Съветският ядрен реактор РБМК: 35 години след трагедията в Чернобил

Преди 35 години в АЕЦ Форсмарк Швеция се задейства системата за ранно предупреждение от възникването на радиационна опасност. След направеното разследване става ясно, че източникът на радиация не е шведската атомна централа, а нещо, което се намира извън пределите на страната. Като се вземе предвид направлението на духащите по това време ветрове става ясно, че радиацията идва от съветска територия. Съветското правителство, след няколко политически увъртания признава, че източникът на радиационно заразяване е чернобилската атомна електроцентрала, където е станало сериозно произшествие.

Причините за тази ужасна катастрофа са най-внимателно изследвани и анализирани, и към днешен ден ние вече много добре знаем какво точно се е случило. Може би това е най-важният урок, който човечеството получи след произшествието в чернобилската АЕЦ. Поуката е, че като причина не могат да бъдат взети недостатъците на конкретния ядрен реактор или неправилните действия на персонала в залата на управление на АЕЦ. Причината дори не е и в действащият тогава тоталитарен режим. Причината за тази трагедия от толкова голям мащаб е цяла верига от събития.

Тази версия се потвърждава и от факта, че останалите реактори от типа РБМК, включително трите други енергоблока в чернобилската АЕЦ, са работили без каквито и да било проблеми от 1986 година, а още девет реактора от този тип работят и до днес. Интересно е, че по време на проведеното международно разследване на причините за възникването на чернобилската катастрофа, в публикуваната документация непрекъснато се споменава за недостатъчното ниво на "културата на безопасност".

Анализът на обстоятелствата, поради които е създаден четвъртият енергоблок на атомната електроцентрала в Чернобил, както и неговия необичаен начин на използване, който е изключително опасен, може да даде на човечеството полезна информация за предотвратяването на други катастрофи от подобен тип. Тук е дадена историята на това, колко е важна ролята на културата на безопасността в промишлеността, където цената на произшествията се измерва с човешки животи.

Анатомия на произшествието

Две години преди аварията в чернобилската АЕЦ, през нощта на трети декември 1984 година, в Индийския град Бопал загиват над 2000 души. Именно тогава от разположения наблизо химически завод на компанията Union Carbide India Ltd във въздуха се изхвърля смъртоносно опасното вещество метил изоцианат. През следващите години умират още около хиляда души, а общият брой пострадали достига около половин милион.

Това е резервоарът E610, от който излиза смъртоносният газ

Заразените почва и подземни води около завода, който сега е изоставен, и досега са опасни, но хората продължават да живеят по тези места.

Причините за възникването на произшествието в Бопал са съвсем небрежното техническо обслужване, неработещите защитни средства, както и липсата на култура за безопасност. Всичко това взето заедно е дало възможност през повредените клапани да проникне вода, която при взаимодействието с метил изоцианата задейства екзотермична реакция, при която се образува смъртоносен газ. Американската компания, която е собственик на този завод (сега вече тя се нарича The Dow Chemical Company) не е изчистила мястото на аварията след затварянето на завода през 1986 година и сега тази задача е възложена на местните власти.

Случилото се през 1986 година в Чернобил много прилича на произшествието в Бопал. До голяма степен това отново се дължи на ниското ниво на културата на безопасност. Всичко започва още при фазата на проектиране на реактора РБМК, когато заради икономии е решено да се използва природен уран, а не обогатен уран-235. Това означава, че се налага увеличаване размерите на реактора, което е довело до вземане на решение за това, че в конструкцията на този реактор не е необходимо да има корпус, какъвто имат всички атомни реактори от друг тип, като например ВВЕР. В този случай корпусът или покритието на РБМК би било твърде голямо и твърде скъпо.

Реакторите РБМК разполагат с многобройни системи за осигуряване на безопасността, включително независими един от друг контури за тяхното охлаждане, които са част от системата за спешно охлаждане на реактора (САОР) и системата за аварийно изключване на реактора (SCRAM). Само че операторите от командния блок на АЕЦ-а могат по свои съображения да изключат всичките тези защитни системи. В крайна сметка, това което е трябвало да бъде съвсем елементарно тестване на турбогенератора на празен ход, при което се предвижда използването на кинетичната енергия, натрупана във въртящия се ротор за остатъчна генериране на електрическа енергия, която се използва за захранване на циркулационните помпи на атомния реактор, се превръща в една ужасна катастрофа.

Игрите с реактивността на реактора

Всеки реактор с водно охлаждане, при който се използва обикновена вода, има два основни параметъра, които дават възможност да се разбере в какъв режим работи ядреният реактор - в нормален, или се отклонява нагоре или надолу. Това има пряко отношение към реактивността на реактора - тоест, към количеството неутрони с точно определена скорост (температурата на неутроните), които са налични в определен момент от време в неутронното сечение на използваното в този ядрен реактор гориво.

Когато се използва уран-235 са необходими така наречените топлинни неутрони, но по време на верижната ядрена реакция се създават голям брой много по-бързи неутрони, които така се и наричат - бързи неутрони. Бързите неутрони могат да бъдат забавени до състояние на топлинни неутрони чрез използването на неутрони модератори, които забавят тяхната скорост. Това повишава реактивността на реактора. За намаляването на тази реактивност се използват неутрони абсорбатори, които поглъщат известно количество неутрони и са във вид на стълбове от борен карбид, които се намират във водата около реактора.

При повечето ядрени реактори с водно охлаждане обикновената вода се използва и за забавянето на неутроните, както и за тяхното поглъщане. А това означава, че ако реактивността на реактора започне да нараства, започва да нараства и скоростта на кипване на водата, а това увеличава количеството на парата. Появата на пара означава влошаване възможностите за забавяне на неутроните, а това от своя страна води до намаляването на броя на наличните топлинни неутрони. По този начин се образува верига на отрицателна обратна връзка, която е прието да се нарича парен коефициент на реактивност.

Въпросният ядрен ректор РБМК от второ поколение има много общо с прототипа на същия реактор от първо поколениe, забавянето на неутроните в който се осъществява с помощта на графит. В РБМК графитът също се използва за забавяне на неутроните и въпреки че там той е използван по такъв начин, че дава възможност за използването на природен уран, това означава още, че РБМК работи с положителен паров коефициент на реактивност. Тоест, когато водата във водния кръг за охлаждане на реактора започва да кипи, в нея се образуват мехурчета и нейните свойства за поглъщане на неутрони значително се влошават. А когато имаме голям брой бързи неутрони, които от нищо не се забавят, се създава възможност за възникването на безконтролна ядрена реакция.

Тази характерна особеност на тези ядрени реактори е била приета за приемлива, понеже е давала възможност на реакторите от тип РБМК да отдават топлинна мощност, която значително превишава мощността на западните реактори от това време. Предполагало се е, че добре обученият персонал няма да има проблеми с управляването на един РБМК ядрен реактор.

Но както вече многократно бе доказано, дори и при потъването на Титаник, мениджърите и маркетолозите на практика винаги надделяват над инженерите и специалистите. Всяко едно произшествие, което би могло да се избегне с помощта на правилно техническо обслужване и много добре обучен персонал, става неизбежно при липсата на съответната култура на безопасност.