Σημείωση του συντάκτη: Αυτή η ιστορία ενημερώθηκε τη Δευτέρα, 10 Ιουνίου στις 4:45 μ.μ. E.D.T.
Στη νέα τηλεοπτική εκπομπή HNO "Τσερνομπίλ", οι Ρώσοι επιστήμονες αποκαλύπτουν τον λόγο για μια έκρηξη στον αντιδραστήρα 4 στο πυρηνικό εργοστάσιο παραγωγής ηλεκτρικού ρεύματος του Τσερνομπίλ, το οποίο εξάγει ραδιενεργό υλικό στη βόρεια Ευρώπη.
Αυτός ο αντιδραστήρας, ένας σχεδιασμός που ονομάζεται RBMK-1000, ανακαλύφθηκε ότι ήταν ριζικά λανθασμένος μετά το ατύχημα του Τσερνομπίλ. Και παρόλα αυτά υπάρχουν ακόμα 10 από τον ίδιο τύπο αντιδραστήρα που λειτουργούν στη Ρωσία. Πώς μπορούμε να ξέρουμε αν είναι ασφαλείς;
Η σύντομη απάντηση είναι ότι δεν το κάνουμε. Οι αντιδραστήρες αυτοί έχουν τροποποιηθεί για να μειώσουν τον κίνδυνο μιας άλλης καταστροφής τύπου Τσερνομπίλ, λένε οι ειδικοί, αλλά εξακολουθούν να μην είναι τόσο ασφαλή όσο οι περισσότεροι αντιδραστήρες δυτικού τύπου. Και δεν υπάρχουν διεθνείς διασφαλίσεις που θα εμπόδιζαν την κατασκευή νέων εγκαταστάσεων με παρόμοια ελαττώματα.
"Υπάρχουν πολλοί διαφορετικοί τύποι αντιδραστήρων που εξετάζονται τώρα σε διάφορες χώρες, οι οποίοι διαφέρουν σημαντικά από τον κανονικό αντιδραστήρα ελαφρού ύδατος και πολλοί από αυτούς έχουν ελαττώματα ασφαλείας που οι σχεδιαστές υποβαθμίζουν", δήλωσε ο Edwin Lyman, ανώτερος επιστήμονας και διευθύνων σύμβουλος του έργου πυρηνικής ασφάλειας στην Ένωση ενδιαφερομένων επιστημόνων.
"Όσο περισσότερα πράγματα αλλάζουν", δήλωσε ο Lyman στην Live Science, "όσο περισσότερο παραμένουν τα ίδια".
Αντιδραστήρας 4
Στο κέντρο της καταστροφής του Τσερνομπίλ υπήρξε ο αντιδραστήρας RBMK-1000, ένας σχεδιασμός που χρησιμοποιείται μόνο στη Σοβιετική Ένωση. Ο αντιδραστήρας ήταν διαφορετικός από τους περισσότερους πυρηνικούς αντιδραστήρες ελαφρού ύδατος, τον τυπικό σχεδιασμό που χρησιμοποιείται στα περισσότερα δυτικά έθνη. (Μερικοί πρώτοι αντιδραστήρες των Η.Π.Α. στην τοποθεσία Χάνφορντ στην πολιτεία της Ουάσινγκτον ήταν παρόμοιοι με παρόμοια ελαττώματα, αλλά είχαν καθοριστεί στα μέσα της δεκαετίας του 1960).
Οι αντιδραστήρες ελαφρού ύδατος αποτελούνται από ένα μεγάλο δοχείο πίεσης που περιέχει πυρηνικό υλικό (τον πυρήνα), το οποίο ψύχεται από μια κυκλοφοριακή παροχή νερού. Στην πυρηνική σχάση, ένα άτομο (το ουράνιο, σε αυτήν την περίπτωση), διασπάται, δημιουργώντας θερμότητα και ελεύθερα νετρόνια, τα οποία ζουν σε άλλα άτομα, προκαλώντας τους να διασπαστούν και να απελευθερώσουν θερμότητα και περισσότερα νετρόνια. Η θερμότητα μετατρέπει το κυκλοφορούν νερό σε ατμό, το οποίο στη συνέχεια μετατρέπει έναν στρόβιλο, που παράγει ηλεκτρική ενέργεια.
