Служба за трансфер на резултати от изследвания
На 26 април 1986 г. се случи най-сериозната ядрена авария в историята, в реактор 4 на атомната електроцентрала в Чернобил, близо до Киев (Украйна). Двадесет и пет години по-късно втората по рода си катастрофа се случи на 11 март 2011 г., този път в реакторите на Фукушима, на североизточното крайбрежие на Япония. В крайна сметка причината за двете аварии беше една и съща: усложненията, породени от спиране на тока на реактора. Въпреки че причините и продължителността на прекъсването бяха напълно различни, в крайна сметка и двете доведоха до разтопяване на активната зона на реактора.
Бетонна конструкция, наречена „саркофаг“, предназначена да съдържа материала
радиоактивно ядро на реактора в Чернобил./Карл Монтгомъри.
Може да изглежда парадоксално, но повечето от съществуващите конструкции на ядрени реактори изискват външно електрозахранване, за да поддържа контролната зала работеща и големите хидравлични помпи, които циркулират водата, с която се извлича топлината, генерирана от реактора. И въпреки че при нормална работа се използва електричеството, генерирано от самия реактор, когато той е изключен, външното захранване е от съществено значение.
Във Фукушима най-голямото земетресение, регистрирано някога в Япония (и четвъртото най-силно в света, откакто са регистрирани съвременни системи от 1900 г.), предизвика разрушаването на електропроводи в района на 11 март 2011 г. Електроцентралата във Фукушима остана без външното електрозахранване и ядрените реактори бяха автоматично изключени в съответствие с протокола за безопасност при земетресения.
Изключването на ядрен реактор означава спиране на верижната реакция на ядрено делене на горивото, но за разлика от пожар с газ или въглища е невъзможно да се намали производството на топлина в реактора до нула за кратко време, тъй като продуктите на делене, ядрени в реакторите са силно радиоактивни и продължават да генерират топлина дни след като са изключени, до 7% от топлината на включения реактор.
Във Фукушима аварийните дизелови генератори поддържаха охлаждащата система работеща, докато един час след земетресението не пристигна вълната от над 50 фута от последвалото цунами. Поради конструктивните недостатъци критичните зони на комплекса бяха наводнени и контролът над реактора беше напълно загубен. Дизеловите генератори спряха да работят и липсата на охлаждане доведе до частично топене на сърцевините на три от четирите реактора, експлозии на водород и изтичане на радиоактивност. Инцидентът беше класифициран като максимална сериозност, ниво 7 по скалата на ядрените аварии.
Сериозни човешки провали
Тридесет години по-късно радиоактивността в района продължава да надвишава разрешените нива./Д. Маркосян.
Аварията в Чернобил също беше оценена на ниво 7, но последиците бяха много по-опустошителни от тези във Фукушима, тъй като конструкцията на реактора беше различна. В този случай аварията не е причинена от природно бедствие, а от изключително сериозни човешки аварии, сред които трябва да споменем много сериозни недостатъци в конструкцията на реакторите в Чернобил, чието стартиране никога не би било разрешено с европейските или Американски стандарти.
Чернобилските инженери знаеха, че в случай на прекъсване на електрозахранването, дизеловите генератори ще се нуждаят от почти минута, за да постигнат пълна производителност след включване. Поради тази причина и от първото пускане в експлоатация преди осем години те се опитаха да потвърдят дали в случай на отказ или липса на електрозахранване механичната инерция на турбините в Чернобилската електроцентрала може да бъде достатъчна, за да запази водата в хладилник, циркулиращ през тази минута.
За да се провери тази хипотеза е разработен специфичен план за изпитване, план, който е бил одобрен от директора на централата, но не е бил консултиран, например, с дизайнерите на реактора. Номиналната мощност на реактора беше 3200 MW. За провеждане на теста беше необходимо да се намали мощността до около 700 MW и при работеща на максимална скорост парна турбина да се затвори потока на парата към турбината.
Експериментът трябвало да се проведе по време на дневната смяна на 25 април 1986 г. и трябвало да приключи преди края на тази смяна. Работниците бяха инструктирани да извършват тестовите операции. Поради различни инциденти в електроснабдяването извън централата в Чернобил, разрешението на контролера на електрическата мрежа в Киев за намаляване на мощността на реактора е пристигнало чак в 23:04.
700 MW бяха достигнати в 12:05 ч. На 26 април с работниците в нощната смяна, които не бяха напълно инструктирани за подробностите на теста. По този начин никой по това време не осъзнава, че поради закъснения и отклонения от планирания план е имало отравяне с ксенон на реактора. Ксенонът е продукт на делене в ядрени реактори, който, особено когато работи с ниска мощност, се натрупва, абсорбира неутрони и намалява скоростта на делене в реактора.
Небезопасен реактор с ниска мощност
Плакат, предупреждаващ за опасността от радиация в Припят./Д. Маркосян.
Това доведе до спадане на мощността много повече от очакваното, до около 30 MW, недостатъчно за целите на теста. Интуитивно може да изглежда странно, но при тези условия с ниска мощност реакторът в Чернобил стана изключително нестабилен и обичайните механизми за контрол и безопасност едва ли бяха ефективни. Помислете например, че е много по-трудно да управлявате велосипед, когато вървим твърде бавно.
Лицето, което отговаряше за контрола на работния режим на реактора през онази нощ, Леонид Топтунов, беше млад инженер, който нямаше голям опит. Еволюцията на последвалите събития е технически сложна. Топтунов не можеше да обясни всичко, защото един от първите почина. Знаем не само, че той не успя да стабилизира реактора, но предприетите стъпки за стабилизирането му вероятно влошиха ситуацията. В един момент внезапно се увеличи мощността, последното отчитане на инструментите, преди да спрат да работят, достигна 33 000 MW, десет пъти над очакваното.