26 kwietnia 1986 roku wydarzyła się największa katastrofa w historii rozwoju energetyki nuklearnej. Około stu osób nie przeżyło, wielokrotnie więcej zostało skazanych na kalectwo i przewlekłe choroby. Równo 30 lat temu wybuchł reaktor numer 4 w elektrowni atomowej im. Lenina w Czarnobylu.
Nuklearne światło socjalizmu
Czarnobylska elektrownia jądrowa im. W.I. Lenina (CzAES) jest położona 18 kilometrów od samego miasta Czarnobyl, a 110 od stolicy ówczesnej Ukraińskiej Socjalistycznej Republiki Radzieckiej – Kijowa. U stóp potężnych zabudowań leży średniej wielkości miasteczko – Prypeć, które w czasach swojej świetności, zamieszkiwało około pięćdziesiąt tysięcy ludzi – wielu z nich pracowało właśnie w samej elektrowni atomowej. Była ona dumą Związku Radzieckiego. Cztery reaktory, każdy o mocy elektrycznej 1000MW (3200MW mocy cieplnej), piąty i szósty w budowie.
Gdyby nie wypadek, Czarnobylska elektrownia byłaby największym dostawcą energii nuklearnej w Europie, a trzecim na świecie. Co ciekawe, to samo miejsce zajmuje kolejna, oparta na bezpieczniejszej technologii, poradziecka placówka znajdująca się na Ukrainie – Zaporoska Elektrownia Atomowa. Dlaczego budynek z tak świetlistą przyszłością skończył jako największa katastrofa przemysłowa na świecie?
Czynników była kilka. Przede wszystkim, rozwój energetyki opartej o rozszczepialny atom był sprawą prestiżową dla władz radzieckich. Mimo kolejnych nieprawidłowości i pośpiechu, oddawano do użytku kolejne bloki, ignorując wszelkie ostrzeżenia dotyczące budowy, nawet te, idące bezpośrednio od KGB. Dlaczego tak się spieszono? Chciwość! Szybko wybudowany blok gwarantował premię, szczególnie dla dyrektora elektrowni, Wiktora Bruchanowa. Często podnoszony jest fakt, iż strop budynku mieszczącego reaktor numer 4, został wykonany ze zwykłych materiałów budowlanych choć projekt przewidywał zastosowanie budulca ogniotrwałego. Ostatecznie, nie miało to znaczenia dla samej katastrofy lecz daje wgląd w warunki, jakie panowały wokół samej elektrowni.
RBMK-1000 – główny bohater dramatu
Sama technologia reaktora RBMK także wzbudzała zastrzeżenia. Jego rdzeń stanowiło 1661 grafitowych bloków, o szerokości 25 centymetrów, które służyły jako moderator. Każdy z nich posiadał pionowy kanał na pojemniki z paliwem. Do zapanowania nad procesem reakcji łańcuchowej użyto 211 prętów kontrolnych, wykonanych głównie z węglika boru, a zakończonych grafitem. Od tego, jak bardzo technicy wpuszczali je pomiędzy pręty paliwowe, zależała moc uzyskiwana z reaktora.
Za chłodzenie i przekazywanie energii odpowiadał jeden obieg technologiczny, w którym użyto wody lekkiej, tłoczonej pod ciśnieniem do kanałów paliwowych. Tak uzyskiwaną parę nasyconą, o temperaturze 284 stopni Celsjusza, przesyłano do separatorów, gdzie oddzielano resztę wody, a następnie do dwóch generatorów o mocy 500MW każdy. Obieg zamykały kondensatory schładzające skąd, po skropleniu, wędrowała z powrotem do reaktora. W przypadku awarii oryginalnego systemu chłodzenia istniał jeszcze zapasowy.
Pierwszą z wad takiej konstrukcji była konieczność izolowania, rozgrzanego do 750 stopni Celsjusza grafitu od powietrza. Jakikolwiek kontakt groził zapłonem, więc cały reaktor musiał być szczelny szczelny. Dodatkowo, grafit nie mógł mieć jakiegokolwiek kontaktu z wodą, gdyż w takim wypadku wytwarzał łatwopalny gaz wodny.
Pręty kontrolne reaktora poruszały się z niewielką prędkością 0,4 metra na sekundę, co znacząco spowalniało reakcję załogi na niebezpieczeństwo. Dodatkowo, większość miała zakończenie grafitowe, oddzielone małą przerwą od trzonu wykonanego z węglika boru. Oznaczało to, że pręt kontrolny, wkraczając do kanału wypychał część wody, będącej naturalnym spowalniaczem reakcji. Taka konstrukcja, w połączeniu z niewielką prędkością, powodowała, iż procedura zatrzymania reakcji w reaktorze, w początkowej fazie, tylko ją napędzała. Niezwykłe działanie prętów kontrolnych wykryto już wcześniej, ale na normalnie działający reaktor nie miało to większego wpływu.
Ze względu na duże rozmiary, sterowanie reaktorem RBMK-1000 było bardzo skomplikowane. Rdzeń w Czarnobylu podzielony był na 12 sekcji, a każda z nich posiadała własny system sterowania. Dodatkowo, rodzaj zastosowanych zaworów, uniemożliwiał awaryjnemu systemowi chłodzącemu, na automatyczne zastąpienie obiegu pierwotnego w przypadku awarii.
Jednak, największym problemem reaktorów RMBK, był tak zwany dodatni współczynnik reaktywności przestrzeni parowych. Oznacza to, iż im więcej wody zamieni się w parę tym większa będzie moc reaktora. Jest to też kolejna wada wynikająca z użycia grafitu jako moderatora, co ciekawe z podobnym problemem zmagają się także kanadyjskie reaktory CANDU, oparte o ciężką wodę.