Στους αντιδραστήρες ελαφρού ύδατος, το νερό λειτουργεί επίσης ως συντονιστής για να βοηθήσει στον έλεγχο της τρέχουσας πυρηνικής σχάσης στον πυρήνα. Ένας συντονιστής επιβραδύνει τους ελεύθερους νευρώνες έτσι ώστε να είναι πιο πιθανό να συνεχίσουν την αντίδραση σχάσης, καθιστώντας την αντίδραση πιο αποτελεσματική. Όταν ο αντιδραστήρας θερμαίνεται, όλο το νερό μετατρέπεται σε ατμό και λιγότερο είναι διαθέσιμο για να παίξει αυτό το ρόλο συντονιστή. Ως αποτέλεσμα, η αντίδραση σχάσης επιβραδύνεται. Αυτός ο βρόχος αρνητικής ανάδρασης είναι ένα βασικό χαρακτηριστικό ασφάλειας που βοηθάει στην αποφυγή της υπερθέρμανσης των αντιδραστήρων.
Το RBMK-1000 είναι διαφορετικό. Χρησιμοποίησε επίσης νερό ως ψυκτικό, αλλά με μπλοκ γραφίτη ως συντονιστή. Οι παραλλαγές του σχεδιασμού του αντιδραστήρα του επέτρεψαν να χρησιμοποιεί καύσιμο λιγότερο εμπλουτισμένο από το συνηθισμένο και να τροφοδοτείται με αναπλήρωση ενώ λειτουργεί. Αλλά με τον διαχωρισμό των ρόλων του ψυκτικού μέσου και του συντονιστή, ο αρνητικός βρόχος ανατροφοδότησης "περισσότερο ατμού, λιγότερη αντιδραστικότητα", σπάστηκε. Αντ 'αυτού, οι αντιδραστήρες RBMK έχουν αυτό που ονομάζεται "θετικός συντελεστής κενών".
Όταν ένας αντιδραστήρας έχει θετικό συντελεστή κενού, η αντίδραση σχάσης επιταχύνεται καθώς το ψυκτικό νερό μετατρέπεται σε ατμό, αντί να επιβραδύνεται. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι το βρασμό ανοίγει φυσαλίδες ή κενά στο νερό, διευκολύνοντας έτσι τα νετρόνια να ταξιδεύουν κατευθείαν στον υποστηρικτή γραφίτη που ενισχύει τη σχάση, δήλωσε ο Lars-Erik De Geer, πυρηνικός φυσικός που αποσύρθηκε από τον Σουηδικό Οργανισμό Έρευνας για την Άμυνα.
Από εκεί, είπε στη Live Science, το πρόβλημα χτίζει: Η σχάση γίνεται πιο αποτελεσματική, ο αντιδραστήρας γίνεται πιο ζεστός, το νερό γίνεται όλο και πιο ασταθές, η σχάση γίνεται ακόμα πιο αποτελεσματική και η διαδικασία συνεχίζεται.
Εκτελέστε την καταστροφή
Όταν το εργοστάσιο του Τσερνομπίλ έτρεχε σε πλήρη ισχύ, αυτό δεν ήταν ένα μεγάλο πρόβλημα, είπε ο Lyman. Σε υψηλές θερμοκρασίες, το καύσιμο ουρανίου που τροφοδοτεί την αντίδραση σχάσης τείνει να απορροφήσει περισσότερα νετρόνια, καθιστώντας το λιγότερο αντιδραστικό.
