• Źle przeprowadzone testy bezpieczeństwa doprowadziły do wybuchu reaktora
• W elektrowniach BWR i PWR do takich zdarzeń dojść nie może, ze względu na inną konstrukcję
• Tragiczne wydarzenie wywołało antynuklearną panikę

Feralna noc

26 kwietnia 1986 r. o godzinie 1:23 w bloku nr 4 czarnobylskiej siłowni rozlegają się dwa wybuchy: wodór powstały w reakcji wody z cyrkonem połączył się z powietrzem wypełniającym rozerwany zbiornik z grafitem. Potężny pożar to kulminacja katastrofy. Do atmosfery trafiają ogromne ilości substancji radioaktywnych. Rozpoczyna się akcja ratunkowa. Świat o niczym nie wie – Związek Radziecki nie zwykł dzielić się takimi wiadomościami nawet z formalnymi sojusznikami, bez względu na zagrożenie zdrowia czy życia. Tajemnicy nie dało się utrzymać: europejskie stacje pomiarowe w kolejnych dniach odnotowują wzrost poziomu promieniowania.

35 lat po katastrofie. Źródło: chnpp.gov.ua

Nietypowy moderator

Reaktory typu RBMK (Kanałowy Reaktor Dużej Mocy) działające w czarnobylskiej elektrowni mają pewne zalety, ale też liczne wady. To konstrukcja specyficzna: z reaktorami typu BWR (ang. Boiling-Water Reactor – reaktor wodny wrzący) i PWR (ang. Pressurized Water Reactor – reaktor wodny ciśnieniowy) łączy ją to, że woda odbiera ciepło z reaktora, zamienia się w parę pod ciśnieniem i napędza turbiny generujące energię elektryczną. Jednak tylko w RBMK moderatorem spowalniającym neutrony jest grafit, podczas gdy w pozostałych modelach woda. Ta cecha sprawia, że takie reaktory są niebezpieczne.

Schemat reaktora. Źródło: Narodowe Centrum Badań Jądrowych

Zalety i wady RBMK

Zaletą rosyjskiego reaktora jest jego ekonomiczność. W RBMK można stosować  niskowzbogacony uran, podczas wymiany paliwa nie trzeba wyłączać reaktora, łatwo osiąga się duże moce. Jednak ma on znaczące wady: modułowa budowa zwiększa prawdopodobieństwo rozszczelnienia rdzenia, nie posiada obudowy bezpieczeństwa – kopuły ze zbrojonego betonu, powszechnie stosowanej w elektrowniach atomowych. W wysokich temperaturach grafit nie jest materiałem bezpiecznym. Co gorsza, wyłączanie jednostki wytwórczej wymaga około 18 sek, tak długo wchodzą w rdzeń pręty bezpieczeństwa. We współczesnych modelach BWR i PWR wystarcza 1 sek. Poza tym pręty początkowo wypychają z kanałów wodę, która też pochłania neutrony. W rezultacie podczas wyłączania moc reaktora chwilowo rośnie zamiast spadać – przez czas, kiedy nie ma materiału spowalniającego reakcję. W Czarnobylu było za mało wody chłodzącej reaktor, a jej ubytek także prowadził do wzrostu mocy i temperatury. System awaryjny nie był w stanie ich ustabilizować i utrzymać w przypadku awarii.

Przekrój reaktora RBMK. Źródło: Narodowe Centrum Badań Jądrowych

Złe planowanie, zła organizacja

Jak praktycznie w przypadku każdej katastrofy, nie ma jednej przyczyny. 35 lat temu wszystko zaczęło się od decyzji o przeprowadzeniu testów w bloku nr 4. Badania miały sprawdzić, czy instalacje w elektrowni są w stanie dostarczyć wystarczająco dużo energii elektrycznej, by zapewnić działanie układów zabezpieczeń i awaryjnego chłodzenia w razie utraty zasilania głównego zanim nastąpi całkowita utrata mocy. Już podczas przygotowań do testów popełniono błąd: procedury przygotowali specjaliści od generatorów elektrycznych bez udziału ekspertów do spraw bezpieczeństwa jądrowego. Zespół, który miał przeprowadzić planowane operacje, działał sam, zabrakło koordynacji i współpracy z operatorami czuwającymi nad pracą reaktora, a w trakcie testów zmieniła się obsługa bloku.

