Hronike Černobilja - Epilog



Černobilj

Da ste prije 26. aprila 1986 bilo kome van Sovjetskog Saveza spomenuli ime Černobilj, male su šanse da bi on imao ikakvu predstavu da je to jedna od najvećih i najuspješnijih nuklearnih elektrana tog vremena u SSSR-u, koja je snabdijevala milione sovjetskih domaćinstava i fabrika godišnjom proizvodnjom od oko 4 gigavata električne energije.

Nakon tog datuma, Černobilj je svima poznat kao mjesto najveće nesreće u istoriji mirnodopske upotrebe nuklearne energije, u kojoj je nastradala 31 osoba, stotine hiljada trpe njene posljedice, široka okolina je ozbiljno radioaktivno zagađena, a mnoge studije još uvijek nemaju pouzdan odgovor o dugoročnoj sudbini tog područja i njegovih stanovnika.

Sam Černobilj je bio mali gradić od oko 12.000 ljudi, smješten na oko 100 kilometara sjeverno od Kijeva, glavnog grada Ukrajine, koji broji više od dva ipo miliona ljudi. Gradić je dao ime nuklearnoj elektrani udaljenoj oko 15 kilometara ka sjeverozapadu, u kojoj su punom snagom radila četiri nuklearna reaktora, a još dva su bila u izgradnji. Nekoliko kilometara dalje ka sjeverozapadu leži grad Pripjat, u kome je u vrijeme nesreće obitavalo 45.000 stanovnika. Kroz sva navedena mjesta teče rijeka Pripjat, na svom putu ka Kijevskom basenu na jugu.

Svi reaktori u Černobilju su bili takozvani reaktori tipa RBMK, što je skraćenica za reaktor visoke snage kanalne konstrukcije, a koji je stariji od dva tipa reaktora koji su se gradili u SSSR-u. Sovjetski naučnici su samostalno razvili taj tip reaktora, a njegove prvobitne namjene su bile proizvodnja plutonijuma za nuklearno oružje i proizvodnja toplote za centralno grijanje gradova.

SSSR je imao jak i rastući nuklearni program; u vrijeme nesreće, 43 reaktora u radu su proizvodila 27 gigavata električne energije, što je bilo oko 10 % ukupne svjetske proizvodnje iz nuklearnih elektrana. U fazi izgradnje je bilo 36 reaktora, ukupne snage 37 gigavata, a još 34 reaktora ukupne snage 36 gigavata su projektovani. Medu njima, bio je veoma mali broj RBMK reaktora, u čemu se naslućuje da su i sovjetski naučnici bili svjesni da je taj tip reaktora prevaziđen.

Princip rada reaktora

Pokušajmo da reaktor uporedimo sa automobilskim motorom. U motoru sagorijeva benzin, i dobijeni vreli gasovi pokreću klipove; zbog enormnog pritiska tih gasova, cilindri u kojima se odvija proces su izrađeni od naročito čvrstih materijala. Klipovi pokreću radilicu, i njena snaga se dalje prenosi na točkove. Snagu kontrolišete papučicom gasa, koja mijenja količinu goriva koje se ubrizgava u cilindar. Znači, osnovni princip je: korišćenje goriva za zagrijavanje fluida (gasa), a zatim dalje korišćenje te toplotne energije fluida za pokretanje drugih specifičnih djelova cijelog sistema, koji će omogućiti iskorišćavanje energije na željeni način.

U suštini, nuklearni reaktor radi na isti način, ali su razmjere procesa neuporedivo veće. Gorivo je uran. Subatomske čestice koje se zovu neutroni cijepaju atome urana, pri čemu se oslobađa toplota i novi neutroni, koji dalje nastavljaju reakciju i održavaju rad reaktora. Oslobođena toplota zagrijava vodu i pretvara je u paru, koja pokreće turbinu, a ova električni generator, koji proizvodi struju.

Snaga reaktora je konstantna ako je broj proizvedenih neutrona jednak broju utrošenih; ako ih nastaje manje nego što se troši, reaktor će se ugasiti, a ako ih nastaje više, snaga će se povećavati. Mnogi materijali apsorbuju neutrone, a jedan od često korišćenih je bor; on se oblikuje u šipke, i to je "papučica gasa" u reaktoru - uvlačenjem ili izvlačenjem tih takozvanih kontrolnih šipki u reaktor, mijenja se njegova snaga.

