Rys faktyczny

Z faktycznym zarysem katastrofy poradziła sobie całkiem nieźle Wikipedia, z której będą pochodzić poniższe opisy. Do dnia dzisiejszego istnieje wiele wersji tych wydarzeń i wiele dyskusyjnych elementów.

Po wybuchu

Przyczyny:
Przyczynami technicznymi katastrofy były błędy konstrukcyjne reaktora polegające na wzroście jego reaktywności w wyniku wrzenia wody w reaktorze oraz w trakcie wprowadzania prętów kontrolnych do reaktora, wywołanym ich błędną konstrukcją. Przyczyny organizacyjne i proceduralne określono jako ogólny brak kultury bezpieczeństwa w ZSRR, polegający na braku przedkładania zasad bezpieczeństwa nad innymi celami. W szczególności brak niezależnego nadzoru bezpieczeństwa jądrowego, brak analiz bezpieczeństwa, brak udziału w eksperymencie specjalistów od bezpieczeństwa jądrowego.

Dwa miesiące po wybuchu.

Eksperyment:
Konieczność przeprowadzenia eksperymentu wynikła ze zmian w projekcie, które zostały wdrożone, ale nie zostały wcześniej przetestowane. Część energii elektrycznej wytwarzanej przez każdy blok energetyczny była zużywana na potrzeby własne tego bloku (zasilanie pomp wody chłodzącej, systemów kontrolnych itp.). Gdyby doszło do konieczności wyłączenia reaktora, energia byłaby zapewniana początkowo przez awaryjne agregaty prądotwórcze, a potem z zewnątrz (inne bloki lub elektrownie). Podczas budowy elektrowni okazało się, że awaryjne agregaty prądotwórcze uzyskują wystarczającą moc dopiero po 60 sekundach od ich włączenia, a turbogenerator po wyłączeniu reaktora dzięki sile rozpędu jest w stanie zapewniać wystarczającą moc zaledwie przez 15 sekund (później napięcie spadało poniżej wartości minimalnej wymaganej przez zasilane systemy).

Oznaczało to, że przez 45 sekund systemy kontrolne i bezpieczeństwa reaktora nie byłyby zasilane. W związku z tym istniały dwie możliwości: zastosowanie agregatów prądotwórczych o krótszym czasie rozruchu albo przerobienie turbogeneratorów. Wybrane zostało to drugie rozwiązanie, zmodyfikowano układ wzbudzenia tak, że turbogenerator miał dłużej (przez 60 sekund) utrzymywać napięcie na minimalnym poziomie, wcześniejsze testy tego układu nie przyniosły pozytywnych rezultatów. W czasie prób technicznych przed odbiorem wykonano podobny eksperyment, który wykrył problem z agregatami prądotwórczymi. Potem przerobiono turbogeneratory, ale zabrakło czasu (zbliżał się czas oficjalnego oddania reaktora do eksploatacji) na powtórzenie eksperymentu.

Po wybuchu

Przygotowanie do eksperymentu:
Reaktor miał zostać odłączony od sieci 25 kwietnia 1986 (piątek). Dzienna zmiana pracowników została uprzedzona o planowanym doświadczeniu i zapoznała się z odpowiednimi procedurami. Nad przebiegiem eksperymentu i działaniem nowego systemu regulacji napięcia czuwać miała specjalnie powołana grupa specjalistów w dziedzinie elektryczności pod nadzorem Anatolija Diatłowa (zastępcy naczelnego inżyniera ds. eksploatacji bloków energetycznych nr III i IV).

Sterownia bloku nr 4 w 1989 roku.

Zgodnie z planem eksperymentu od rana moc reaktora była stopniowo obniżana aż do poziomu 50%. Wtedy jedna z okolicznych elektrowni nieoczekiwanie przerwała produkcję energii. Aby zapobiec niedoborom elektryczności, dyspozytornia mocy w Kijowie zażądała opóźnienia wyłączenia reaktora do wieczora, kompensując popołudniowy wzrost zapotrzebowania na elektryczność.

