35 години след трагедията в Чернобил - втора част

В първата част се спряхме на някои неособено известни подробности от случилото се в Чернобил, както и върху редица технически детайли относно работата на ядрените реактори тип РБМК. Да продължим с още подробности, с реакторите CANDU (Canada Deuterium Uranium) и аварията в АЕЦ Фукушима.

Законът на Мърфи

Когато е било планирано да се изключи четвъртия енергоблок на чернобилската АЕЦ за осъществяване на необходимото техническо обслужване, е взето решение да се проведе експеримент с турбогенератора, заради което е била изключена системата за безопасност САОР. Но малко преди да започне планирания експеримент висшето ръководство нарежда реакторът да остане в работещо състояние още 11 часа, понеже енергийната система на страната е имала нужда от електрическа енергия. Заради това неочаквано забавяне хората от дневната смяна, които са добре обучени за провеждането на този експеримент, са заменени със служителите от нощната смяна. Заради изключената система САОР се наложило ръчното регулиране на клапаните на хидравличната система на реактора.

Когато нощната смяна започва работа, хората са очаквали, че ще работят със спрян и изстиващ ядрен реактор, но внезапно научават, че въпросният експеримент трябва да проведат именно те. Това означава, че мощността на ядрения реактор е трябвало бързо да се намали и от пълна мощност да се премине към 700 мегавата (топлинни), а след това да се прекрати подаването на пара към турбината.

Ядрените реактори тип РБМК са добре известни със своята характерна особеност, че работят изключително нестабилно и са сложни за управление при ниски нива на мощността. Като се вземе предвид положителния паров коефициент на реактивността, несъвършената конструкция на управляващите стълбове и образуването на ксенон-135 като страничен продукт, който поглъща много неутрони, мощността на реактора пада под 100 мегавата. Операторите виждат това, и започват бързо да махат все повече и повече управляващи стълбове, включително и стълбовете от автоматичната система за управление, като по този начин се опитват да увеличат реактивността на реактора. Но все пак това е дало възможност на реактивността бавно да нарасне и да се стигне до такива нива, които са близко до зададените за провеждането на този експеримент.

Потокът охладителна течност в ядрото на реактора е засилен, за да може да се получи по-голямо количество пара, но това е понижило реактивността на РБМК. За да се повиши реактивността на ядрения реактор са спрени двете помпи за работа с охлаждащата течност. В подобна ситуация, когато на практика всички управляващи стълбове са извадени от реактора и когато са изключени всички системи за осигуряване на безопасна работа, експериментът е прекратен, въпреки че спадът на мощността, която генерира вече забавеният реактор, е довел до намаляване на налягането на водата, охлаждаща реактора. Тогава се взима решение да се използва системата за аварийно изключване на ядрения реактор, което трябва да доведе до бързото връщане на управляващите стълбове в реактора, които биха спрели неговата работа.

Спускането на тези стълбове е намалило количеството на водата, а графитът в техните краища е довел до повишаване реактивността на реактора. Следва рязък ръст на реактивността, но само в долната част на РБМК, като по този начин топлинната мощност на реактора скача до 30 000 мегавата при проектантска мощност 3000 мегавата. Водата, охлаждаща реактора, моментално започва да кипи, циркониевата обвивка на топлинните стълбове се разтопява, след което влиза в реакция с парата, като в резултат от тази реакция се отделя водород.

За причина за първия взрив се счита прегрятата пара, която изхвърля капака на реактора и поврежда покрива на зданието. След няколко секунди следва втори взрив, като най-вероятно се е взривила сместа на водорода с кислород, но именно той разрушава ядрото на реактора и прекратява верижната ядрена реакция. Всичко, което остава от реактор №4 са разхвърляните навсякъде радиоактивни фрагменти на ядрото на ядрения реактор плюс разтопен кориум - подобно на лава вещество, съставено от компонентите на разтопената активна зона на ядрения реактор, която изтича в мазетата на зданието на реактора. В същото време започва да гори графита, а във въздуха се издига стълб от радиоактивен дим, който е и причината Швеция да открие следи от радиационно заразяване.

Краят на РБМК епохата

В наши дни все още работят девет реактора тип РБМК, като всичките се намират в Русия. Останалите три реактора от чернобилската АЕЦ са спрени окончателно. Сега работещите реактори РБМК са значително усъвършенствани, като е взета предвид информацията от трагедията в Чернобил. Направени са следните подобрения:

• Използва се гориво с по-обогатен уран, което дава възможност да бъде компенсирано наличието на допълнително добавените управляващи стълбове
• Използва се по-голям брой абсорбатори на неутрони, които стабилизират работата на реактора при ниски нива на мощност
• Ускорена е работата на системата за аварийно изключване на реактора, на която сега са достатъчни 12 секунди вместо предишните 18
• Значително са ограничени възможностите за изключване на системите за безопасност

Ядрените реактори тип РБМК са значително усъвършенствани, но категорично не се харесват на хората. Вместо тях постепенно започва използването на реакторите тип ВВЕР-1200 от трето поколение. В тези реактори обикновената вода се използва за забавянето на неутроните, за охлаждането на реактора, както и за поглъщане на неутроните. Тези реактори съответстват на международните стандарти на безопасност и постепенно ще заменят всички РБМК.

Културата на безопасност

Интересно противопоставяне на РБМК идеята са принципите, на базата на които са изградени реакторите CANDU (Canada Deuterium Uranium), които се произвеждат в Канада и използват тежка вода. Тези реактори привличат толкова малко внимание към себе си, че обикновените хора, които не са жители на Канада, обикновено не знаят че тази страна има атомна промишленост и че Канада изнася своите реактори в много държави.

Характерна черта на реакторите CANDU е, че в тях се използва природен уран и че те също имат положителен паров коефициент на реактивността. Но въпреки това, активните и пасивните системи за защита на тези реактори изцяло предотвратяват възможните грешки на персонала, които са допуснати в Чернобил. Но все пак, канадските реактори също си имат своите недостатъци и в АЕЦ-а на Three Mile Island Accident се случват почти същите събития като в Чернобил.

Подобни са причините за голямата трагедия в японската АЕЦ Фукушима-1 от 2011 година, като Националният Парламент на Япония публикува специален отчет по този повод. Ниското ниво на културата на безопасност и нечуваната корупция, която достига чак до най-високите правителствени кръгове води до това, че системата за безопасност на японската атомна централа не се е поддържала в актуално състояние. И още, японската АЕЦ не е съответствала на стандартите за устойчивост към земетресения. Нещо повече, тя не е била модернизирана в съответствие с рекомендациите на американските регулаторни организации.

Въпреки всичко казано дотук, произшествията в атомните централи са изключително редки, а атомната енергия се счита за един от най-безопасните начини за генериране на чиста електроенергия. Безпокойство предизвиква само ниската култура на безопасност, която е характерна не само за атомната промишленост. Ситуации от подобен род възникват и в редица други сфери, за което красноречиво говорят случилото се в Бопал, както и някои други техногенни катастрофи.