Sav ovaj proces se, naravno, mora odvijati u čvrstim sudovima. Kod RBMK reaktora to je oko 1.600 cijevi prečnika oko 10 cm.

Uspostavljanje potrebnih uslova

Ako prosto stavite blokove urana zajedno i pokušate da neutronima pocijepate njegove atome, otkrićete da se neutroni kreću prebrzo, i lako prolaze kroz atome urana, bez reakcije. Prema tome, treba naći način da se neutroni uspore i tako unutar atoma urana provedu dovoljno vremena da bi izazvali reakciju; zbog toga svi reaktori imaju komponentu zvanu moderator, usporivač neutrona. U RBMK reaktorima, kao usporivač se koristi grafit, isti materijal kojim ste kao djeca učili da pišete slova.

Dakle, srce RBMK reaktora je ogroman sud, veličine oveće kuće, ispunjen grafitom; grafit je filovan vertikalnim cijevima u kojima se nalazi gorivo i kontrolnim šipkama. Kako neutroni cijepaju atome urana, on se zagrijava; voda se upumpava preko goriva, sa donje strane, hladi ga i pri tome prelazi u paru, napuštajući srce reaktora na gornjoj strani cijevi. Odatle se odvodi do turbinskog postrojenja, u susjednoj hali, i pokreće dvije turbine; turbine dalje pokreću generatore električne struje, a kondenzovana voda se ponovo vraća u reaktor. Sve što reaktor sam po sebi radi je jednostavan posao stvaranja ključale vode.

S obzirom da nema direktan dodir s rashladnom vodom, grafit u reaktoru radi na visokoj temperaturi, oko 700 °C, i kad biste mogli da ga vidite, blještao bi tamnocrvenom bojom. Problem sa grafitom na toj temperaturi je što će u dodiru s vazduhom početi da lagano sagorijeva, upravo kao ćumur na roštilju. Dakle, od izuzetne važnosti je držati vazduh daleko od grafita, i zbog toga je srce reaktora smješteno u hermetički zatvoren metalni sud ispunjen smješom azota i helijuma, koji ne reaguju s grafitom. Ostatak strukture reaktora su zaštitni oklopi od betona, pijeska i vode, kako bi se zračenje svelo na dozvoljenu mjeru i zaštitilo osoblje.

S obzirom na ozbiljnost posljedica koje havarija u nuklearnom reaktoru može izazvati, razvijeno je nekoliko "linija odbrane"; posljednja je stavljanje cjelokupnog reaktorskog postrojenja u zaštitni oklop, kako bi u slučaju zakazivanja svih preventivnih sistema i izbijanja havarije, okruženje reaktora bilo zaštićeno. Incident slican černobiljskom, ali manjih razmjera i bez posljedica, na Ostrvu Tri Milje, 1979. godine u SAD, je pokrenuo opsežnu reviziju bezbjednosti nuklearnih reaktora, i svi reaktori izgrađeni u SAD nakon toga imaju potpun zaštitni oklop; medutim, sovjetska filozofija je bila naglašena prevencija incidenata uz pomoć višestrukih sigurnosnih sistema, tako da su oklopi smatrani suvišnim; uz to, Černobilj je imao ogroman pokretni kran za zamjenu cijevi sa gorivom nakon što bi uran bio potrošen, i eventualna zaštitna zgrada bi morala biti visoka oko 70 metara, te prema tome teška i skupa za izgradnju. Samo je sistem ispod reaktora bio zatvoren u hermetički zaštitni oklop, dok je na površini reaktor bio smješten u običnu industrijsku zgradu.

Scena nesreće

Istorijska je ironija da je najveća nuklearna katastrofa na svijetu otpočela kao test u cilju povećanja bezbjednosti.

