📻 PŁYN LUGOLA 1986. Prawda o Czarnobylu

1:23:04, 26.04.86. . Największa katastrofa w historii energetyki jądrowej

AUDIO REO. Posłuchaj nagranego artykułu. Czyta Hubert Augustyniak. ’18”49


Nocą z 25 na 26 kwietnia 1986 roku trwało wyłączanie IV reaktora w Czarnobylskiej Elektrowni Jądrowej. W trakcie przeprowadzano badanie bezwładności turbiny. Podczas badania reaktor wymknął się spod kontroli. Uruchomiono awaryjne wyłączanie, co doprowadziło do dwóch wybuchów i zniszczenia reaktora. Jak do tego doszło? 

1Reaktor kanałowy, moderowany grafitem, wodny wrzący – tak spece od techniki jądrowej określiliby reaktor RBMK (cztery takie reaktory wchodziły w skłąd elektrowni w Czarnobylu). Zakładam, że Czytelnik niekoniecznie jest technikiem jądrowym, więc krótko opiszę zasadę działania reaktora tego typu.
Do wyzwolenia energii tkwiącej w jądrach atomów uranu potrzebne są neutrony, powstające też w trakcie spontanicznej reakcji rozpadu promieniotwórczego. Neutrony takie są w stanie zainicjować reakcję samopodtrzymującą się, a nawet lawinową, jedynie w przypadku czystych izotopów 233U i 235U. Uran 233 jest syntetyczny, zaś 235 występuje w naturze. Jednak naturalny uran zawiera większość nierozszczepialnego 238U.
By mogła zajść reakcja rozbicia jąder, trzeba spowolnić neutrony. Zbyt szybie, zamiast wbić się w jądro, czyniąc je niestabilnym, odbija się. Moderatorem, czyli czynnikiem spowalniającym neutrony, najczęściej jest ciężka woda oraz wysokiej czystości grafit. Lekka woda, a więc taka, jaką znamy z codziennego z nią kontaktu, też jest moderatorem, lecz znacznie słabszym niż wymienione powyżej.
Reaktor to rodzaj kotła, wytwarzającego parę. Para zasila turbinę, podobnie jak w konwencjonalnych elektrowniach węglowych. Odpowiednikiem paleniska jest ulegający samopodtrzymującej się reakcji jądrowej uran. W reaktorze wydzielające się ciepło zamienia wodę w parę wodną. Sterowanie odbywa się dzięki regulacji ilości neutronów zdolnych do podtrzymywania reakcji. Odbywa się to poprzez wychwytywanie ich przez najczęściej bor – pierwiastek o tzw. dużym przekroju czynnym na wychwyt neutronów. Oczywiście takich materiałów jest więcej, np. izotop ksenonu 135Xe.
By zmniejszyć liczbę neutronów, do rdzenia reaktora wprowadza się pręty sterujące, wykonane z węglika boru, zaś by ją zwiększyć, wystarczy częściowo pręty wysuwać. Część z nich jest umieszczona w rdzeniu na stałe. Za ich pomocą kompensuje się bilans neutronowy, zmieniający się np. wskutek zużycia paliwa. Reaktor, w przeciwieństwie do kotłów parowych, wymaga zasilania, nawet gdy jest wyłączony. Chodzi głównie o chłodzenie. Funkcję tę pełnią pompy cyrkulacyjne.


 

Zanim powstał reaktor w Czarnobylu 
Prototyp reaktora RBMK – AM-1 (Atom Mirnyj) – był źródłem energii w pierwszej, niekoniecznie komercyjnej, elektrowni jądrowej w wówczas tajnym mieście Obnińsku (reaktor uruchomiono 5 maja, a turbogenerator rozpoczął pracę 27 czerwca 1954 roku). Projektantem był Nikołaj Dolleżal, tak jak większości obiektów jądrowych Związku Radzieckiego. Prototypowy reaktor kanałowy w zakładach Majak produkował paliwo jądrowe, w trakcie pracy Igora Kurczatowa nad radziecką bombą jądrową.


 

2 26 września 1977, z dwuletnim opóźnieniem, oddano do eksploatacji I blok elektrowni w Czarnobylu, 21 grudnia 1978 przekazano drugi. Zapewniano o absolutnym bezpieczeństwie reaktorów tego typu, a za sprawą polityki tajności dotyczącej obiektów jądrowych nikt nie był świadom, że nastąpiło stopienie elementów paliwowych w leningradzkiej elektrowni w 1975 roku. 10 dni po uruchomieniu bloku II pożar uszkodził kable sterowni elektrowni biełojarskiej, co spowodowało wyłączenie reaktora.

