του Δρ. Νικολάου Κ. Ευαγγελίου – χημικού, MSc, PhD
Τίτλος:
ΤΟ ΜΕΓΑΛΥΤΕΡΟ ΠΥΡΗΝΙΚΟ ΑΤΥΧΗΜΑ ΣΤΗΝ ΙΣΤΟΡΙΑ ΤΗΣ ΑΝΘΡΩΠΟΤΗΤΑΣ: CHERNOBYL 26 ΑΠΡΙΛΙΟΥ 1986 – Η ΙΣΤΟΡΙΑ
Το γνωστό πλέον με την ονομασία ατύχημα του Chernobyl συνέβη το βράδυ της 25ης προς 26η Απριλίου 1986 στη μονάδα Νο 4 του Ατομικού Σταθμού Ηλεκτροπαραγωγής στο Chernobyl της Σοβιετικής τότε Ουκρανίας. Το ατύχημα καθήλωσε για 15 μέρες ολόκληρη την ανθρωπότητα και διαδραματίζει από τότε καθοριστικό ρόλο στην πορεία της πυρηνικής ηλεκτροπαραγωγής. Ήταν το πρώτο στην πυρηνική ηλεκτροπαραγωγή που προκάλεσε ανθρώπινα θύματα, με συνέπεια να αναπυροδοτήσει παγκόσμιο προβληματισμό και αμφισβήτηση σχετικά με το βαθμό, τα μέτρα ασφαλείας και την αποδοχή της πυρηνικής ενέργειας.
Τεχνικά χαρακτηριστικά του αντιδραστήρα Νο 4
Ο αντιδραστήρας Νο 4 κατασκευάστηκε το 1983 είναι τύπου RBMK, χρησιμοποιεί επιβραδυντή γραφίτη και είναι τύπου διαύλων πίεσης, ενώ η ράβδος καυσίμου ψύχεται με ελαφρύ νερό. Το βασικό τεχνικό χαρακτηριστικό του αντιδραστήρα RBMK που ενδιαφέρει για μια όσο το δυνατό πιο απλή περιγραφή και κατανόηση του ατυχήματος είναι η αστάθεια που τον χαρακτηρίζει. Όταν ο αντιδραστήρας λειτουργεί σε πλήρη ισχύ (3200 MW) χαρακτηρίζεται από αρνητική αντιδραστικότητα. Αν δηλαδή αυξηθεί λίγο η ισχύς του, τότε τα φαινόμενα που συμβαίνουν είναι τέτοια που τείνουν να ελαττώνουν το ρυθμό σχάσεων. Σε χαμηλά όμως επίπεδα ισχύος (μικρότερα από 20 % της πλήρους ισχύος) ο αντιδραστήρας παρουσιάζει θετική αντιδραστικότητα. Αυτό σημαίνει ότι αν για κάποιο λόγο αυξηθεί για λίγο ο βαθμός ατμοποίησης του νερού ψύξης, τότε αυξάνεται ο ρυθμός σχάσεων και άρα η ισχύς του. Για να αντισταθμιστεί η αστάθεια, ο αντιδραστήρας είναι εφοδιασμένος με ένα πολύπλοκο σύστημα ελέγχου και διακοπής λειτουργίας. Ωστόσο, οι κανονισμοί ασφαλείας για τον RBMK απαγορεύουν τη λειτουργία σε χαμηλά επίπεδα ισχύος.
Ένα δεύτερο βασικό χαρακτηριστικό του RBMK που σχετίζεται με το ατύχημα είναι η ύπαρξη περιορισμένου περιβλήματος. Ο RBMK δεν περικλείει στο περίβλημα την καρδιά του (συγκεκριμένα το πάνω μέρος της καρδιάς). Το γεγονός αυτό βοηθά στην εύκολη πρόσβαση στους διαύλους πίεσης, στους οποίους ανανεώνεται το καύσιμο (αλλαγή της ράβδου καυσίμου) χωρίς να χρειάζεται ο αντιδραστήρας να βρίσκεται εκτός λειτουργίας. Συνεπώς, το ερώτημα είναι για ποιό λόγο αναπτύχθηκε ενας τέτοιος τύπος αντιδραστήρα με τόσο προφανή τεχνικά μειονεκτήματα. Οι λόγοι πιθανότατα είναι καθαρά τεχνικοοικονομικοί.