O godzinie 23:04 z dyspozytorni mocy w Kijowie nadeszła zgoda na wyłączenie reaktora. To opóźnienie było katastrofalne w skutkach. Dzienna zmiana, zaznajomiona z procedurami, dawno już zakończyła pracę. Zmiana popołudniowa szykowała się do odejścia, a nocna, która rozpoczynała pracę o północy, miała przejąć kontrolę reaktora już w trakcie eksperymentu. Zespół ekspertów również odczuwał zmęczenie bezczynnym oczekiwaniem od rana.

Według pierwotnego planu eksperyment miał być przeprowadzony za dnia, a zadaniem nocnej zmiany byłoby jedynie czuwanie nad systemem chłodzenia wyłączonego już reaktora. Dlatego też pracownicy, którzy rozpoczęli pracę o północy, nie byli przygotowani na napotkane warunki, a przekazane im opisy procedur pełne były ręcznych poprawek i skreśleń. Szefem zmiany nocnej był Aleksander Akimow, a operatorem odpowiedzialnym za obsługę reaktora Leonid Toptunow, młody inżynier z niewielkim stażem pracy (ok. 3 miesięcy).

Początkowo rozpoczęto redukcję mocy cieplnej reaktora z nominalnej 3,2 GW do założonej 0,7–1,0 GW. Jednak po odłączeniu systemu regulacji moc reaktora spadła do 30 MW, było to wywołane nagromadzeniem się ksenonu-135 w wyniku wcześniejszego zmniejszania mocy reaktora. Ksenon-135 silnie pochłania neutrony („zatrucie ksenonowe”). Reaktor nie posiadał przyrządów kontrolnych, które pozwoliłyby wykryć ten stan reaktora. Zatrucie ksenonowe po zmniejszeniu mocy reaktora narasta jeszcze przez kilka godzin, dlatego standardowe procedury obsługi reaktorów zalecają, by po znacznym zmniejszeniu mocy reaktora, wyłączyć reaktor i odczekać około 24 godzin do ponownego uruchomienia.

Sterownia IV bloku – wrzesień 1986 rok.

Przy tak małej mocy przeprowadzenie eksperymentu było niemożliwe. Operatorzy, nieświadomi zatrucia ksenonowego, prawdopodobnie sądzili, że spadek mocy spowodowany był usterką jednego z automatycznych regulatorów. Aby zwiększyć moc reaktora, zaczęli usuwać kolejne pręty kontrolne, aż do momentu, gdy konieczne było wyłączenie automatycznych mechanizmów i ręczne przesunięcie prętów do pozycji znacznie przekraczającej przyjęte normy.

Reaktor powoli zwiększył moc do 200 MW, czyli poziomu trzykrotnie niższego niż wymagany do eksperymentu. Mimo tego nie przerwano go – na jego kontynuację nalegał Diatłow, który lekceważył zastrzeżenia operatorów (którzy nie dorównywali mu ani pozycją, ani doświadczeniem zawodowym). Zgodnie z planem 26 kwietnia (sobota) o godzinie 1:05 zwiększono obieg wody chłodzącej. Przepływ chłodziwa przekroczył górny limit o godzinie 1:16. Zwiększone chłodzenie obniżyło temperaturę rdzenia reaktora i, co za tym idzie, ilość pary wodnej. Woda w stanie ciekłym pochłania więcej neutronów niż para, w efekcie czego moc reaktora ponownie spadła. Zrekompensowano to jeszcze dalszym wysunięciem prętów kontrolnych.

W wyniku tych działań reaktor został doprowadzony do skrajnie niestabilnego stanu i pozbawiony zupełnie kontroli za pomocą służących do tego prętów. Jedynym czynnikiem hamującym pracę reaktora był wysoki poziom ksenonu w paliwie jądrowym, który będzie się zmniejszał, gdy strumień neutronów w reaktorze wzrośnie. W tej sytuacji automatyczny system bezpieczeństwa powinien wygasić reaktor, jednakże operatorzy zadecydowali o wyłączeniu tego zabezpieczenia.

