Redaktora piezīme: Šis stāsts tika atjaunināts pirmdien, 10. jūnijā, plkst. 16.45 plkst. E.D.T.
Jaunajā HBO miniserijā "Černobiļa" krievu zinātnieki atklāj eksplozijas iemeslu Černobiļas atomelektrostacijas 4.reaktorā, kas radioaktīvos materiālus veda visā Ziemeļeiropā.
Tika atklāts, ka minētais reaktors ar nosaukumu RBMK-1000 pēc Černobiļas avārijas ir būtībā kļūdains. Un tomēr Krievijā joprojām darbojas 10 tāda paša tipa reaktoru. Kā mēs zinām, vai viņi ir droši?
Īsā atbilde ir, ka mums nav. Šie reaktori ir pārveidoti, lai mazinātu vēl vienas Černobiļas stila katastrofas risku, saka eksperti, taču tie joprojām nav tik droši kā vairums Rietumu stila reaktoru. Un nav starptautisku garantiju, kas neļautu būvēt jaunas ražotnes ar līdzīgiem trūkumiem.
"Ir vesela virkne dažādu veidu reaktoru, kas tagad tiek apsvērti dažādās valstīs un kas ievērojami atšķiras no standarta vieglā ūdens reaktora, un daudziem no tiem ir drošības trūkumi, kurus projektētāji pazemina," sacīja Edvīns Lymans, vecākais zinātnieks un Kodoldrošības projekta direktora pienākumu izpildītājs nobažīto zinātnieku savienībā.
"Jo vairāk lietas mainās," Lyman stāstīja Live Science, "jo vairāk tās paliek nemainīgas."
4. reaktors
Černobiļas katastrofas centrā bija RBMK-1000 reaktors, kura dizains tika izmantots tikai Padomju Savienībā. Reaktors atšķīrās no vairuma vieglā ūdens kodolreaktoru - standarta dizains, ko izmanto lielākajā daļā Rietumu valstu. (Daži ASV agrīnie reaktori Hanfordas apgabalā Vašingtonas štatā bija līdzīga konstrukcija ar līdzīgiem trūkumiem, bet tika noteikti 60. gadu vidū.)
Vieglā ūdens reaktori sastāv no liela spiediena trauka, kurā ir kodolmateriāls (kodols) un kuru atdzesē ar cirkulējošu ūdens padevi. Kodoldalīšanās gadījumā atoms (šajā gadījumā urāns) sadalās, veidojot siltumu un brīvos neitronus, kas zing citos atomos, liekot tiem sadalīties un atbrīvot siltumu un vairāk neitronu. Siltums cirkulējošo ūdeni pārvērš tvaikā, kas pēc tam pārvēršas turbīnā, ģenerējot elektrību.
Vieglā ūdens reaktoros ūdens darbojas arī kā regulators, lai palīdzētu kontrolēt kodoldalīšanos kodolā. Moderators palēnina brīvo neironu darbību, lai viņi, visticamāk, turpinātu dalīšanās reakciju, padarot reakciju efektīvāku. Kad reaktors uzkarst, vairāk ūdens pārvēršas tvaikā, un šī moderatora lomai ir pieejams mazāk. Tā rezultātā sabrukšanas reakcija palēninās. Šī negatīvā atgriezeniskā saite ir galvenā drošības funkcija, kas palīdz novērst reaktoru pārkaršanu.
RBMK-1000 ir atšķirīgs. Par dzesēšanas šķidrumu izmantoja arī ūdeni, bet par moderatoru - ar grafīta blokiem. Reaktora konstrukcijas izmaiņas ļāva tam izmantot mazāk bagātinātu degvielu nekā parasti un darboties ar degvielu. Bet, atdalot dzesēšanas šķidruma un moderatora lomu, negatīvā atgriezeniskā saite "vairāk tvaika, mazāka reaktivitāte" tika pārtraukta. Tā vietā RBMK reaktoriem ir tā sauktais "pozitīvā tukšuma koeficients".
Ja reaktoram ir pozitīvs tukšuma koeficients, sabrukšanas reakcija paātrinās, jo dzesēšanas šķidruma ūdens pārvēršas tvaikā, nevis palēninās. Tas ir tāpēc, ka vārīšanās laikā ūdenī tiek atvērti burbuļi vai tukšumi, kas neitroniem ļauj vieglāk nokļūt tieši uz skaldīšanas uzlabojošo grafīta moderatoru, sacīja Lars-Erik De Geer, kodolfiziķis, kurš ir atvaļināts no Zviedrijas Aizsardzības pētījumu aģentūras.
Pēc tam viņš pastāstīja Live Science, ka problēma balstās: skaldīšana kļūst efektīvāka, reaktors kļūst karstāks, ūdens kļūst tvaikīgāks, skaldīšana joprojām ir efektīvāka, un process turpinās.
