Jaunajā kompānijas HBO seriālā “Černobiļa” Krievijas zinātnieki cenšas atklāt iemeslu, kāpēc ceturtajā reaktorā Černobiļas atomelektrostacijā notika eksplozija, kas ar radiāciju saindēja visu planētas Ziemeļu puslodi. Reaktors, kura dizains tiek saukts par RBMK-1000, pēc katastrofas tika nodēvēts par fundamentāli kļūdainu, tomēr Krievijā joprojām ir desmit tāda paša dizaina aktīvu reaktoru. Kā mēs varam zināt, vai tie ir droši?

Īsā atbilde ir: mēs to nevaram zināt. Eksperti saka, ka šie reaktori kopš Černobiļas incidenta ir modificēti, lai samazinātu līdzīga scenārija risku, tomēr tie joprojām nav tik droši kā reaktori Rietumos. Turklāt nepastāv nekādi starptautiski drošības pasākumi, kas neļautu būvēt jaunus šāda tipa reaktorus.

“Eksistē virkne dažādu reaktoru tipu, kas mūsdienās tiek izmantoti dažādās valstīs un kuri atšķiras no standarta reaktoriem. Daudziem no tiem ir dažādas drošības nepilnības, kuras inženieri neuztver pārāk nopietni,” izdevumam “Live Science” komentēja kodolfiziķis Edvīns Līmans.

Ceturtais reaktors

Černobiļas katastrofas centrā bija reaktors RBMK-1000 - dizaina ziņā tikai Padomju Savienībā izmantots reaktora tips. Tas bija savādāks par standarta reaktoriem, kas tika izmantoti Rietumos, tomēr pamatprincips ir viens - reaktors sastāv no augstspiediena konteinera, kurā atrodas kodolmateriāls (kodols), kas tiek dzesēts ar ūdens cirkulāciju. Kodolu dalīšanās laikā atomi sadalās, izstarojot siltumu un atbrīvojot neitronus, kas ietriecas vēl citos atomos, liekot rasties vēl lielākam siltumam un neitroniem. Siltums pārvērš cirkulējošo ūdeni tvaikā, kas savukārt griež turbīnu un ražo elektrību.

FOTO: Wikimedia Commons

Ūdens Rietumos sastopamajos reaktoros arī palīdz kontrolēt kodolu nemitīgo dalīšanos, palēninot brīvo neitronu kustību un padarot dalīšanās reakciju daudz efektīvāku. Reaktoram uzkarstot, arvien lielāks daudzums ūdens pārvēršas tvaikā, kas nozīmē, ka ūdens, kas kontrolē neitronus, samazinās. Rezultātā dalīšanās reakcija palēninās. Tieši šī negatīvā atgriezeniskā saite ir galvenā drošības atslēga, kas neļauj reaktoram pārkarst.

RBMK-1000 savukārt viss ir nedaudz citādi. Ūdens tajā tiek izmantots kā dzesētājs, bet grafīta stieņi – kā kontroles elements. Variācijas reaktora dizainā ļāva izmantot mazāk bagātinātu degvielu nekā parasti, kā arī to varēja uzpildīt, reaktoram darbojoties. Taču dzesētāja un kontroles mehānisma nošķirtība neļāva veidoties “vairāk tvaika, zemāka reaktivitāte” principam. Tā vietā RBMK reaktoriem ir tā saucamais pozitīvā tukšuma koeficients.

Kad reaktoram ir “pozitīvā tukšuma koeficients”, ūdenim pārvēršoties tvaikā, dalīšanās reakcija paātrinās, nevis palēninās. Tas ir tāpēc, ka vārīšanās laikā ūdenī parādās burbuļi jeb tukšumi, kas ļauj neitroniem vieglāk nokļūt līdz grafītam. Šeit sākas problēma: kodolu dalīšanās kļūst ātrāka, reaktors sakarst, ūdens iztvaiko arvien ātrāk un dalīšanās kļūst vēl straujāka. Un viss šis process nemitīgi turpinās.

Ceļš līdz traģēdijai

Kad Černobiļas atomelektrostacija darbojas ar pilnu jaudu, pārāk lielas problēmas nevar notikt. Augstā temperatūrā urāna degviela, kas uztur dalīšanās reakciju, tiecas absorbēt vairāk neitronu, padalot kodolu mazāk reaktīvu.