Αίτια και γεγονότα του ατυχήματος
Το ατύχημα οφείλεται σύμφωνα με τις εκτιμήσεις των ειδικών σε ένα συνδυασμό τεχνικών αδυναμιών του RBMK και ανθρώπινων σφαλμάτων. Το ατύχημα συνέβει κατά τη διάρκεια μιας δοκιμής ασφαλείας (ειρωνία;;;), ενώ ο αντιδραστήρας επρόκειτο να τεθεί (προγραμματισμένα) εκτός λειτουργίας για εργασίες συντήρησης. Η δοκιμή ασφαλείας στόχευε στο να δοκιμαστεί η ικανότητα του σταθμού να παράγει, για 1 λεπτό μετά τη διακοπή, ηλεκτρική ενέργεια ικανή για την τροφοδοσία των αντλιών του συστήματος ψύξης έκτακτης ανάγκης. Αν αυτό επαληθευόταν τότε θα υπήρχε σημαντικό περιθώριο ασφάλειας στο σταθμό, για τις περιπτώσεις διακοπής της σύνδεσης του σταθμού με το εξωτερικό ηλεκτρικό δίκτυο. Παρόμοια δοκιμή είχε εκτελεστεί με επιτυχία μερικούς μήνες πριν σε παρόμοια μονάδα RBMK.
Ο σχεδιασμός του πειράματος προέβλεπε ελάττωση της ισχύος σε επίπεδο 22 % έως 32 % της πλήρους ισχύος του RBMK (περιοχή που χαρακτηρίζεται από αρνητική αντιδραστικότητα) και απότομη διακοπή των στροβίλων. Οι χειριστές όμως δεν πέτυχαν την ελάττωση αυτή, λόγω μη συγχρονισμού των χειροκίνητων με τις αυτόματες ράβδους ελέγχου, με αποτέλεσμα η ισχύς να πέσει στο 1 %. Στην προσπάθεια τους να αποφύγουν την πλήρη διακοπή λειτουργίας προκάλεσαν πλήρη έξοδο όλων των ράβδων ελέγχου από την καρδιά του αντιδραστήρα, σταθεροποιώντας την ισχύ στο 7 %. Για να το πετύχουν αυτό έκαναν κάτι που αντενδείκνυται στους όρους λειτουργίας του RBMK. Αποσύνδεσαν μια σειρά από συστήματα ασφαλείας, συμπεριλαμβανομένου και του συστήματος ψύξης έκτακτης ανάγκης και ορισμένων συστημάτων αυτόματης διακοπής λειτουργίας του αντιδραστήρα.
Το γιατί οι χειριστές αποφάσισαν να εκτελέσουν το πείραμα ενώ ο αντιραστήρας βρισκόταν σε ισχύ 7 %, με τις ράβδους ελέγχου εκτός της καρδιάς και με όλα τα συστήματα ασφαλείας απενεργοποιημένα δεν έχει ξεκαθαριστεί. Μόνο υποθέσεις μπορούν να γίνουν. Εάν το πείραμα δεν ολοκληρωνόταν και ο αντιδραστήρα ετίθετο εκτός λειτουργίας θα χρειαζόταν αρκετός χρόνος μέχρι να γίνει επανεκκίνηση του αντιδραστήρα (χρονοβόρα διαδικασία). Ας σημειωθεί ότι μεσολαβούσε Σαββατοκύριακο και Πρωτομαγιά.
Ανεξάρτητα από τους λόγους που οδήγησαν τους χειριστές στο να ενεργήσουν έτσι (παραβιάζοντας τους κανονισμούς ασφαλείας και τις προδιαγραφές της δοκιμής), γεγονός είναι ότι διέκοψαν τη λειτουργία των στροβίλων, ενώ η ισχύς ήταν στο 7 %. Η διακοπή των στροβίλων θα προκαλούσε την άμεση λειτουργία του συστήματος ελέγχου και διακοπής λειτουργίας και την άμεση είσοδο των ράβδων ελέγχου στην καρδιά του αντιδραστήρα. Όμως τα συστήματα αυτά ήταν ήδη απενεργοποιημένα για να σταθεροποιηθεί η ισχύς του αντιδραστήρα στο 7 %.