Σε χαμηλή ισχύ, όμως, οι αντιδραστήρες RBMK-1000 γίνονται πολύ ασταθείς. Κατά την προετοιμασία για το ατύχημα του Τσερνομπίλ στις 26 Απριλίου 1986, οι χειριστές έκαναν μια δοκιμή για να διαπιστώσουν εάν ο στρόβιλος του εργοστασίου θα μπορούσε να τρέξει εξοπλισμό έκτακτης ανάγκης κατά τη διάρκεια μιας διακοπής ρεύματος. Αυτή η δοκιμή απαιτούσε τη λειτουργία της εγκατάστασης σε μειωμένη ισχύ. Ενώ η ισχύς μειώθηκε, οι φορείς εκμετάλλευσης διατάχθηκαν από τις εξουσίες της κυβέρνησης του Κιέβου να σταματήσουν τη διαδικασία. Ένα συμβατικό εργοστάσιο είχε αποσυνδεθεί και η παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας του Τσερνομπίλ ήταν απαραίτητη.
"Αυτός ήταν ο βασικός λόγος για τον οποίο όλα συνέβησαν στο τέλος", δήλωσε ο De Geer.
Το εργοστάσιο έτρεξε σε μερική ισχύ για 9 ώρες. Όταν οι χειριστές έβαλαν το πράσινο φως για να τροφοδοτήσουν το μεγαλύτερο μέρος του υπολοίπου, υπήρχε συσσώρευση ξένου απορροφητικού νετρονίων στον αντιδραστήρα και δεν μπορούσαν να διατηρήσουν το κατάλληλο επίπεδο σχάσης. Η ισχύς έπεσε σε σχεδόν τίποτα. Προσπαθώντας να το ενισχύσουν, οι χειριστές απομάκρυναν τις περισσότερες ράβδους ελέγχου, οι οποίες κατασκευάζονται από καρβίδιο βορίου απορροφώντας νετρόνια και χρησιμοποιούνται για να επιβραδύνουν την αντίδραση σχάσης. Οι χειριστές επίσης μείωσαν τη ροή του νερού μέσω του αντιδραστήρα. Αυτό επιδείνωσε το πρόβλημα του θετικού συντελεστή κενών, σύμφωνα με τον Οργανισμό Πυρηνικής Ενέργειας. Ξαφνικά, η αντίδραση έγινε πράγματι πολύ έντονη. Μέσα σε δευτερόλεπτα, η ισχύς έπεσε στο 100 φορές εκείνη που σχεδιάστηκε για να αντέξει ο αντιδραστήρας.
Υπήρχαν και άλλα ελαττώματα στο σχεδιασμό που καθιστούσαν δύσκολη την επαναφορά της κατάστασης από τη στιγμή που ξεκίνησε. Για παράδειγμα, οι ράβδοι ελέγχου είχαν αιχμές με γραφίτη, λέει ο De Geer. Όταν οι χειριστές είδαν ότι ο αντιδραστήρας άρχιζε να κινείται και να προσπαθεί να χαμηλώσει τις ράβδους ελέγχου, κολλήθηκαν. Το άμεσο αποτέλεσμα δεν ήταν να επιβραδυνθεί η σχάση, αλλά να ενισχυθεί τοπικά, επειδή ο πρόσθετος γραφίτης στις κορυφές αρχικά ενίσχυσε την απόδοση της αντίδρασης σχάσης κοντά. Δύο εκρήξεις ακολούθησαν γρήγορα. Οι επιστήμονες συζητούν ακόμα τι ακριβώς προκάλεσε κάθε έκρηξη. Και οι δύο μπορεί να έχουν εκρήξεις ατμού από την ταχεία αύξηση της πίεσης στο σύστημα κυκλοφορίας, ή μπορεί να ήταν ατμός και η δεύτερη μια έκρηξη υδρογόνου που προκαλείται από χημικές αντιδράσεις στον αποτυχημένο αντιδραστήρα. Με βάση την ανίχνευση ισοτόπων ξένων στο Cherepovets, 370 χιλιόμετρα βόρεια της Μόσχας μετά την έκρηξη, ο De Geer πιστεύει ότι η πρώτη έκρηξη ήταν στην πραγματικότητα ένα πίδακα πυρηνικού αερίου που πυροβόλησε αρκετά χιλιόμετρα στην ατμόσφαιρα.
