Švédski vedci dospeli k záveru, že pri havárii v Černobyle došlo k slabému jadrovému výbuchu. Experti analyzovali najpravdepodobnejší priebeh jadrových reakcií v reaktore a simulovali meteorologické podmienky pre šírenie štiepnych produktov. "Lenta.ru" hovorí o článku vedcov uverejnenom v časopise Nuclear Technology.
K nehode v jadrovej elektrárni v Černobyle došlo 26. apríla 1986. Katastrofa ohrozila rozvoj jadrovej energie na celom svete. Okolo stanice bolo vytvorené pásmo vylúčenia 30 km. Rádioaktívny spád dokonca klesol v leningradskej oblasti a izotopy cézia sa našli vo zvýšených koncentráciách lišajníkov a jeleňov v arktických oblastiach Ruska.
Existujú rôzne verzie príčin katastrofy. Najčastejšie označujú zlé konanie personálu černobyľskej atómovej elektrárne, ktoré viedlo k vznieteniu vodíka a zničeniu reaktora. Niektorí vedci sa však domnievajú, že došlo k skutočnému jadrovému výbuchu.
Varné peklo
V atómovom reaktore je udržiavaná jadrová reťazová reakcia. Jadro ťažkého atómu, napríklad urán, zráža sa s neutrónom, sa stáva nestabilným a rozpadne sa na dva menšie produkty rozpadu jadra. V procese štiepenia sa uvoľňujú energia a dva alebo tri rýchle voľné neutróny, ktoré zase spôsobujú rozklad iných jadier uránu v jadrovom palive. Počet rozpadov sa tak exponenciálne zvyšuje, ale reťazová reakcia vo vnútri reaktora je riadená tak, aby sa zabránilo výbuchu jadra.
V tepelných jadrových reaktoroch nie sú rýchle neutróny vhodné na vzrušenie ťažkých atómov, takže ich kinetická energia sa pomocou moderátora znižuje. Pomalé neutróny, nazývané termálne neutróny, s väčšou pravdepodobnosťou spôsobia rozklad atómov uránu 235 použitých ako palivo. V takýchto prípadoch sa hovorí o vysokom priereze pre interakciu jadier uránu s neutrónmi. Samotné termálne neutróny sa nazývajú tak, pretože sú v termodynamickej rovnováhe s prostredím.
Jadrom jadrovej elektrárne v Černobyle bol reaktor RBMK-1000 (vysokovýkonný kanálový reaktor s kapacitou 1 000 megawattov). V podstate ide o grafitový valec s mnohými otvormi (kanálmi). Grafit sa chová ako moderátor a jadrové palivo sa vkladá do palivových článkov (palivových tyčí) technologickými kanálmi. Palivové tyče sú vyrobené zo zirkónia, kovu s veľmi malým prierezom zachytenia neutrónov. Umožňujú priechod neutrónov a tepla, ktoré ohrieva chladiacu kvapalinu, čím zabraňuje úniku produktov rozpadu. Palivové tyče môžu byť kombinované do palivových kaziet (FA). Palivové články sú charakteristické pre heterogénne jadrové reaktory, v ktorých je moderátor oddelený od paliva.
Propagačné video:
RBMK je reaktor s jednoduchou slučkou. Ako nosič tepla sa používa voda, ktorá sa čiastočne mení na paru. Zmes para-voda vstupuje do separátorov, kde sa para oddeľuje od vody a privádza sa do generátorov turbín. Použitá para sa kondenzuje a znovu vstupuje do reaktora.
Kryt reaktora RBMK
Došlo k chybe v dizajne RBMK, ktorý zohral fatálnu úlohu pri katastrofe v jadrovej elektrárni v Černobyle. Faktom je, že vzdialenosť medzi kanálmi bola príliš veľká a príliš veľa rýchlych neutrónov bolo inhibovaných grafitom, ktoré sa premenili na tepelné neutróny. Sú dobre absorbované vodou, ale v nich sa neustále vytvárajú bublinky pary, čo znižuje absorpčné vlastnosti tepelného nosiča. V dôsledku toho sa reaktivita zvyšuje, voda sa ohrieva ešte viac. To znamená, že RBMK sa vyznačuje dostatočne vysokým koeficientom reaktivity pár, čo komplikuje kontrolu priebehu jadrovej reakcie. Reaktor by mal byť vybavený ďalšími bezpečnostnými systémami, na ktorých by mali pracovať iba vysokokvalifikovaní pracovníci.