Τα φαινόμενα που ακολούθησαν ήταν ραγδαία. Λόγω αστάθειας και θετικής αντιδραστικότητας η ισχύς αυξήθηκε πολύ σε απειροελάχιστο χρόνο. Οι χειριστές προσπάθησαν να εισάγουν χειροκίνητα τις ράβδους ελέγχου, αλλά η σχετικά αργή είσοδος τους στην καρδιά προκάλεσε αύξηση της ισχύος ίσως και 500 φορές περισσότερο από τη μέγιστη ονομαστική ισχύ του αντιδραστήρα! Το νερό στους διαύλους ψύξης εξατμίστηκε αμέσως (σε λιγότερο από ένα δευτερόλεπτο) και η τρομερή πίεση που δημιουργήθηκε κυριολεκτικά διέλυσε τους 1000 τόνους μπετόν και χάλυβα, που αποτελούσαν τις διάφορες κατασκευές πάνω από την καρδιά του αντιδραστήρα και φυσικά και την οροφή του κτιρίου που τον περιέβαλε, ελευθερώνοντας αέρια και στερεά ραδιενεργά προϊόντα σχάσης. Τεμάχια του καυσίμου ήλθαν σε επαφή με το γραφίτη, ο οποίος ανεφλέγει αμέσως προκαλώντας μεγάλης έκτασης πυρκαγιά η οποία απείλησε και τη μονάδα Νο 3. Η πυρκαγιά τέθηκε υπο έλεγχο και κατασβέστηκε στις 5.00 της 26ης Απριλίου χάρη στις άμεσες και ηρωικές προσπάθειες πυροσβεστικών μονάδων που έσπευσαν από γειτονικές πόλεις.
Ραδιενεργά προϊόντα σχάσης εξακολούθησαν να εκλύονται στην ατμόσφαιρα μέχρι τις 5 Μαΐου, εννέα μέρες μετά το ατύχημα. Η έκλυση των προϊόντων σχάσης οφειλόταν στην καύση του γραφίτη, ο οποίος παρέμενε σε υψηλή θερμοκρασία, λόγω της ραδιενεργού μετάπτωσης των προϊόντων αυτών. Μεγάλες ποσότητες Βορίου, δολομίτη, άμμου, χώματος και μολύβδου ερρίφθησαν από ελικόπτερα στον αντιδραστήρα για να σταματήσει η έκλυση ραδιονουκλιδίων. 5000 τόνοι υλικών τοποθετήθηκαν, από τους οποίους οι 2400 ήταν μολύβι. Την 1η Μαΐου 1988 η έκλυση ραδιονουκλιδίων αυξήθηκε, γιατί τα υλικά που τοποθετήθηκαν στον αντιδραστήρα αποτέλεσαν ένα είδος θερμικής μόνωσης για το πυρηνικό υλικό, με αποτέλεσμα αυτό να αναθερμανθεί. Η αρχική φάση του χειρότερου ατυχήματος των ειρηνικών εφαρμογών της πυρηνικής ενέργειας είχε τελειώσει.
Όταν τα επίπεδα ραδιενεργού ακτινοβολίας ελαττώθηκαν τοποθετήθηκε μόνιμη σαρκοφάγος από τσιμέντο και ατσάλι στην κατεστραμένη μονάδα, ώστε να εξασφαλιστεί περεταίρω διαφυγή της εναπομείνουσας ραδιενέργειας. Η ενταφίαση της μονάδας Νο 4 επέτρεψε στους εργαζόμενους στις υπόλοιπες μονάδες να επιστρέψουν στις δουλειές τους. Ωστόσο, μέχρι σήμερα, το 97 % των ραδιενεργών προϊόντων παραμένουν εντός της σαρκοφάγου. Σήμερα, και οι 4 μονάδες του Chernobyl έχουν παροπλιστεί. Ωστόσο, παραμένει άγνωστο τι θα γίνει σχετικά με τη διαχείριση των πυρηνικών καταλοίπων του σταθμού.
Από το «Εμείς και η Ραδιενέργεια».