Gatavošanās katastrofai
Kad Černobiļas rūpnīca darbojās ar pilnu jaudu, tā nebija liela problēma, sacīja Līmans. Augstās temperatūrās urāna degvielai, kas darbina skaldīšanas reakciju, ir tendence absorbēt vairāk neitronu, padarot to mazāk reaģējošu.
Tomēr ar mazu jaudu RBMK-1000 reaktori kļūst ļoti nestabili. Gatavojoties Černobiļas avārijai 1986. gada 26. aprīlī, operatori veica pārbaudi, lai noskaidrotu, vai rūpnīcas turbīna varētu darbināt avārijas iekārtas elektrības pārtraukuma laikā. Šim testam bija nepieciešams darbināt iekārtu ar samazinātu jaudu. Kamēr jauda tika samazināta, Kijevas varas iestādes pavēlēja operatoriem apturēt procesu. Parastā iekārta vairs nebija pieejama, un bija nepieciešama Černobiļas enerģijas ražošana.
"Tas ļoti bija galvenais iemesls, kāpēc tas viss notika galu galā," sacīja De Gērs.
Iekārta darbojās ar daļēju jaudu 9 stundas. Kad operatori dabūja gājienu lielākajai daļai atlikušās daļas, reaktorā bija uzkrājies neitronus absorbējošs ksenons, un viņi nespēja uzturēt atbilstošu dalīšanās līmeni. Jauda gandrīz nekrita. Mēģinot to palielināt, operatori noņēma lielāko daļu vadības stieņu, kas ir izgatavoti no neitronus absorbējoša bora karbīda un tiek izmantoti, lai palēninātu dalīšanās reakciju. Operatori arī samazināja ūdens plūsmu caur reaktoru. Saskaņā ar Atomenerģijas aģentūras teikto tas saasināja pozitīvā tukšuma koeficienta problēmu. Pēkšņi reakcija patiešām kļuva ļoti intensīva. Dažu sekunžu laikā jauda pieauga līdz 100 reizēm, kā reaktors bija paredzēts izturēšanai.
Bija arī citi dizaina trūkumi, kas apgrūtināja situācijas kontroli pār kontroli, tiklīdz tā sākās. Piemēram, vadības stieņiem tika uzgriezts grafīts, saka De Geers. Kad operatori ieraudzīja, ka reaktors sāk iet pa sienu, un mēģināja nolaist vadības stieņus, viņi iestrēga. Tiešais efekts nebija palēnināt skaldīšanu, bet gan to vietēji pastiprināt, jo papildu grafīts pie padomiem sākotnēji palielināja dalīšanās reakcijas efektivitāti tuvumā. Strauji sekoja divi sprādzieni. Zinātnieki joprojām debatē tieši par to, kas izraisīja katru sprādzienu. Iespējams, ka tie abi bija tvaika sprādzieni no strauja spiediena palielināšanās cirkulācijas sistēmā, vai arī viens varēja būt tvaiks, bet otrs - ūdeņraža sprādziens, ko izraisījušas ķīmiskās reakcijas neveiksmīgajā reaktorā. Balstoties uz ksenona izotopu noteikšanu Čerepovecā, kas atrodas 230 jūdzes (370 kilometrus) uz ziemeļiem no Maskavas pēc sprādziena, De Geers uzskata, ka pirmais sprādziens patiesībā bija kodolgāzes strūkla, kas vairākus kilometrus izšāva atmosfērā.
Veiktas izmaiņas
Tieši negadījuma sekas Padomju Savienībā bija "ļoti nemierīgs laiks", sacīja Džonatans Kūpersmīts, Teksasas A&M universitātes tehnoloģiju vēsturnieks, kurš bija Maskavā 1986. gadā. Sākumā padomju varas iestādes turēja informāciju tuvu; valsts vadītā prese stāstu apglabāja, un baumu dzirnavas pārņēma. Bet tālu prom Zviedrijā De Geers un viņa kolēģi zinātnieki jau atklāja neparastus radioaktīvos izotopus. Starptautiskā sabiedrība drīz uzzinātu patiesību.
14. maijā padomju līderis Mihails Gorbačovs uzstājās ar televīzijas pārrunu, kurā atklāja par notikušo. Tas bija pagrieziena punkts padomju vēsturē, Coopersmith stāstīja Live Science.
"Tas padarīja glasnost par reālu," sacīja Kūpersmīts, atsaucoties uz topošo pārredzamības politiku Padomju Savienībā.