Pierwszy wybuch:
O godzinie 01:23:04 rozpoczął się niedopracowany eksperyment. Załoga nie zdawała sobie sprawy z niestabilności reaktora i wyłączyła przepływ pary do turbin. Ponieważ zwalniająca turbina napędzała pompy, przepływ wody chłodzącej malał, a wytwarzanie pary wzrosło. Dodatnia reaktywność dla pary, charakterystyczna cecha reaktorów typu RBMK, spowodowała wzrost ilości rozszczepień, co podniosło temperaturę. To jeszcze bardziej zwiększyło wrzenie wody. Szybko przekroczona została moc reaktora, wzrastający strumień neutronów wypalił wydzielony wcześniej i pochłaniający neutrony ksenon. Wzrost mocy i temperatury reaktora nastąpił lawinowo.

O 01:23:40 Aleksander Akimow, kierownik zmiany bloku, próbował uruchomić procedurę AZ-5 (SCRAM), która natychmiast wygasza reaktor poprzez całkowite wsunięcie prętów kontrolnych, także tych wyjętych wcześniej. Było to działanie mające zapobiec nagłemu skokowi mocy i przegrzaniu reaktora. Uruchomienie AZ-5 mogło być odpowiedzią na nagły wzrost mocy, jednakże Diatłow pisze:

„Przed godziną 01:23:40 centralny system kontrolny (…) nie zarejestrował żadnych zmian parametrów, które usprawiedliwiałyby AZ-5. Komisja (…) zebrała i przeanalizowała dużą ilość materiału i, jak oświadczyła w raporcie, nie ustaliła przyczyny rozpoczęcia AZ-5. Nie ma też powodu, by szukać przyczyny. Reaktor po prostu miał być wyłączony na zakończenie eksperymentu”.

AZ 5 Zdjęcie: Andrzej Urbański

Mechanizm wprowadzający pręty kontrolne do rdzenia nie zadziałał. Powolne tempo wsuwania prętów (0,4 m/s, około 18–20 sekund na przebycie całej długości) było jedną z przyczyn. Jeszcze gorsze skutki wywołała wadliwa konstrukcja prętów. Ich końcówki wykonane były z grafitu. Podczas wsuwania wypychały chłodziwo, a same – będąc moderatorem – wbrew zamierzeniu przyspieszały reakcję rozszczepienia. W efekcie tego AZ-5, zamiast wygasić reaktor, spowodował nagły wzrost mocy. Późniejsze badania symulacyjne wykazały, że w tej sytuacji należało poprzestać na samym wznowieniu przepływu wody, a dopiero po ochłodzeniu reaktora, wyłączyć go (wypowiedzi Diatłowa wskazują, że się tego domyślał i dlatego nie chciał włączyć AZ-5; jednak Akimow postąpił zgodnie z obowiązującymi procedurami, natomiast Diatłow nie miał w zwyczaju objaśniać motywów swoich działań, a tylko oczekiwał od podwładnych ślepego posłuszeństwa).

Przegrzanie rdzenia sprawiło, że kanały paliwowe popękały, blokując pręty kontrolne. W ciągu trzech sekund moc reaktora wzrosła do 530 MW. O godzinie 01:23:47, w siedem sekund po rozpoczęciu AZ-5, moc cieplna osiągnęła 30 GW, niemal dziesięciokrotnie przekraczając normalny poziom. Gwałtowny wzrost ciśnienia zniszczył kanały paliwowe i rozerwał rury z wodą chłodzącą. Paliwo zaczęło się topić i wpadać do zalegającej na dnie wody.

O godzinie 01:24, 20 sekund po rozpoczęciu AZ-5, wzrost ciśnienia znajdującej się w reaktorze pary wodnej doprowadził do pierwszej eksplozji pary wewnątrz reaktora. Kompletnie zniszczony rdzeń reaktora wszedł w kontakt z chłodziwem, co spowodowało reakcję cyrkonowych wyściółek kanałów paliwowych z wodą, która zaczęła rozkładać się z wydzielaniem wodoru, a po zniszczeniu cyrkonowych osłon bezpośrednio zetknęła się z rozżarzonym grafitem o temperaturze 3000 °C i doszło do jej termolizy z wydzielaniem mieszaniny piorunującej (wodór i tlen w stosunku 2:1).