Τίτλος:
ΤΟ ΜΕΓΑΛΥΤΕΡΟ ΠΥΡΗΝΙΚΟ ΑΤΥΧΗΜΑ ΣΤΗΝ ΙΣΤΟΡΙΑ ΤΗΣ ΑΝΘΡΩΠΟΤΗΤΑΣ: CHERNOBYL 26 ΑΠΡΙΛΙΟΥ 1986 – Η ΙΣΤΟΡΙΑ
Το γνωστό πλέον με την ονομασία ατύχημα του Chernobyl συνέβη το βράδυ της 25ης προς 26η Απριλίου 1986 στη μονάδα Νο 4 του Ατομικού Σταθμού Ηλεκτροπαραγωγής στο Chernobyl της Σοβιετικής τότε Ουκρανίας. Το ατύχημα καθήλωσε για 15 μέρες ολόκληρη την ανθρωπότητα και διαδραματίζει από τότε καθοριστικό ρόλο στην πορεία της πυρηνικής ηλεκτροπαραγωγής. Ήταν το πρώτο στην πυρηνική ηλεκτροπαραγωγή που προκάλεσε ανθρώπινα θύματα, με συνέπεια να αναπυροδοτήσει παγκόσμιο προβληματισμό και αμφισβήτηση σχετικά με το βαθμό, τα μέτρα ασφαλείας και την αποδοχή της πυρηνικής ενέργειας.
Τεχνικά χαρακτηριστικά του αντιδραστήρα Νο 4
Ο αντιδραστήρας Νο 4 κατασκευάστηκε το 1983 είναι τύπου RBMK, χρησιμοποιεί επιβραδυντή γραφίτη και είναι τύπου διαύλων πίεσης, ενώ η ράβδος καυσίμου ψύχεται με ελαφρύ νερό. Το βασικό τεχνικό χαρακτηριστικό του αντιδραστήρα RBMK που ενδιαφέρει για μια όσο το δυνατό πιο απλή περιγραφή και κατανόηση του ατυχήματος είναι η αστάθεια που τον χαρακτηρίζει. Όταν ο αντιδραστήρας λειτουργεί σε πλήρη ισχύ (3200 MW) χαρακτηρίζεται από αρνητική αντιδραστικότητα. Αν δηλαδή αυξηθεί λίγο η ισχύς του, τότε τα φαινόμενα που συμβαίνουν είναι τέτοια που τείνουν να ελαττώνουν το ρυθμό σχάσεων. Σε χαμηλά όμως επίπεδα ισχύος (μικρότερα από 20 % της πλήρους ισχύος) ο αντιδραστήρας παρουσιάζει θετική αντιδραστικότητα. Αυτό σημαίνει ότι αν για κάποιο λόγο αυξηθεί για λίγο ο βαθμός ατμοποίησης του νερού ψύξης, τότε αυξάνεται ο ρυθμός σχάσεων και άρα η ισχύς του. Για να αντισταθμιστεί η αστάθεια, ο αντιδραστήρας είναι εφοδιασμένος με ένα πολύπλοκο σύστημα ελέγχου και διακοπής λειτουργίας. Ωστόσο, οι κανονισμοί ασφαλείας για τον RBMK απαγορεύουν τη λειτουργία σε χαμηλά επίπεδα ισχύος.
Ένα δεύτερο βασικό χαρακτηριστικό του RBMK που σχετίζεται με το ατύχημα είναι η ύπαρξη περιορισμένου περιβλήματος. Ο RBMK δεν περικλείει στο περίβλημα την καρδιά του (συγκεκριμένα το πάνω μέρος της καρδιάς). Το γεγονός αυτό βοηθά στην εύκολη πρόσβαση στους διαύλους πίεσης, στους οποίους ανανεώνεται το καύσιμο (αλλαγή της ράβδου καυσίμου) χωρίς να χρειάζεται ο αντιδραστήρας να βρίσκεται εκτός λειτουργίας. Συνεπώς, το ερώτημα είναι για ποιό λόγο αναπτύχθηκε ενας τέτοιος τύπος αντιδραστήρα με τόσο προφανή τεχνικά μειονεκτήματα. Οι λόγοι πιθανότατα είναι καθαρά τεχνικοοικονομικοί.