W styczniu 1981 roku rozpoczęto budowę bloku V, a w grudniu 1981 oddano III blok. Umożliwiło to oddanie do remontu pierwszego reaktora latem 1982 roku. Po remoncie jego zawory zasilające wodą były przez nieuwagę zamknięte.

9 września 1982 podczas uruchamiania reaktora spowodowało to przegrzanie prętów paliwowych, stopienie uranu, wybuch w rdzeniu reaktora. Część bloku uległa skażeniu i nastąpiła częściowa ucieczka radioizotopów do atmosfery. Zadziałał układ awaryjny, reaktor się wyłączył. Nie było ofiar w ludziach.

W styczniu 1983 rozpoczęto budowę VI bloku. Jesienią 1983 naciskano na przyspieszenie budowy bloku IV, żeby oddać go do eksploatacji przed końcem roku. Oznaczałoby to wyprzedzenie planu o rok, co byłoby podstawą do przyznania nagród dla kierowników elektrowni: Anatolija Diatłowa, Nikołaja Formina, Wiktora Briuchanowa i ich przełożonych. Budowa się opóźniała, w związku z coraz to większą liczbą wymaganych testów bezpieczeństwa. Mógł być to też skutek nieznanych światu awarii w innych radzieckich elektrowniach. Świat dowiedział się o nich po odtajnieniu części archiwów ZSRR.
W październiku 1982 roku nastąpił wybuch generatora w armeńskiej elektrowni jądrowej. Spłonęła cała hala turbin! W elektrowni bałakowskiej wykonano błędne polecenie, co uszkodziło zawór. W okolicy reaktora nastąpił wyrzut pary o temperaturze 300 stopni Celsjusza. Pracowało tam 14 osób. Wszyscy zginęli. W roku 1980 w kurskiej elektrowni jądrowej, w trakcie testu turbogeneratora, okazało się, że zbyt długo trwa uruchamianie awaryjnych silników Diesla (65 sekund).

Siła bezwładności zapewniała produkcję energii elektrycznej przez 40 sekund, a prąd był niezbędny do utrzymania chłodzenia reaktora. Turbogenerator nie został zmodyfikowany – zabrakło na to czasu. Poza tym, skoro w Kursku udało się opanować sytuację, to test wybiegu turbiny (bezwładności) po przeróbkach postanowiono wykonać w innym terminie.

21 grudnia 1983 roku reaktor przekazano do eksploatacji, a 31 dnia tego miesiąca Briuchanow i przedstawiciel ministerstwa podpisali jego odbiór. 27 marca 1984, z trzymiesięcznym wyprzedzeniem, wpięto blok do sieci energetycznej Związku Socjalistycznych Republik Radzieckich. Briuchanowa nagrodzono Orderem Pracy Socjalistycznej, Formina medalem za wydajną pracę, a Diatłowa Orderem Czerwonego Sztandaru.

Wczesną wiosną 1986 Briuchanow nadzorował budowę V i VI bloku. Należało wymienić pokrycie dachowe na hali turbin – ale nie było wiadomo, skąd wziąc niepalny materiał. Formin w tym czasie był niepełnosprawny po upadku z wysokości. Ponieważ przed Komitetem Centralnym trzeba było się wykazać pracami społecznymi, Briuchanowowi zalecono zbudowanie dwóch stodół dla sąsiedniego kołchozu. Został więc przez Kijowski Komitet Partyjny odsunięty od spraw elektrowni. Nadszedł czas remontu bloku IV. Anatorij Diatłow, zastępca naczelnego inżyniera, został wyznaczony do nadzoru nad wyłączaniem i późniejszym remontem (który nigdy nie nastąpił).

3Reaktor RBMK-1000 wytwarza maksymalnie moc cieplną 3200 MW, jest przystosowany do obciążenia 92% (sprawność 31%). Nie wymagał wyłączania podczas przeładunku paliwa, co z wojskowego punktu widzenia (możliwość produkcji militarnego plutonu) było idealne. Umożliwia to również przetasowywanie paliwa, by ujednolicić jego wypalanie. Jak wspomniałem, sterowanie odbywa się poprzez umieszczanie w rdzeniu reaktora prętów wykonanych z węglika boru. Pręt taki był zakończony nakładką grafitową, smarującą prowadnicę.