Rozbité palivové drevo
25. apríla 1986 bolo plánované odstavenie štvrtej elektrárne v jadrovej elektrárni v Černobyle kvôli plánovaným opravám a experimentu. Špecialisti výskumného ústavu „Hydroprojekt“navrhli metódu núdzového napájania čerpadiel stanice pomocou kinetickej energie generátora rotácie zotrvačnej energie. To by umožnilo, dokonca aj v prípade výpadku napájania, udržiavať cirkuláciu chladiacej kvapaliny v okruhu, kým sa nezapne záložná energia.
Podľa plánu mal experiment začať, keď tepelná energia reaktora klesla na 700 megawattov. Výkon sa znížil o 50 percent (1600 megawattov) a proces odstavenia reaktora sa na žiadosť Kyjeva odložil asi o deväť hodín. Hneď ako sa pokles energie obnovil, náhle klesol takmer na nulu kvôli chybným činnostiam personálu jadrovej elektrárne a xenónovej otrave reaktora - akumulácii izotopu xenónu-135, čo znižuje reaktivitu. Aby sa vyriešil náhly problém, boli z RBMK odstránené tyče absorbujúce neutróny, ale sila sa nezvýšila nad 200 megawattov. Napriek nestabilnej prevádzke reaktora sa experiment začal o 01:23:04.
Schéma reaktora ChNPP
Zavedenie ďalších čerpadiel zvýšilo zaťaženie generátora vytekajúcej turbíny, čím sa znížil objem vody vstupujúcej do jadra reaktora. Spolu s vysokou reaktivitou pary to rýchlo zvýšilo výkon reaktora. Pokus o zavedenie absorpčných tyčí kvôli ich zlej konštrukcii situáciu len zhoršil. Iba 43 sekúnd po začiatku experimentu sa reaktor zrútil v dôsledku jednej alebo dvoch silných explózií.
Končí vo vode
Očití svedkovia tvrdia, že štvrtá energetická jednotka jadrovej elektrárne bola zničená dvoma výbuchmi: druhá, najmocnejšia, sa stala niekoľko sekúnd po prvej. Núdzové situácie vznikli výbuchom rúrok v chladiacom systéme spôsobeným rýchlym odparovaním vody. Voda alebo para reagovala so zirkóniom v palivových článkoch, čím sa tvorilo a explodovalo veľké množstvo vodíka.
Švédski vedci sa domnievajú, že k výbuchom viedli dva rôzne mechanizmy, z ktorých jeden bol atómový. Najprv vysoký koeficient reaktivity pary zvýšil objem prehriatej pary vo vnútri reaktora. V dôsledku toho došlo k výbuchu reaktora a jeho 2000-tonové horné veko vyletelo niekoľko desiatok metrov. Keďže k nemu boli pripojené palivové články, došlo k primárnemu úniku jadrového paliva.
Zničená 4. energetická jednotka ChNPP
Po druhé, núdzové spustenie absorbčných tyčí viedlo k takzvanému „konečnému účinku“. Na Černobyle RBMK-1000 sa tyče skladali z dvoch častí - neutrónového absorbéra a grafitového vytesňovača vody. Keď je tyč zavedená do jadra reaktora, grafit nahrádza vodu absorbujúcu neutróny v dolnej časti kanálov, čo len zvyšuje koeficient reaktivity pary. Počet tepelných neutrónov sa zvyšuje a reťazová reakcia sa stáva nekontrolovateľnou. Vyskytuje sa malý jadrový výbuch. Prúdy štiepnych produktov, ešte pred zničením reaktora, prenikli do haly a potom - cez tenkú strechu elektrárne - vstúpili do atmosféry.
Po prvýkrát začali odborníci hovoriť o jadrovej povahe výbuchu už v roku 1986. Vedci z ústavu Khlopin Radium Institute potom analyzovali frakcie vzácnych plynov získaných v továrni Cherepovets, kde sa produkoval tekutý dusík a kyslík. Cherepovets sa nachádza tisíc kilometrov severne od Černobyľu a 29. apríla prešiel nad mestom rádioaktívny mrak. Sovietski vedci zistili, že pomer aktivít izotopov 133Xe a 133mXe bol 44,5 ± 5,5. Tieto izotopy sú štiepne produkty s krátkou životnosťou, ktoré naznačujú slabý jadrový výbuch.
Švédski vedci vypočítali, koľko xenónu sa v reaktore vytvorilo pred výbuchom, počas explózie a ako sa zmenili pomery rádioaktívnych izotopov až k ich spadu v Cherepovets. Ukázalo sa, že pomer reaktivity pozorovaný v závode by mohol vzniknúť v prípade jadrového výbuchu s kapacitou 75 ton v ekvivalente TNT. Podľa analýzy meteorologických podmienok za obdobie od 25. apríla do 5. mája 1986 sa izotopy xenónov zvýšili na výšku až tri kilometre, čo bránilo ich zmiešaniu s xenónom, ktorý sa vytvoril v reaktore pred nehodou.