https://www.ncbj.gov.pl/

Drugi wybuch:
Następnie doszło do drugiej, większej eksplozji wodoru i tlenu, która wysadziła ważącą 1200 ton pokrywę ochronną reaktora i zniszczyła budynek czwartego bloku. Eksplozja ta pozwoliła na wniknięcie powietrza do wnętrza reaktora. Spowodowało to zapłon kilku ton grafitowych bloków izolujących reaktor, które płonąc przez 9 dni, uwolniły do atmosfery najwięcej izotopów promieniotwórczych. Większość z 211 prętów kontrolujących pracę rdzenia reaktora stopiła się.

Do atmosfery dostał się radioaktywny pył. Radioaktywne cząstki wyrzucone do atmosfery wybuchem, jak i te emitowane nadal w wyniku trwającego pożaru grafitu, tworzyły pióropusz radioaktywnych drobin o wysokości 1030 m, który następnie przemieścił się w stronę miasta Prypeć. Wiatr utrzymywał jednak chmurę radioaktywnych cząstek z dala od miasta.

Kadr z serialu „Czarnobyl”

Poziom promieniowania w najbardziej dotkniętych katastrofą częściach budynku bloku nr 4 ocenia się na 5,6 R/s (0,056 Gy/s), czyli 23 kR/h (200 Gy/h). Dawka śmiertelna to około 100R, co oznacza że w niektórych miejscach niezabezpieczeni w żaden sposób pracownicy przyjęli śmiertelną dawkę promieniowania w ciągu kilku minut. Dozymetr zdolny do pomiaru promieniowania na poziomie 1000 R/s (10 Gy/s) był niedostępny z uwagi na zniszczenia, a drugi egzemplarz okazał się wadliwy. Pozostałe dozymetry działały w zakresie do 0,001 R/s (0,00001 Gy/s), przez co nieprzerwanie podawały odczyt „poza skalą”. W wyniku tego obsługa reaktora nie była świadoma jak wielką dawkę promieniowania przyjmuje.

Akcja gaśnicza i zabezpieczająca:
Wkrótce po wybuchu pożaru na miejsce przybyła straż pożarna. Pierwsza stawiła się jednostka zakładowej straży pożarnej pod komendą porucznika Władimira Prawika, który zmarł 11 maja 1986 w wyniku choroby popromiennej. Strażacy nie zostali poinformowani o niebezpieczeństwie kontaktu z radioaktywnym dymem i odpadami, a możliwe jest też, że w ogóle nie zdawali sobie sprawy, że wypadek to coś więcej niż zwykły pożar instalacji elektrycznych. „Nie wiedzieliśmy, że to reaktor. Nikt nam tego nie powiedział”.

Strażacy/Likwidatorzy przy samochodzie AL-30 Ził 131. Na drzwiach pojazdu widać nazwę jednostki – 11 Siewierodonieck (obecnie miasto na Ukrainie, w obwodzie ługańskim), przybliżona odległość do strefy Czarnobylskiej ok. 880 km.

Jeśli ktoś szczególnie interesuje się tematyką pożarnictwa i Straży Pożarnej w kontekście katastrofy w Czarnobylu to zdecydowanie polecam ten profil:
Straż Pożarna Czarnobyl

Grigorij Chmiel, kierowca jednego z wozów pożarniczych, relacjonuje później:

Przyjechaliśmy za 10 czy 15 druga w nocy… Widzieliśmy porozrzucany wokoło grafit. „Czy to jest grafit?” – zapytał Misza. Kopnąłem leżący na drodze kawałek, ale jeden ze strażaków podniósł go. „Jest gorący” – powiedział. Kawałki grafitu były różnych rozmiarów. Jedne wielkie, inne tak małe, że dało się je podnieść…
O promieniowaniu nie wiedzieliśmy prawie nic. Nawet ci, co pracowali tu wcześniej, nie mieli pojęcia. W pojazdach nie było wody, więc Misza napełnił zbiorniki i wycelowaliśmy strumień w górę. Potem ci chłopcy, którzy niedługo potem umarli, poszli na dach – Waszczyk Kolia, Wołodia Prawik i inni… Wspięli się po drabinie… i nie widziałem ich więcej.