Podczas pracy reaktora przy niskich mocach wydzielał się 135Xe, który ze względu na dużą zdolność wychwytywania neutronów powodował zatrzymywanie reakcji jądrowej. W takiej sytuacji następowało automatyczne zatrzymanie. Żeby było możliwe ponownie uruchomienie kotła jądrowego, należy odczekać, aż ksenon się rozłoży (trwa to około doby). Awaryjne zatrzymanie bloku powodowałoby niedostatek energii w sieci. Koszt to 600 tysięcy rubli (1986 rok). Niezasadność wyłączenia oznaczałaby zmiany kadry dyrektorskiej i kierowniczej elektrowni. Nikt nie chciał stracić pracy w elitarnym sektorze.

Mimo deklarowanego przez projektanta bezpieczeństwa elektrowni pod budynkiem administracyjnym zbudowany był bunkier. Według wyliczeń ministra energii i elektryfikacji USRR, Witalija Skljarowa, prawdopodobieństwo awarii reaktora to jedna awaria na 10 000 000 lat pracy reaktora! Reaktor bloku IV współpracował z turbogeneratorem nr 7 i 8.

 


Skład załogi bezpośrednio biorącej udział w badaniu:
– kierownik zmiany: Aleksander Akimow,
– operator reaktora: Leonid Toptunow,
– starszy operator bloku: Petro Stolarczuk,
– kierownik działu reaktorowego: Waleryj Perewozczenko,
– starszy operator turbiny: Igor Kirszenbaum.
Z firmy Donenergo (producent turbiny): Grenadij Metłenko i dwóch pomocników.


 

4 Test reaktora rozpoczęto 25 kwietnia o 1:00. Resort energetyki i nadzór jądrowy nie byli o nim poinformowani. Moc cieplną reaktora stopniowo zmieniano z 3200 MG do 1600 MW. Po obniżeniu mocy o godz. 13:05 odłączono turbogenerator nr 7. Na skutek decyzji dyspozytora mocy okręgu kijowskiego badanie wstrzymano o 14:00. Była to godzina planowanego początku testu bezwładnościowego. Wiązało się to z potrzebami sieci energetycznej i problemem z jej zbilansowaniem, po awarii w smoleńskiej elektrowni jądrowej.
O 23:00 dyspozytor wyraża zgodę.
O 23:10 Diatłow wydaje Jurijowi Tregubowi polecenie, by redukował moc, do 700–1000 MW.
Zmiana nocna, zaczynająca się o północy, przejęła reaktor w trakcie obniżania mocy do poziomu wymaganego w teście. Juryj Tregub, Walery Pierewaczenko, Razim Dawletbajew, Petro Pałamarczuk, Wiktor Proskuriakow i Aleksander Kudriawcew chętni zdobywania wiedzy pozostali na stanowiskach na czas testu.

 5 W chwili przejmowania zmiany przez Akimowa moc reaktora osiągała dolną wartość, zalecaną w badaniu (720 MW, o godzinie 0:05 26 kwietnia). 0:15 – 700 MW i spada. 0:28 operatorzy przełączają system kontroli z automatycznego, w 12 strefach reaktora odrębnie sterującego, na globalny. Spowodowane było to wadliwym elementem automatyki.

By móc tego dokonać, wymagana jest formalna zgoda Diatłowa. Moc reaktora osiąga 30 MW, co oznacza zatrucie reaktora ksenonem i spadek reaktywności reaktora. Diatłow nakazał Toptunowowi wyciągać pręty, by odzyskać wymaganą moc reaktora. 12 z 30 prętów sterujących wyciągnięto z rdzenia, choć procedury nakazują wyłączenie reaktora. Mimo tych zabiegów moc nie została odbudowana do wymaganej w badaniu (takie działanie może odbudować zaledwie kilka procent mocy). Uzyskano w ten sposób 200 MW, znacznie mniej niż zakładał plan testu, ale moc była stabilna. Poniżej tej mocy przepisy nakazują wyłączanie reaktora. Ponieważ spadek mocy turbiny na wybiegu mógłby zakłócić chłodzenie reaktora, postanowiono je zintensyfikować przed rozpoczęciem testu. Zwiększenie przepływu wody chłodzącej mogłoby spowodować przerwanie ciągłości strumienia na skutek drgań rurociągu, sygnał o awarii i wyłączenie reaktora.