Αλλαγές που έγιναν
Το άμεσο επακόλουθο του ατυχήματος ήταν "πολύ ενοχλητικό" στη Σοβιετική Ένωση, δήλωσε ο Jonathan Coopersmith, ιστορικός τεχνολογίας στο Texas A & M University, ο οποίος ήταν στη Μόσχα το 1986. Αρχικά, οι σοβιετικές αρχές συνέχισαν την ενημέρωση. ο κρατικός Τύπος έθαψε την ιστορία και ο μύλος της φήμης ανέλαβε. Αλλά πολύ μακριά στη Σουηδία, ο De Geer και οι επιστήμονες του συναντούσαν ήδη ασυνήθιστα ραδιενεργά ισότοπα. Η διεθνής κοινότητα θα γνωρίσει σύντομα την αλήθεια.
Στις 14 Μαΐου, ο σοβιετικός ηγέτης Μιχαήλ Γκορμπατσόφ έδωσε μια τηλεοπτική ομιλία στην οποία άνοιξε για το τι συνέβη. Ήταν μια καμπή στη σοβιετική ιστορία, είπε ο Coopersmith στην Live Science.
"Κάναμε πραγματικό glasnost", δήλωσε ο Coopersmith, αναφερόμενος στην εκκολαπτόμενη πολιτική διαφάνειας στη Σοβιετική Ένωση.
Άνοιξε επίσης μια νέα εποχή στη συνεργασία για την πυρηνική ασφάλεια. Τον Αύγουστο του 1986, ο Διεθνής Οργανισμός Ατομικής Ενέργειας διοργάνωσε σύνοδο κορυφής μετά το ατύχημα στη Βιέννη και οι σοβιετικοί επιστήμονες το προσέγγισαν με μια άνευ προηγουμένου αίσθηση ανοίγματος, δήλωσε ο De Geer, ο οποίος παρακολούθησε.
«Ήταν εκπληκτικό το πόσα μας είπαν», είπε.
Μεταξύ των αλλαγών στην απάντηση στο Τσερνομπίλ έγιναν τροποποιήσεις στους άλλους αντιδραστήρες RBMK-1000 σε λειτουργία, 17 την εποχή εκείνη. Σύμφωνα με τον Παγκόσμιο Πυρηνικό Σύνδεσμο, ο οποίος προωθεί την πυρηνική ενέργεια, οι αλλαγές αυτές περιλαμβάνουν την προσθήκη αναστολέων στον πυρήνα για την πρόληψη αντιδράσεων κατά της διαφυγής με χαμηλή ισχύ, αύξηση του αριθμού των ράβδων ελέγχου που χρησιμοποιούνται στη λειτουργία και αύξηση του εμπλουτισμού των καυσίμων. Οι ράβδοι ελέγχου προσαρμόστηκαν επίσης έτσι ώστε ο γραφίτης να μην κινείται σε θέση που θα μπορούσε να αυξήσει την αντιδραστικότητα.
Οι τρεις άλλοι αντιδραστήρες του Τσερνομπίλ λειτουργούσαν μέχρι το 2000, αλλά έκτοτε έκλεισαν, όπως και δύο ακόμη RBMK στη Λιθουανία, οι οποίοι έκλεισαν ως απαίτηση της χώρας αυτής να εισέλθει στην Ευρωπαϊκή Ένωση. Υπάρχουν τέσσερις αντιδραστήρες RBMK που λειτουργούν στο Kursk, τρεις στο Smolensk και τρεις στην Αγία Πετρούπολη (ένα τέταρτο αποσύρθηκε τον Δεκέμβριο του 2018).
Αυτοί οι αντιδραστήρες "δεν είναι τόσο καλοί όσο οι δικοί μας", δήλωσε ο De Geer, "αλλά είναι καλύτεροι από ό, τι πριν."
"Υπήρχαν θεμελιώδεις πτυχές του σχεδιασμού που δεν μπορούσαν να καθοριστούν ανεξάρτητα από το τι έκαναν", δήλωσε ο Lyman. "Δεν θα έλεγα ότι ήταν σε θέση να αυξήσουν την ασφάλεια του RBMK συνολικά στο πρότυπο που θα περιμένατε από έναν αντιδραστήρα ελαφρού ύδατος δυτικού τύπου".