Svi reaktori su dizajnirani tako da se mogu izboriti sa havarijama; jedna od njih je nestanak električne energije. Ovo možda zvuči čudno - ostati bez električne struje u postrojenju za njenu proizvodnju - ali prilikom havarije, generatori su isključeni, i elektrana ne proizvodi sopstvenu energiju, već se napaja strujom iz spoljašnjih izvora. U slučaju da je i takvo napajanje u prekidu, elektrana je snabdijevena agregatima sa pogonom na dizel gorivo; njima je potrebno oko 30 sekundi za pokretanje, što je dovoljno kratak prekid da svi vitalni sistemi funkcionišu bez posljedica. Medutim, Sovjeti su željeli više, željeli su praktično neprekidno napajanje.

U momentu kad se nuklearni reaktor isključi, turbine nastavljaju i dalje da se vrte i postepeno usporavaju, i Sovjeti su došli na ideju da iskoriste energiju turbine koja usporava za dobijanje električne energije u toku tih pola minuta prije pokretanja dizel - agregata, a koja je bila namijenjena uglavnom pokretanju pumpi za rashladnu vodu. Takav test je ranije bio izveden u reaktoru broj 3, bez štetnih posljedica, ali nije dao željene rezultate - napon struje dobijene na takav način je brzo opao; oprema je nakon toga poboljšana, i test je predviđen za ponovno izvođenje na reaktoru broj 4, iz razloga što je tada bilo i predviđeno njegovo gašenje radi redovnog godišnjeg održavanja.

Plan je bio da se snaga reaktora spusti na polovinu njegove nominalne snage, koja je iznosila 3.2 termalna gigavata, kako bi se isključila jedna od dvije turbine, a sva para usmjerila na preostalu turbinu; nakon daljeg smanjenja snage, i ta turbina bi bila isključena, a njena energija prije potpunog zaustavljanja nakratko iskorišćena za pokretanje glavnih pumpi za vodu.

Na kongresu u Beču nakon nesreće, sovjetski naučnici su sa izvjesnim grčem pokušali da objasne zašto ni atmosfera pred izvođenje testa nije bila najpovoljnija: ako test ne bi bio uspješno izveden, na sljedeći bi trebalo čekati naredno gašenje reaktora, tako da su se radnici osjećali pod pritiskom da ovaj put moraju izvesti test; Černobilj - 4 je bio najuspješniji reaktor od svih reaktora tipa RBMK-1000, njeni radnici su se osjećali kao elita, i bili su previše samopouzdani; konačno, sam test je shvaćen kao električni a ne nuklearni, i nije se razmišljalo o posljedicama po reaktor; postoje čak nagovještaji da su stvarni supervizori testa bili proizvođači turbina, a ne operateri reaktora.

Postavljanje klopke

Incident je praktično počeo 24 sata ranije, jer su tada napravljene prve greške koje su kasnije kulminirale eksplozijom.

U 1 h ujutro, 25. aprila 1986., reaktor je radio sa nominalnom snagom; tada je data dozvola za smanjenje snage, koje je izvođeno postepeno, i reaktor je doveden na 50 % snage, 1.6 GW(t), 12 sati kasnije, u 13:05, kada je isključena jedna od dvije turbine, i sva para iz reaktora usmjerena u preostalu turbinu.

Smanjenje snage bi bilo i dalje nastavljeno, ali je dispečer u Kijevu zadužen za distribuciju struje to odbio, jer su trenutni zahtjevi za strujom bili povećani, tako da je reaktor nastavio da radi sa 50 % snage narednih deset sati. Bez ovog kašnjenja, test bi bio izveden u dnevnoj smjeni reaktora.

U 23:10, dobijena je dozvola za nastavak smanjenja snage, i, nakon promjene smjene u ponoć, u 00:28, u subotu, 26. aprila, snaga je spuštena na 500 MW(t), što je bila predviđena snaga za ovaj test. U tom momentu desila se kritična greška - operater je prebacio regulaciju snage sa ručne na automatsku, i tom prilikom je ili operater zaboravio da aktivira sistem za održanje snage na tom nivou, ili je taj sistem zatajio, što je dovelo do iznenadnog pada snage na samo 30 MW(t), odnosno oko 1 % nominalne snage reaktora.