Diatłow udzielił zgodę Toptunowowi na wyłączenie systemu awaryjnego AZ-5. System wyłączono o 0:43. O 1:03 włączono dodatkowe cztery pompy cyrkulacyjne. Spowodowało to dalszy spadek mocy. Komputer nakazuje wyłączyć reaktor.

Diatłow nakazuje Toptunowowi wyciągać kolejne pręty. Toptunów tego się obawiał – niebezpiecznie mało prętów zostaje w rdzeniu. Jednak jako że pracował w energetyce jądrowej trzy lata, a Diatłow 20,  wykonał polecenie. Odbudowano stabilne 200 MW mocy o godzinie 1:21.

O 1:22:30 reaktywność jest ujemna (odchylenie od tzw. stanu krytycznego, poniżej którego wygasa reakcja rozpadu jąder). W takiej sytuacji reaktor natychmiast trzeba wyłączyć.

6 1:23:04 – początek testu. Igor Kirszebaum zamyka zawór turbogeneratora nr 8, Grennadij Metłenko uruchamia pomiary drgań turbiny. Następuje gwałtowny wzrost reaktywności. Moc reaktora osiąga 30 GW! Wezwany przez Diatłowa Pierewaczenko widzał, jak 350 kg pokrywy kanałów paliwowych podskakuje w swych gniazdach. Gwałtowny wzrost mocy powoduje odkształcenie się prowadnic i prętów sterujących.

Akimow naciska przycisk awaryjnego wyłączania AZ-5 o 1:23:40. Uruchamia to procedurę umieszczania 250 prętów (sterujących i kontrolnych) wewnątrz reaktora.

1:23:44 – pręty umieszczane w rdzeniu moderują neutrony, zamiast je wychwycić, czyniąc je zdolnymi do inicjowania reakcji jądrowych. Elementy paliwowe topią się. Temperatura w rdzeniu rozkłada wodę na mieszaninę piorunującą.
Następuje wybuch wodoru i tlenu (1:23:47) odsuwający prawie 2000-tonową osłonę biologiczną reaktora.

1:24:00 druga eksplozja – wodoru, tlenu i gazu syntezowego, wyrzucająca wnętrza reaktora i inicjująca wybuchy pożarów, od samozapalających się kawałków wyrzuconego grafitu. Do tego dochodzi wodór z generatora, paliwo dieslowskie i iskry od pozrywanych przewodów. Diatłow, nieświadomy tego, co się stało, nakazał Wiktorowi Prioskuriakowi i Aleksandrowi Kudriawcezowi opuścić ręcznie pręty, które według wskazań przyrządów utknęły w połowie głębokości rdzenia.

By za wszelką cenę schłodzić reaktor, Akimow postanowił włączyć wszystkie pompy chłodzące. Bezskutecznie. Posłał więc Petra Pałamarczuka i Razima Dawletbajewa, by sprawdzili co z pompami. Tymczasem Diatłow polecił Tregubowi i Pierewaczence otworzyć ręcznie zawory na rurociągu.
Ogułow i Jurczenko poproszeni zostali o nosze, by dostarczyć je z punktu pierwszej pomocy. Zdezorientowani pobiegli w stronę bloku nr III, natykając się na przemoczonych, obłoconych, całych poparzonych operatorów pomp cyrkulacyjnych. Wskazali kierunek i poprosili o pomoc Żeni. Żenia chodził o własnych siłach, więc odesłał pomoc po Chodemczuka. Jurczenko i Tregub pobiegli otwierać zawór (do tego były potrzebne dwie osoby), zaś Pierwaczenko ruszył szukać Chodemczuka i Szaszenoka. Nie mieli jak dostać się do zaworów – korytarze były zablokowane. Wybiegli na zewnątrz i dostrzegli, że budynek reaktora nie istnieje. Pomieszczenie, w którym był Chodemczuk, również.

Walery Ilicz Chodemczuk, – jedyny zabity w elektrowni; ciała nie odnaleziono., fot. Wikimedia Commons

Wybuch reaktora zabił jedną osobę, 35-letniego Waleriego Chodemczuka. O 5:00 w szpitalu w Prypeci zmarł Władimir Szaszenok. Aleksander Akimow zmarł 11 maja, Aleksander Kudriawcew i Igor Toptunow 14 maja, Wiktor Proskuriakow 17 maja, Waleryj Pierewaczenko 13 czerwca.
Oficjalnie na skutek awarii śmierć poniosło 31 osób.