Władimir Pawłowicz Prawik

Ugaszenie płonącego grafitu było bardzo trudne. Potrzeba było do tego kilku tysięcy ton piasku, borudolomitu, gliny i ołowiu zrzucanych ze śmigłowców (głównie Mi-26 i mniejszych Mi-8 – ich załogi były tylko prowizorycznie zabezpieczone przed skutkami promieniowania). Zrzucane materiały pod wpływem żaru z reaktora stapiały się razem, tworząc zwartą masę. Jak się później okazało, ołów, zastosowany w gaszeniu reaktora, pod postacią par wyrządził ogromne szkody osobom gaszącym ruiny reaktora.

Kiedy zakończono zrzucanie ładunków, nastąpił poważny kryzys. Pod grubą na metr betonową podstawą reaktora znajdowały się zbiorniki rozbryzgowe na wodę z ewentualnych wycieków. Po przedostaniu się stopionej masy do tych zbiorników mógł nastąpić kolejny wybuch, powodując jeszcze większe skażenie. Ponieważ prawdopodobieństwo takiego zdarzenia szacowano na 10–15%, przedsięwzięto akcję zapobiegawczą: ściągnięto setki wozów strażackich i beczkowozów do wypompowania wody. Mimo tej akcji w zbiorniku wciąż pozostawało kilka hektolitrów wody, więc trójka pracowników elektrowni (Walery Bezpałow – inżynier, Aleksiej Ananenko – inżynier, Borys Baranow – aparatowy) nurkując dotarła do zbiornika, by otworzyć dwa zawory główne. Wbrew opiniom i nieprawdziwym informacjom nie umarli oni na chorobę popromienną.

Starszy inżynier mechaniczny w RC-2 Aleksiej Ananienko, kierownik zmiany Boris Baranov
i SIUB TC-2 Valery Bespalov.

Po otwarciu zaworów przystąpiono do instalowania pod reaktorem agregatów chłodzących. Ponieważ w trakcie prac temperatura reaktora spadła (głównie w wyniku zasypywania go ołowiem), zamiast tego postanowiono wybudować w tym miejscu „poduszkę betonową”, aby w razie przepalenia się reaktora do wnętrza nie doszło do stopienia fundamentów i silnego skażenia terenu. Ponieważ grunt był miękki (Prypeć i Czarnobyl leżą w pobliżu mokradeł), użyto techniki stosowanej w podobnych sytuacjach do budowy metra – do ukośnych odwiertów wlewano ciekły azot (–196 °C) i doprowadzono do zamrożenia gruntu. 13 maja grupa 450 górników sprowadzonych z Tuły (ze względu na podobne warunki gruntowe) rozpoczęła kopanie tunelu o długości 150 metrów. Ukończono go po 36 dniach pracy w trzygodzinnych szychtach (w celu ograniczenia napromieniowania). Górnicy w tym czasie otrzymali dawkę 40–80 rem, w ciągu kilku kolejnych lat 170 z nich zmarło.

Po 10 dniach pierwotna, betonowa podstawa reaktora przepaliła się i radioaktywne szczątki reaktora runęły do zabezpieczonego „betonową poduszką” zbiornika, gdzie pozostają do dziś. Ich wydobycie jest obecnie technicznie niemożliwe.

W grudniu 1986 roku, po 6 miesiącach dochodzenia, przeprowadzono badania wewnątrz betonowego sarkofagu, gdzie odkryto wysoce radioaktywną substancję w pomieszczeniach poniżej reaktora. Ważąca kilkaset ton bryła została nazwana „stopą słonia” z powodu swojej pomarszczonej powierzchni. 

Stopa jest spiekiem piasku, szkła i dużych ilości radioaktywnego paliwa, które wydostało się z reaktora. Przez betonowy sufit pomieszczeń pod reaktorem przedostała się lawa roztopionych szczątków oraz wcześniej nieznana substancja krystaliczna, która została nazwana czarnobylitem.

Dodaj komentarz