U svim reaktorima, ovakav nagli pad snage dovodi do stvaranja plemenitog gasa ksenona u cijevima sa uranom. Ksenonov izotop 135 apsorbuje neutrone i tako usporava reakciju cijepanja uranovih atoma, što dalje dovodi do smanjene proizvodnje toplote, a time i do smanjenog ključanja rashladne vode, tako da je srce reaktora ispunjeno uglavnom vodom, a ne vodenom parom. Tečna voda ima isti efekat kao ksenon - apsorbuje neutrone, dalje usporavajući rad reaktora i prijeteći njegovim potpunim gašenjem; ova pojava se zove "ksenonsko trovanje reaktora" ili "ksenonska klopka", i nakon što se ona dogodi, reaktor je praktično nemoguće dovesti u operativno stanje bez njegovog gašenja.

Kao odgovor, operater je počeo da izvlači kontrolne šipke iz reaktora, u nastojanju da ponovo podigne snagu reaktora.

Bezbjedonosne procedure reaktora zahtijevaju da glavni inženjer mora dati dozvolu za rad reaktora sa manje od 26 kontrolnih šipki, a da reaktor ni pod kakvim uslovima ne smije raditi sa manje od 15 kontrolnih šipki. Po svemu sudeći, operater je ostavio reaktor sa manje od ovog broja kontrolnih šipki, po nekim procjenama samo 6 do 8, i oko pola sata kasnije uspio da podigne snagu na oko 200 MW(t). To je još uvijek bilo premalo za test, ali najviše što je mogao da postigne s obzirom na ksenon i vodu u reaktoru.

Kasnije analize su pokazale da je najmanja snaga na kojoj ovaj tip reaktora može bezbjedno raditi oko 700 MW(t); ispod toga, dolazi do izražaja visoko pozitivan koeficijent reakcije reaktora na isparavanje rashladne vode. Ovaj koeficijent pokazuje koliko se povećava ili smanjuje proizvodnja toplote u reaktoru u odnosu na količinu vode u reaktoru koja je isparila. S obzirom da tečna voda apsorbuje neutrone, a vodena para ne, ukoliko dođe do isparavanja rashladne vode u reaktoru, povećava se broj neutrona koji izazivaju reakciju, a time i snaga reaktora.

Zbilja je bila ozbiljna greška u ovakvom reaktoru raditi sa skoro svim kontrolnim šipkama izvan srca. Glavni razlog je što se neke od njih koriste i za gašenje reaktora u slucaju havarije, i ako su one izvan srca reaktora, vrijeme potrebno za njihovo vraćanje unutra je predugo da bi havarijsko gašenje bilo efikasno. Procedure su po tom pitanju bile striktne, i, kako je rečeno, čak ni predsjednik SSSR ne bi smio da pokrene reaktor sa manje od 15 kontrolnih šipki u srcu.

Ipak, sa tim jednocifrenim brojem kontrolnih šipki, operater je uspio da podigne snagu na oko 7 % nominalne, po cijenu kršenja procedura. Ali to je izazvalo druge probleme, a svi potiču od činjenice da reaktor nikad nije bio predviđen za rad na tako niskoj snazi. Morao je da preuzme ručno upravljanje nad pumpama za cirkulaciju vode, jer se pokazalo da pod takvim uslovima automatski kontroleri ne odrađuju svoj posao kako treba. To je komplikovan posao, i operater nikako nije uspijevao da postigne odgovarajući protok vode. Reaktor je bio nestabilan i prijetilo je njegovo automatsko gašenje, tako da su operateri isključili nekoliko sistema za automatsko gašenje.

Sovjetski naučnik Valerij Legasov, vođa tima za istragu uzroka nesreće, je kasnije rekao da je to bilo kao kad bi pilot počeo da izvodi eksperimente sa avionskim motorom u toku leta.

Reaktor se ponašao kao automobil sa početka ove priče ako biste pokušali da ga vozite sa istovremeno do kraja pritisnutim papučicama gasa i kočnice - neprirodno, nepredvidljivo i nemoguće za upravljanje.

Ipak, u 01:22, iako nenormalna, očitavanja na reaktoru su pružila privid da se njegov rad stabilizovao, i operateri su odlučili da otpočnu sa testom.