Αίτια και γεγονότα του ατυχήματος
Το ατύχημα οφείλεται σύμφωνα με τις εκτιμήσεις των ειδικών σε ένα συνδυασμό τεχνικών αδυναμιών του RBMK και ανθρώπινων σφαλμάτων. Το ατύχημα συνέβει κατά τη διάρκεια μιας δοκιμής ασφαλείας (ειρωνία;;;), ενώ ο αντιδραστήρας επρόκειτο να τεθεί (προγραμματισμένα) εκτός λειτουργίας για εργασίες συντήρησης. Η δοκιμή ασφαλείας στόχευε στο να δοκιμαστεί η ικανότητα του σταθμού να παράγει, για 1 λεπτό μετά τη διακοπή, ηλεκτρική ενέργεια ικανή για την τροφοδοσία των αντλιών του συστήματος ψύξης έκτακτης ανάγκης. Αν αυτό επαληθευόταν τότε θα υπήρχε σημαντικό περιθώριο ασφάλειας στο σταθμό, για τις περιπτώσεις διακοπής της σύνδεσης του σταθμού με το εξωτερικό ηλεκτρικό δίκτυο. Παρόμοια δοκιμή είχε εκτελεστεί με επιτυχία μερικούς μήνες πριν σε παρόμοια μονάδα RBMK.
Ο σχεδιασμός του πειράματος προέβλεπε ελάττωση της ισχύος σε επίπεδο 22 % έως 32 % της πλήρους ισχύος του RBMK (περιοχή που χαρακτηρίζεται από αρνητική αντιδραστικότητα) και απότομη διακοπή των στροβίλων. Οι χειριστές όμως δεν πέτυχαν την ελάττωση αυτή, λόγω μη συγχρονισμού των χειροκίνητων με τις αυτόματες ράβδους ελέγχου, με αποτέλεσμα η ισχύς να πέσει στο 1 %. Στην προσπάθεια τους να αποφύγουν την πλήρη διακοπή λειτουργίας προκάλεσαν πλήρη έξοδο όλων των ράβδων ελέγχου από την καρδιά του αντιδραστήρα, σταθεροποιώντας την ισχύ στο 7 %. Για να το πετύχουν αυτό έκαναν κάτι που αντενδείκνυται στους όρους λειτουργίας του RBMK. Αποσύνδεσαν μια σειρά από συστήματα ασφαλείας, συμπεριλαμβανομένου και του συστήματος ψύξης έκτακτης ανάγκης και ορισμένων συστημάτων αυτόματης διακοπής λειτουργίας του αντιδραστήρα.
Το γιατί οι χειριστές αποφάσισαν να εκτελέσουν το πείραμα ενώ ο αντιραστήρας βρισκόταν σε ισχύ 7 %, με τις ράβδους ελέγχου εκτός της καρδιάς και με όλα τα συστήματα ασφαλείας απενεργοποιημένα δεν έχει ξεκαθαριστεί. Μόνο υποθέσεις μπορούν να γίνουν. Εάν το πείραμα δεν ολοκληρωνόταν και ο αντιδραστήρα ετίθετο εκτός λειτουργίας θα χρειαζόταν αρκετός χρόνος μέχρι να γίνει επανεκκίνηση του αντιδραστήρα (χρονοβόρα διαδικασία). Ας σημειωθεί ότι μεσολαβούσε Σαββατοκύριακο και Πρωτομαγιά.
Ανεξάρτητα από τους λόγους που οδήγησαν τους χειριστές στο να ενεργήσουν έτσι (παραβιάζοντας τους κανονισμούς ασφαλείας και τις προδιαγραφές της δοκιμής), γεγονός είναι ότι διέκοψαν τη λειτουργία των στροβίλων, ενώ η ισχύς ήταν στο 7 %. Η διακοπή των στροβίλων θα προκαλούσε την άμεση λειτουργία του συστήματος ελέγχου και διακοπής λειτουργίας και την άμεση είσοδο των ράβδων ελέγχου στην καρδιά του αντιδραστήρα. Όμως τα συστήματα αυτά ήταν ήδη απενεργοποιημένα για να σταθεροποιηθεί η ισχύς του αντιδραστήρα στο 7 %.