Krok po kroku do katastrofy

25 kwietnia badania miały być prowadzone po wyłączeniu bloku, jednak ze względu na zapotrzebowanie sieci elektroenergetycznej jedynie zmniejszono jego moc. Podczas przygotowań wyłączono jeden turbogenerator oraz – z pogwałceniem zasad bezpieczeństwa – awaryjny system chłodzenia. Te działania spowodowały, że reaktor tracił stabilność, a by ją przywrócić zaczęto wyciągać pręty kontrolne. Tymczasem zaburzenia powodowały wahania parametrów, m.in. doprowadziły do zmian poziomu wody w wytwornicach pary. By podtrzymać jednostkę, wyłączano układy bezpieczeństwa. Prace jeszcze można było przerwać, ale na 1 maja zaplanowano ogłoszenie sukcesu tego eksperymentu. Wiadomo było też, że zaniechanie działań spowoduje poważne problemy w pracy. W efekcie krok po kroku wprowadzano reaktor w stan skrajnie niestabilny i niebezpieczny. Przy wzroście temperatury wody przepływającej do rdzenia odcięto dopływ pary do turbiny. Ponieważ połowa pomp była zasilana przez wyłączony turbogenerator przepływ wody przez rdzeń spadał. Ostatnią deską ratunku miało być zrzucenie prętów bezpieczeństwa do rdzenia. Wskutek wcześniejszych błędów okazało się nieskuteczne. Jednocześnie ujawniła się nieznana wcześniej operatorom wada reaktora: jednoczesne wprowadzanie wszystkich prętów wypycha wodę z kanałów i powoduje gwałtowny wzrost mocy reaktora.

Fot. chnpp.gov.ua

Zniszczenie reaktora

W ten sposób całkowicie utracono kontrolę: rosła temperatura paliwa, woda błyskawicznie odparowywała, jej część napłynęła do grafitu przez pęknięte kanały paliwowe. Moc natychmiast poszła w górę, a stopione paliwo wpadło do wody wywołując eksplozję parową i zniszczenie reaktora. Zapalił się moderator, a z rdzenia uwolnił wodór (reakcja cyrkonu z obudowy z parą wodną) i wskutek kolejnego wybuchu część budynku została zniszczona. Pożar wieńczy dzieło, a substancje radioaktywne ulatują w niebo.

Fot. chnpp.gov.ua

Akcja ratunkowa i ofiary

Do akcji ratunkowej wysłano w początkowej fazie ponad 100 strażaków bez żadnych zabezpieczeń (w Fukushimie o to zadbano, ograniczano też czas pobytu w skażonych obszarach). Oni i załogi helikopterów zrzucających piasek i bor na teren reaktora przyjęli największe dawki promieniowania. Jego poziom znacząco ograniczono po 10 dniach, później powstał prowizoryczny sarkofag, a po wielu latach solidna obudowa.

Fot. chnpp.gov.ua

Trzech pracowników to bezpośrednie ofiary wypadku. 28 osób zmarło w wyniku choroby popromiennej. Łącznie prawie 240 przeszło leczenie szpitalne po otrzymaniu silnej dawki promieniowania. Ewakuowano, a właściwiej przesiedlono około 350 tys. osób, ale nie przerwano kolarskiego Wyścigu Pokoju. W Polsce wzrost radioaktywności wykryto 28 kwietnia. Dość sprawnie przeprowadzono akcję podawania dzieciom płynu Lugola, jednak pierwsze enigmatyczne wzmianki o „radioaktywnym obłoku” pojawiły się dopiero 29 kwietnia. W końcu w maju zaczęto rzetelnie informować o sytuacji.

Panika po Czarnobylu

Efektem katastrofy była antynuklearna histeria. Zrezygnowano z wielu planowanych i rozpoczętych inwestycji w elektrownie atomowe (kilka lat później m.in. z tego powodu zarzucono projekt realizowany w Żarnowcu). W mediach pojawiały się niestworzone historie o tysiącach ofiar promieniowania, licznych nowotworach i białaczkach. Rzetelne dochodzenie przeprowadziła międzynarodowa komisja UNSCEAR (United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation). Dzięki niej wiadomo, że masowe przesiedlenia były zbędne, tak jak podawanie płynu Lugola (ale dobrze, że zadziałano prewencyjnie w warunkach ograniczonej informacji). Nie odnotowano wzrostu zachorowalności na raka tarczycy w Białorusi (statystyki wieloletnie nie wykazały skoku), a pewien wzrost wynikał z ze zwiększenia wykrywalności po działaniach komisji.

Fot. chnpp.gov.ua

RBMK działają do dzisiaj

Reaktory RBMK zmodernizowano, ale ostatecznie wybudowano ich 17, wszystkie w ówczesnym Związku Radzieckim (dziś to Rosja, Ukraina i Litwa). Wciąż działa dziewięć w Kursku, Petersburgu i Smoleńsku. Ostatni zakończy żywot w 2050 r. Powtórzenie wszystkich operacji prowadzących do katastrofy w Czarnobylu w innych elektrowniach jest niemożliwe: części procedur nie da się wykonać (np. wyłączenia systemów bezpieczeństwa), a inne prowadzą do wygaszenia reaktora, a nie wzrostu mocy.

Przeczytaj także: Koreańczycy chcą wybudować elektrownię jądrową w Polsce