Katastrofalan ishod testa

U 01:23:04, zatvoren je ventil napojne pare prema turbini. Jedan od sigurnosnih sistema je predviđao da reaktor bude automatski ugašen ako se obije turbine stave izvan pogona; međutim, operateri su željeli mogućnost da ponove test ako bude neuspješan, pa je i taj sistem za automatsko gašenje reaktora isključen.

Kao što je bilo predviđeno testom, pumpe za cirkulaciju vode su preusmjerene na napajanje strujom sa turbine koja je usporavala svoje okretanje; shodno tome, i tok rashladne vode kroz reaktor je opao, izazivajući njeno ključanje.

U 01:23:21, zbog povećanog isparavanja vode, snaga reaktora je počela da raste.

U 01:23:40, operater pritiska dugme za havarijsko gašenje reaktora, "AZ-5", i kontrolne šipke počinju da se spuštaju u srce reaktora.

U dizajnu kontrolnih šipki leži fundamentalni nedostatak ovog reaktora, i posljednja mogućnost da se izbjegne katastrofa. Kontrolne šipke se kreću u vertikalnim cijevima unutar srca reaktora, apsorbujući više ili manje neutrona, i na taj način smanjujući ili povećavajući snagu reaktora. Međutim, ako bi pri izvlačenju šipke iz srca reaktora, njeno mjesto zauzela rashladna voda, efekat bi bio praktično nikakav, jer i voda, kao što smo rekli, takođe apsorbuje neutrone. Stoga je vrh kontrolne šipke izrađen od drugog materijala, koji će istiskivati vodu; u Černobilju, to je bio grafit, koji ima upravo suprotan efekat - usporava neutrone i pospješuje reakciju.

Analiza je pokazala da su neposredno prije nesreće kontrolne šipke bile izvučene iz srca toliko visoko da je čak i grafitni vrh bio vani, a njihovo mjesto u reaktoru je zauzimala voda.

Kad je počelo spuštanje šipki nazad u srce reaktora, one su izazavale upravo suprotan efekat od očekivanog. Grafit na vrhu kontrolnih šipki - koji pospješuje reakciju, je istiskivao vodu - koja usporava reakciju, i umjesto očekivanog gašenja reaktora, njegova snaga je počela neobuzdano da raste, i u 01:23:44 dosegla je 30 GW(t), deset puta više od nominalne snage reaktora.

U 01:23:45, pelete goriva su počele da se raspadaju, reagujući s vodom, izazivajući njeno isparavanje i talas enormno visokog pritiska u cijevima s gorivom.

U 01:23:49, cijevi s gorivom počinju da se rasprskavaju, izazivajući dvije eksplozije; najprije eksploziju vodene pare, koja je razorila krov na zgradi u kojoj se nalazio reaktor, a zatim i eksploziju para goriva.

Eksplozije su razorile metalni oklop srca reaktora, i vazduh dospijeva unutra, reagujući s grafitom i stvarajući ugljen monoksid; taj zapaljivi gas je izazvao seriju od 30 požara unutar reaktora. Plamteći fragmenti goriva i grafita bivaju katapultirani iz reaktora na zgrade susjednih reaktora i okolinu.

Tokom narednih devet dana, od ukupno 140 tona goriva u reaktoru, oko 8 tona je izbačeno iz reaktora, zajedno sa grafitom, koji je takođe bio radioaktivan. Gorivo je pored urana sadržalo i druge visoko radioaktivne elemente, produkte fisije tokom rada reaktora; među njima i plutonijum. Takođe, pare radioaktivnih izotopa cezijuma i joda su dospjele u atmosferu, prilikom eksplozije i zbog kasnijih požara.

Prvi prioritet vlasti je bilo gašenje požara, kako bi se spriječilo njihovo širenje na susjedne reaktore, koji su i dalje radili.

Lokalni vatrogasci su do 5 sati ujutro uspjeli da ugase sve požare, ali po stravičnoj cijeni: mnogi od njih su bili ozračeni i vrlo brzo podlegli posljedicama zračenja.

Razaranje nije izazvala nuklearna reakcija, vec eksplozija vodene pare i možda neke hemijske reakcije, tako da je bilo ograničeno na reaktor broj 4. Reaktor broj 3 je nastavio da radi još nekoliko sati, a preostala dva još nešto duže, dok nijesu kontrolisano ugašeni, zbog opasnosti po osoblje zbog prekomjernog zračenja.