Τα φαινόμενα που ακολούθησαν ήταν ραγδαία. Λόγω αστάθειας και θετικής αντιδραστικότητας η ισχύς αυξήθηκε πολύ σε απειροελάχιστο χρόνο. Οι χειριστές προσπάθησαν να εισάγουν χειροκίνητα τις ράβδους ελέγχου, αλλά η σχετικά αργή είσοδος τους στην καρδιά προκάλεσε αύξηση της ισχύος ίσως και 500 φορές περισσότερο από τη μέγιστη ονομαστική ισχύ του αντιδραστήρα! Το νερό στους διαύλους ψύξης εξατμίστηκε αμέσως (σε λιγότερο από ένα δευτερόλεπτο) και η τρομερή πίεση που δημιουργήθηκε κυριολεκτικά διέλυσε τους 1000 τόνους μπετόν και χάλυβα, που αποτελούσαν τις διάφορες κατασκευές πάνω από την καρδιά του αντιδραστήρα και φυσικά και την οροφή του κτιρίου που τον περιέβαλε, ελευθερώνοντας αέρια και στερεά ραδιενεργά προϊόντα σχάσης. Τεμάχια του καυσίμου ήλθαν σε επαφή με το γραφίτη, ο οποίος ανεφλέγει αμέσως προκαλώντας μεγάλης έκτασης πυρκαγιά η οποία απείλησε και τη μονάδα Νο 3. Η πυρκαγιά τέθηκε υπο έλεγχο και κατασβέστηκε στις 5.00 της 26ης Απριλίου χάρη στις άμεσες και ηρωικές προσπάθειες πυροσβεστικών μονάδων που έσπευσαν από γειτονικές πόλεις.
Ραδιενεργά προϊόντα σχάσης εξακολούθησαν να εκλύονται στην ατμόσφαιρα μέχρι τις 5 Μαΐου, εννέα μέρες μετά το ατύχημα. Η έκλυση των προϊόντων σχάσης οφειλόταν στην καύση του γραφίτη, ο οποίος παρέμενε σε υψηλή θερμοκρασία, λόγω της ραδιενεργού μετάπτωσης των προϊόντων αυτών. Μεγάλες ποσότητες Βορίου, δολομίτη, άμμου, χώματος και μολύβδου ερρίφθησαν από ελικόπτερα στον αντιδραστήρα για να σταματήσει η έκλυση ραδιονουκλιδίων. 5000 τόνοι υλικών τοποθετήθηκαν, από τους οποίους οι 2400 ήταν μολύβι. Την 1η Μαΐου 1988 η έκλυση ραδιονουκλιδίων αυξήθηκε, γιατί τα υλικά που τοποθετήθηκαν στον αντιδραστήρα αποτέλεσαν ένα είδος θερμικής μόνωσης για το πυρηνικό υλικό, με αποτέλεσμα αυτό να αναθερμανθεί. Η αρχική φάση του χειρότερου ατυχήματος των ειρηνικών εφαρμογών της πυρηνικής ενέργειας είχε τελειώσει.
Όταν τα επίπεδα ραδιενεργού ακτινοβολίας ελαττώθηκαν τοποθετήθηκε μόνιμη σαρκοφάγος από τσιμέντο και ατσάλι στην κατεστραμένη μονάδα, ώστε να εξασφαλιστεί περεταίρω διαφυγή της εναπομείνουσας ραδιενέργειας. Η ενταφίαση της μονάδας Νο 4 επέτρεψε στους εργαζόμενους στις υπόλοιπες μονάδες να επιστρέψουν στις δουλειές τους. Ωστόσο, μέχρι σήμερα, το 97 % των ραδιενεργών προϊόντων παραμένουν εντός της σαρκοφάγου. Σήμερα, και οι 4 μονάδες του Chernobyl έχουν παροπλιστεί. Ωστόσο, παραμένει άγνωστο τι θα γίνει σχετικά με τη διαχείριση των πυρηνικών καταλοίπων του σταθμού.
Από το «Εμείς και η Ραδιενέργεια».
Δεν υπάρχουν σχόλια:
Δημοσίευση σχολίου