Tas arī atklāja jaunu laikmetu sadarbībā kodoldrošības jomā. Starptautiskā atomenerģijas aģentūra 1986. gada augustā Vīnē rīkoja samitu pēc avārijas, un padomju zinātnieki to vērsās ar nepieredzētu atklātības sajūtu, sacīja De Gērs, kurš tajā piedalījās.
"Tas bija pārsteidzoši, cik daudz viņi mums teica," viņš teica.
Starp izmaiņām, reaģējot uz Černobiļu, bija modifikācijas citiem RBMK-1000 reaktoriem, kas tajā laikā darbojās, 17. Saskaņā ar Pasaules kodolenerģijas asociācijas, kas veicina kodolenerģiju, šīs izmaiņas ietvēra inhibitoru pievienošanu kodolā, lai novērstu izspiedušās reakcijas ar mazu jaudu, darbībā izmantoto vadības stieņu skaita palielināšanos un degvielas bagātināšanas palielināšanos. Arī vadības stieņi tika modernizēti, lai grafīts nepārvietotos stāvoklī, kas palielinātu reaģētspēju.
Černobiļas pārējie trīs reaktori darbojās līdz 2000. gadam, bet kopš tā laika ir slēgti, tāpat kā vēl divi RBMK Lietuvā, kuri tika slēgti kā prasība šai valstij iekļūt Eiropas Savienībā. Kurskā darbojas četri RBMK reaktori, trīs - Smoļenskā un trīs - Sanktpēterburgā (ceturtais tika pensionēts 2018. gada decembrī).
Šie reaktori "nav tik labi kā mūsējie," sacīja De Gērs, "taču tie ir labāki, nekā bija agrāk."
"Bija fundamentāli dizaina aspekti, kurus nevarēja labot neatkarīgi no tā, ko viņi darīja," sacīja Lymans. "Es neteiktu, ka viņi spēja palielināt RBMK drošību kopumā līdz tādam standartam, kādu jūs varētu sagaidīt no Rietumu stila vieglā ūdens reaktora."
De Geers arī uzsvēra, ka reaktori nav būvēti ar pilnām izolācijas sistēmām, kā redzams Rietumu stila reaktoros. Aizsardzības sistēmas ir no svina vai tērauda izgatavoti vairogi, kas paredzēti radioaktīvās gāzes vai tvaika nokļūšanai atmosfērā nelaimes gadījumā.
Pārraudzība ir aizmirsta?
Neskatoties uz atomelektrostacijas avārijas iespējamo starptautisko iedarbību, nav saistoša starptautiska līguma par to, kas veido "drošu" elektrostaciju, sacīja Līmens.
Kodoldrošības konvencija pieprasa valstīm būt pārredzamām attiecībā uz saviem drošības pasākumiem un ļauj veikt augu salīdzinošo pārskatīšanu, viņš teica, taču nav izpildes mehānismu vai sankciju. Atsevišķām valstīm ir savas regulatīvās aģentūras, kuras ir tikai tik neatkarīgas, cik vietējās pašvaldības tām ļauj būt, sacīja Līmens.
"Kā jūs varat sagaidīt, ka valstīs, kur valda korupcija un trūkst labas pārvaldības, jebkura neatkarīga regulatīvā aģentūra darbosies?" Lyman teica.
Lai arī RBMK-1000 reaktorus neviens neveidoja, izņemot Padomju Savienību, daži ierosinātie jaunie reaktoru projekti satur pozitīvu tukšuma koeficientu, sacīja Lyman. Piemēram, ātras selekcijas reaktoriem, kas ir reaktori, kas, ģenerējot jaudu, rada vairāk skaldāmu materiālu, ir pozitīvs tukšuma koeficients. Krievija, Ķīna, Indija un Japāna ir uzbūvējušas šādus reaktorus, lai gan Japānas nedarbojas un to plānots pārtraukt, un Indijas atpaliek par 10 gadiem. (Kanādā darbojas arī reaktori ar maziem pozitīva tukšuma koeficientiem.)
"Dizaineri apgalvo, ka, ja ņem vērā visu, kopumā viņi ir droši, tāpēc tam nav tik liela nozīme," sacīja Līmans. Bet viņš teica, ka dizaineriem nevajadzētu būt pārāk pārliecinātiem par savām sistēmām.
"Tieši šāda domāšana sagādāja padomiem nepatikšanas," viņš teica. "Un tas ir tas, kas var mūs satraukt, neievērojot to, ko mēs nezinām."
Redaktora piezīme: Šis stāsts tika atjaunināts, lai atzīmētu, ka vairums, bet ne visus, vadības stieņus tika izņemti no reaktora, kā arī lai atzīmētu, ka dažiem agrīnajiem ASV reaktoriem bija arī pozitīvs tukšuma koeficients, lai gan to projektēšanas trūkumi tika noteikti .
