aki részt vett.
"Elképesztő volt, hogy mennyit mondtak nekünk" - mondta.
A csernobili válaszra bekövetkező változások között szerepelt a többi működő RBMK-1000 reaktor módosítása, amely akkoriban 17 volt. A nukleáris energiát előmozdító Világ Nukleáris Szövetség szerint ezek a változások tartalmaztak inhibitorok hozzáadását a maghoz, hogy megakadályozzák az alacsony teljesítményű rohanó reakciókat, az üzemben használt vezérlőrudak számának növekedését és az üzemanyag-dúsítás növekedését. A vezérlőrudakat szintén felújították, hogy a grafit ne mozogjon olyan helyzetbe, amely növeli a reaktivitást.
A csernobili három másik reaktor 2000-ig működött, de azóta bezártak, csakúgy, mint két további RBMK Litvániában, amelyeket az országnak az Európai Unióba való belépésének követelményeként állítottak le. Négy RBMK reaktor működik Kurszkban, három Smolenszkben és három Szentpéterváron (egy negyedik helyét nyugdíjba vonulták 2018 decemberében).
Ezek a reaktorok "nem olyan jók, mint a miénk" - mondta De Geer -, de jobbak, mint régen. "
"A terv alapvető szempontjai voltak, amelyeket nem lehetett rögzíteni, függetlenül attól, hogy mit csináltak" - mondta Lyman. "Nem mondanám, hogy képesek voltak-e az RBMK biztonságát a szokásos szintre növelni, mint amit elvár egy nyugati stílusú könnyűvíz-reaktorról."
De Geer rámutatott továbbá, hogy a reaktorokat nem a teljes elszigetelő rendszerrel építették, mint ahogy a nyugati stílusú reaktorokban láthatók. A tárolórendszerek ólomból vagy acélból készült pajzsok, amelyek radioaktív gáz vagy gőz tárolására szolgálnak, ha baleset esetén eljutnak a légkörbe.
Figyelmen kívül hagyva?
Egy atomerőmű-baleset lehetséges nemzetközi következményei ellenére nincs kötelező érvényű nemzetközi megállapodás arról, hogy mi minősül egy "biztonságos" üzemnek - mondta Lyman.
A nukleáris biztonságról szóló egyezmény előírja, hogy az országoknak átláthatónak kell lenniük biztonsági intézkedéseikben, és lehetővé kell tenni a növények szakértői felülvizsgálatát, mondta, de nincs végrehajtási mechanizmus vagy szankció. Az egyes országok saját szabályozó ügynökségekkel rendelkeznek, amelyek csak annyira függetlenek, mint amennyire az önkormányzatok lehetővé teszik őket - mondta Lyman.
"Hogyan számíthat olyan országokban, ahol rohamos a korrupció és a jó kormányzás hiánya, hogy bármely független szabályozó ügynökség képes lesz működni?" - mondta Lyman.
Noha a Szovjetunió mellett senki sem készített RBMK-1000 reaktorokat, néhány javasolt új reaktor tervezés pozitív hézag-együtthatóval jár - mondta Lyman. Például a gyorsan nemesítő reaktorok, amelyek olyan reaktorok, amelyek nagyobb hasadóanyagot képeznek, amikor energiát generálnak, pozitív hányados koefficienssel rendelkeznek. Oroszország, Kína, India és Japán mind épített ilyen reaktorokat, bár Japán nem működik, és a tervek szerint a leszerelésre kerülnek, és India 10 évvel elmarad a nyitási ütemtervtől. (Vannak olyan reaktorok is, amelyek kis pozitív hézag-együtthatóval működnek Kanadában.)
"A tervezők azt állítják, hogy ha mindent figyelembe vesznek, akkor általában biztonságban vannak, tehát ez nem számít annyira" - mondta Lyman. De a tervezőknek nem szabad túlzottan magabiztosnak lenniük rendszerükben - mondta.
"Ez a fajta gondolkodás okozta a szovjetek nehézségét" - mondta. "És ez okozhat bajba minket, ha nem tartjuk tiszteletben azt, amit nem tudunk."
Szerkesztő megjegyzés: Ezt a történetet frissítették, hogy megjegyezzék, hogy a vezérlőrudak többségét, de nem az összeset eltávolították a reaktorból, és megjegyezték, hogy az Egyesült Államok néhány korai reaktorának is pozitív hányados-együtthatója van, bár a tervezési hibáikat javították .