Επιπλέον, επεσήμανε ο De Geer, οι αντιδραστήρες δεν κατασκευάστηκαν με πλήρη συστήματα συγκράτησης όπως φαίνεται στους αντιδραστήρες δυτικού τύπου. Τα συστήματα συγκράτησης είναι ασπίδες κατασκευασμένες από μόλυβδο ή χάλυβα που προορίζονται να περιέχουν ραδιενεργό αέριο ή ατμό από το να διαφεύγουν στην ατμόσφαιρα σε περίπτωση ατυχήματος.
Η εποπτεία παραβλέπεται;
Παρά τις πιθανές διεθνείς επιπτώσεις ενός ατυχήματος σε πυρηνικά εργοστάσια, δεν υπάρχει δεσμευτική διεθνής συμφωνία για το τι συνιστά ένα "ασφαλές" εργοστάσιο, δήλωσε ο Lyman.
Η Σύμβαση για την Πυρηνική Ασφάλεια απαιτεί από τις χώρες να είναι διαφανείς όσον αφορά τα μέτρα ασφαλείας τους και επιτρέπει την επανεξέταση των φυτών από ομότιμους, δήλωσε, αλλά δεν υπάρχουν μηχανισμοί επιβολής ή κυρώσεις. Οι μεμονωμένες χώρες έχουν τις δικές τους ρυθμιστικές αρχές, οι οποίες είναι εξίσου ανεξάρτητες από τις τοπικές κυβερνήσεις που τους επιτρέπουν να είναι, είπε ο Lyman.
"Σε χώρες όπου υπάρχει διαφθορά διαφθοράς και έλλειψη χρηστής διακυβέρνησης, πώς μπορείτε να αναμένετε ότι οποιαδήποτε ανεξάρτητη ρυθμιστική αρχή θα είναι σε θέση να λειτουργήσει;" Ο Lyman είπε.
Αν και κανείς εκτός από τη Σοβιετική Ένωση δεν έφτιαξε τους αντιδραστήρες RBMK-1000, ορισμένοι από τους προτεινόμενους νέους σχεδιασμούς αντιδραστήρων περιλαμβάνουν ένα θετικό κενό συντελεστή, δήλωσε ο Lyman. Για παράδειγμα, οι αντιδραστήρες ταχείας αναπαραγωγής, οι οποίοι είναι αντιδραστήρες που παράγουν περισσότερο σχασίμο υλικό καθώς παράγουν ενέργεια, έχουν θετικό συντελεστή κενού. Η Ρωσία, η Κίνα, η Ινδία και η Ιαπωνία έχουν κατασκευάσει τέτοιους αντιδραστήρες, παρόλο που η Ιαπωνία δεν λειτουργεί και έχει προγραμματιστεί για παροπλισμό και η Ινδία είναι 10 χρόνια πίσω από το χρονοδιάγραμμα για το άνοιγμά της. (Υπάρχουν επίσης αντιδραστήρες με μικρούς θετικούς συντελεστές κενών που λειτουργούν στον Καναδά.)
"Οι σχεδιαστές υποστηρίζουν ότι εάν λάβετε τα πάντα υπόψη, συνολικά είναι ασφαλή, οπότε δεν πειράζει τόσο πολύ", δήλωσε ο Lyman. Αλλά οι σχεδιαστές δεν πρέπει να είναι υπερβολικά αυτοπεποίθητοι στα συστήματά τους, είπε.
"Αυτό το είδος σκέψης είναι αυτό που πήρε τους Σοβιετικούς στο πρόβλημα", είπε. "Και είναι αυτό που μπορεί να μας βλάψει, μη σεβόμενο το τι δεν γνωρίζουμε."
Σημείωση του συντάκτη: Αυτή η ιστορία ενημερώθηκε για να σημειωθεί ότι οι περισσότερες αλλά όχι όλες οι ράβδοι ελέγχου απομακρύνθηκαν από τον αντιδραστήρα και ότι κάποιοι πρώιμοι αντιδραστήρες στις Ηνωμένες Πολιτείες είχαν επίσης ένα θετικό κενό συντελεστή, αν και τα σχεδιαστικά ελαττώματά τους ήταν σταθερά .