Dani koji su slijedili nesreći

Sljedeći korak bješe pokušaj da se ohladi razoreno srce reaktora. Užareni grafit, dodatno zagrijavan preostalim gorivom u reaktoru, je bio izložen vazduhu, i drugog dana je počeo da sagorijeva na nekoliko mjesta. Cijevi za rashladnu vodu su bile uništene, tako da je pokušaj da se srce ispuni vodom propao. Vlasti su zato odlučile da zatrpaju srce, i od 28. aprila do 2. maja, nekoliko stotina helikoptera je nadlijetalo reaktor, izbacivši oko 5.000 tona olova, pijeska, gline i krečnjaka, pokušavajući da zatrpaju reaktor i spriječe dalju emisiju radioaktivnih čestica.

I zbilja, zarobili su srce, ali, kao kad šolju vrelog čaja prekrijete tanjirićem, zarobili su i toplotu, i gorivo je ponovo počelo da se opasno zagrijava. Zbog toga je odlučeno da se upumpava azot na dnu srca reaktora, i time je konačno postignut željeni cilj - zaustavljena je grafitna vatra i ohlađeno gorivo.

Druga stvar koja je brinula vlasti je bio veliki bazen sa vodom koji se nalazio ispod reaktora, i bio je povezan sa svim cijevima kroz koje je cirkulisala rashladna voda, a čija je svrha bilo zarobljavanje radioaktivnih čestica koje je sadržala vodena para u slučaju havarije. Plašili su se da će istopljeno gorivo dospjeti do njega, izazivajući još jednu eksploziju vodene pare, i stoga su poslali hrabre ronioce da otvore ventile na dnu bazena i isprazne ga. Inženjera Alekseja Ananenka, koji je znao gdje se nalaze ventili, i Valerija Bezpalova pratio je Boris Baranov sa zadatkom da im osvjetljava put lampom, ali se ona pokvarila u toku rada i ostavila ih da se snalaze u mraku. I zaista, kasnija osmatranja su pokazala da su to strahovanje i akcija ronilaca bili opravdani - dio istopljenog goriva je iscurio iz srca, istopio betonske podove i zidove sa kojima je došao u kontakt, ispunio bazen i prostorije ispod reaktora i kasnije ponovo očvrsnuo nakon hlađenja, u vidu lave.

Sovjetska vlada je angažovala hiljade radnika i vojnika, takozvanih likvidatora, koji su najveći dio radioaktivnih ruševina sakupili u ono što je ostalo od reaktora, a zatim, do decembra 1986., iznad njega izgradili betonski sarkofag i pod njime zapečatili ostatke reaktora i radijaciju. Najveći dio vozila i opreme koju su likvidatori koristili i dan-danas leži u černobiljskom području.

Nuklearni požar je stvorio radioaktivni oblak koji se proširio iznad cijele Evrope. Prvi nagovještaj o ogromnoj emisiji radioaktivnih materijala je došao iz Švedske, gdje su radnici u nuklearnoj elektrani Forsmark, oko 1.100 km udaljenoj od Černobilja, detektovali radioaktivne čestice na svojoj odjeći i počeli provjere sopstvenih nuklearnih elektrana.

Nakon incidenta u reaktoru broj 4, preostala tri su nastavila da rade, zbog potreba Ukrajine za električnom energijom, dok je izgradnja reaktora broj 5 i 6 obustavljena. U reaktoru broj 2 je 1991. godine izbio požar, koji nije izazvao ozbiljnije posljedice po okolinu, ali ga je oštetio toliko da njegova opravka nije bila isplativa, i on je zatvoren. Reaktor broj 1 je planirano ugašen godine 1996, prema dogovoru ukrajinske vlade i Međunarodne agencije za atomsku energiju, a iz sličnog razloga 15. decembra 2000., tadašnji ukrajinski predsjednik Leonid Kučma je na svečanoj ceremoniji lično ugasio i reaktor broj 3, i tako Černobilj, negdašnjeg proizvođača, pretvorio u potrošača energije...

<<- Riječ autora Linkovi ->>
   
comments powered by Disqus