Savukārt, ja jauda ir maza, RBMK-1000 reaktors kļūst ļoti nestabils. Īsi pirms Černobiļas eksplozijas 1986. gada 26. aprīlī operatori veica eksperimentu, lai redzētu, vai stacijas turbīna var nodrošināt strāvas padevi ārkārtas aprīkojumam, ja stacijā pazūd elektrība. Lai veiktu eksperimentu, bija nepieciešams samazināt reaktora jaudu. Kad tas bija izdarīts, pēc Kijevas varas autoritāšu pavēles operatoriem process bija jāaptur. Rezultātā bija nepieciešams iedarbināt Černobiļas strāvas ģeneratoru.

FOTO: VĒSTURISKI KADRI NO ČERNOBIĻAS TRAĢĒDIJAS VIETAS:

Stacija ar daļēju jaudu darbojās 9 stundas. Kad operatoriem tika ļauts iedarbināt atlikušās iekārtas, izrādījās, ka reaktorā ir sakrājies neitronus absorbējošais ksenons, tāpēc nebija iespējams uzturēt kodolu dalīšanos vajadzīgajā līmenī.

Jauda samazinājās gandrīz līdz nullei. Cenšoties to palielināt, operatori aizvāca visus kontroles stieņus, kas ir veidoti no neitronus absorbējošā bora karbīda un tiek lietoti, lai palēninātu kodolu dalīšanos. Operatori arī samazināja ūdens plūsmu caur reaktoru, kas saasināja pozitīvā tukšuma koeficienta problēmu. Pēkšņi reakcija kļuva ārkārtīgi intensīva. Dažu sekunžu laikā jauda sasniedza 100 reizes lielāku līmeni par to, kādam reaktors bija paredzēts.

Papildus bija arī citas dizaina kļūmes, kas neļāva atgūt kontroli pār situāciju. Piemēram, kontroles stieņu galos bija grafīts. Kad operatori redzēja, ka reaktorā sāk iestāties haoss, un sāka nolaist kontroles stieņus, tie iesprūda. Grafīta uzgaļi rezultātā palielināja kodolu dalīšanās ātrumu, kas beidzās ar divām eksplozijām.

FOTO: ČERNOBIĻA MŪSDIENĀS:

Zinātniekiem joprojām nav īsti skaidrs, kas izraisīja katru atsevišķo eksploziju. Tās abas varēja būt tvaika eksplozijas, kas radās pēc strauja spiediena pieauguma ūdens cirkulācijas sistēmā. Iespējams arī, ka viena bija tvaika, bet otra ūdeņraža eksplozija, ko izraisīja ķīmiska reakcija reaktorā.

Tā kā 370 kilometrus uz ziemeļiem no Maskavas tika atrasti ksenona izotopi, tiek uzskatīts, ka pirmā eksplozija patiesībā bija spēcīga kodolgāzes strūkla, kas uzšāvās vairākus kilometrus augstu.

Veiktās izmaiņas

Laiks uzreiz pēc negadījuma Padomju Savienībā bija visai dīvains. Vispirms padomju autoritātes vispār nekādu informāciju par notikušo nesniedza. Mediji, kas visi atradās stingrā valdības kontrolē, ziņu par traģēdiju pasniedza kā maznozīmīgu notikumu, veicinot baumu izplatību.

Tomēr tālu Zviedrijā zinātnieki jau sāka uztvert neparastus radioaktīvos izotopus atmosfērā, un drīz visi jau bija uzzinājuši patiesību.

14. maijā Padomju Savienības līderis Mihails Gorbačovs teica televīzijā translētu runu, kurā atklāja notikušo. Tas bija pagrieziena punkts Padomju Savienības vēsturē.

Traģēdija arī ievadīja jaunu ēru sadarbībā par kodoldrošības jautājumiem. 1986. gada augustā Starptautiskā atomenerģijas aģentūra noturēja ārkārtas sanāksmi Vīnē, un Padomju Savienība to uztvēra ar pārsteidzošu atvērtību.

Izmaiņu vidū bija modifikāciju veikšana visos RBMK-1000 reaktoros, kuru tajā laikā bija 17. Tika veiktas izmaiņas, lai novērstu pieaugošo reaktivitāti, kad stacija darbojas ar mazāku jaudu, kā arī tika ieviests lielāks skaits kontroles stieņu un likums, kas paredz bagātinātākas degvielas izmantošanu.

FOTO: Wikimedia Commons

Pārējie trīs Černobiļas reaktori darbojās līdz 2000. gadam, tomēr pēc tam tika slēgti. Lai varētu iestāties Eiropas Savienībā, Lietuvai nācās slēgt arī abus savus RBMK reaktorus. Joprojām šāda tipa reaktori darbojas Kurskā, Smoļenskā un Sanktpēterburgā.