Przyczyny i przebieg katastrofy.

Dnia 26 kwietnia 1986 roku miała miejsce największa katastrofa w historii energetyki jądrowej, a jednocześnie jedna z największych katastrof przemysłowych XX wieku. Katastrofa w Elektrowni Atomowej w Czarnobylu.

Na początku należy obalić pewien mit, a mianowicie w Czarnobylu nigdy nie doszło do wybuchu jądrowego!

Bezpośrednią przyczyną katastrofy były dwa wybuchy, pierwszy to wybuch pary wodnej, drugi to wybuch tzw. ”mieszanki wybuchowej”, którą tworzy wodór w kontakcie z powietrzem. Do wybuchów doszło w bloku nr 4 elektrowni. Wybuchy te były skutkiem źle przygotowanego i błędnie przeprowadzonego eksperymentu, który miał na celu poprawę bezpieczeństwa funkcjonowania reaktora.

Sześć lat przed awarią w Czarnobylu w Elektrowni Jądrowej w Kursku doszło do niebezpiecznej sytuacji, mianowicie wyłączono zewnętrzne zasilanie pomp i układów sterujących reaktorem. Ta nienormalna dla reaktora sytuacja daje się opanować ponieważ pręty regulacyjne można opuścić do rdzenia także przy odłączonych głównych silnikach, korzystając z zasilania generatorów awaryjnych.
W elektrowni czarnobylskiej owe generatory awaryjnego zasilania na pełen rozruch potrzebowały ok. 40 sekund, a ten czas wystarczał do fatalnego w skutkach przegrzania prętów paliwowych. Postawiono więc tak zmodyfikować konstrukcję turbogeneratorów aby podczas ich bezwładnościowego biegu (po nagłym zaniku zasilania) generowały one niezbędną ilość energii do czasu osiągnięcia pełnej mocy przez generatory awaryjne. Dopiero po katastrofie Walery Legasow przyznał, iż było to złe rozwiązanie, i zamiast poprawiać parametry turbogeneratorów należało zakupić nowe generatory awaryjne, które uruchamiały się w przeciągu 10-15 sekund. Takie generatory produkowano wówczas m. in. w Polsce.

Okazją do wykonania modernizacji i testów zmodernizowanych turbogeneratorów było wyłączenie w kwietniu 1986 r. reaktora Elektrowni Czarnobylskiej w celu remontu czwartego bloku elektrowni. Stworzono program doświadczenia, który jednak nie został właściwie przygotowany. Nie przewidziano żadnych specjalnych środków zabezpieczających. Eksperyment zakładał między innymi wyłączenie awaryjnego systemu chłodzenia reaktora, wobec czego reaktor przez ponad 4 godziny miał pracować ze znacznie obniżonym poziomem bezpieczeństwa.

Rozpoczęcie eksperymentu było początkowo planowane na godzinę 14:00… i wszystko wskazuje na to, że gdyby tak się stało, to do wybuchów w elektrowni w ogóle by nie doszło.

 

Według relacji świadków oraz uczestników tych tragicznych zdarzeń, przebieg całej sytuacji począwszy od godziny 1:00, 25 kwietnia do momentu awarii i wybuchów wyglądał następująco:

25 kwietnia 1986

  • 01:00 – Pierwszym krokiem było obniżenie mocy reaktora; operacja taka jest długotrwała ze względu na wydzielanie się promieniotwórczego ksenonu Xe-135 o okresie połowicznego zaniku około 10 h, który silnie wychwytuje neutrony (spowalnia pracę reaktora) co może doprowadzić do niekontrolowanego wygaśnięcia reakcji, i spowodowania trudności z późniejszym ponownym uruchomieniem reaktora. Aby reaktor nie pracował w sposób niekontrolowany należało odczekać, aż część ksenonu ulegnie rozpadowi.
  • 03:47 – Moc reaktora została obniżona do 1600 MW mocy cieplnej (połowa wartości znamionowej).
  • 13:05 – Zredukowano moc reaktora do wyznaczonego wcześniej poziomu, wystarczającego na potrzeby własne reaktora. Odłączono jeden z turbogeneratorów bloku IV, turbogenerator nr 7. Drugi turbogenerator – nr 8 był wówczas w pełni przygotowany do eksperymentu.
  • 14:00 – Wszystko było gotowe do rozpoczęcia doświadczenia: wyłączono system awaryjnego chłodzenia reaktora. Technicy uruchomili nawet część przyrządów pomiarowych… I właśnie wtedy, na żądanie dyspozytora Kijowskiego Okręgu Energetycznego (KOE) wstrzymano wyłączenie drugiej turbiny elektrowni reaktora. Decyzja ta spowodowała wśród obsługi elektrowni niemałe zamieszanie. Przez ten czas reaktor pracował przy 50% mocy znamionowej z wyłączonym systemem awaryjnego chłodzenia (jak się później okazało 9 godzin, zamiast jak planowano 4).
  • 16:00 – Pracę w elektrowni podejmuje kolejna zmiana. W tym czasie sytuacja w elektrowni była niejasna, dalsze losy eksperymentu były nieznane. W coraz większych nerwach oczekiwano na mającą przyjść z Kijowa zgodę na odłączenie turbiny nr 8.
  • 23:00 – Dyspozytor z KOE zezwolił na odłączenie bloku od sieci; rozpoczęto obniżanie mocy cieplnej reaktora do zaplanowanego wcześniej poziomu 700-1000 MW, przy której miały być przeprowadzone testy. Jednak wiadomo było, iż przy takim poziomie mocy automatycznie włączą się systemy automatycznej regulacji mocy (układy kompensacyjne), które będą się starały zapobiec tej nienormalnej dla reaktora sytuacji. Aby ułatwić sobie zadania, operatorzy reaktora wyłączają owe układy kompensacyjne. Zbliżała się północ…
  • 24:00 – Pracę w elektrowni podjęła kolejna zmiana pracowników (zmiana nr 5), nie przygotowana do przeprowadzenia opóźnionego eksperymentu.
    Naczelnikiem tej zmiany był Aleksander Akimow (lat 33). Stanowisko starszego inżyniera sterowania reaktorem zajmował wówczas Leonid Toptunow (lat 25), starszym inżynierem sterowania blokiem był Borys Stolarczuk (lat 26) a starszym inżynierem sterowania turbinami Igor Kirszenbaum. Ponadto w sterowni IV bloku elektrowni, oprócz operatorów znajdowali się inżynierowie z Charkowskiej Fabryki Turbin, którzy korzystając z okazji, mieli przeprowadzić równocześnie badania wibracji turbiny. Obecny był również Anatolij Diatlow, zastępca głównego inżyniera do spraw eksploatacji III i IV bloku elektrowni a także autor elektrotechnicznej części eksperymentu
    inżynier Miedlenko ze zjednoczenia ‚Dontechenergo’. Za zgodą Akimowa w sterowni pozostała również część zmiany nr 4, która zakończyła pracę o północy. W sumie w sterowni IV bloku znajdowało się wówczas 12 osób.

26 kwietnia 1986

  • 00:28 – Moc reaktora osiągnęła 500 MW. W celu uzyskania lepszych warunków sterowania przełączono automatyczny system sterowania ze strefowego (dotyczącego poszczególnych części reaktora) na ogólny. Procedura taka jest dopuszczalna przy pracy reaktora z małą mocą.
    Mimo tego nadal występowały trudności ze sterowaniem, a ponadto nastąpiło duże spowolnienie pracy reaktora spowodowane dużą ilością wydzielonego ksenonu Xe-135. Sterujący wówczas pracą reaktora Leonid Toptunow popełnia błąd operatorski. W konsekwencji moc cieplna reaktora spadła do 30 MW
    (choć niektóre źródła donoszą, iż moc spadła do 0 MW). Na tym etapie należało bezwzględnie przerwać doświadczenie i zatrzymać pracę reaktora, która według instrukcji bezpieczeństwa mogłaby być wznowiona dopiero po upływie 24 godzin, po rozpadzie izotopów krótkożyciowych (głównie wspominanego Ksenonu-135). Postanowiono jednak kontynuować pracę reaktora, aby nie dopuścić do jeszcze większego opóźnienia w realizacji eksperymentu. Dla zwiększenia mocy reaktora usunięto część prętów regulacyjnych, pozostawiając ich 18 zamiast dopuszczalnego minimum – 30.
    W takich warunkach może zadziałać AZ-5 – automatyczny system awaryjnego opuszczania wypełnionych borem prętów bezpieczeństwa.
  • 00:43 – Na polecenie Diatlowa, aby nie dopuścić do dalszego opóźnienia eksperymentu, Leonid Toptunow odłącza automatyczny system awaryjny AZ-5.
  • 01:00 – Podniesienie prętów regulacyjnych spowodowało zwiększenie mocy reaktora do 200 MW mocy cieplnej, ustabilizowało reaktor i usprawniło chłodzenie.
    01:03 i 01:07 – Włączone zostały dwie dodatkowe (rezerwowe) pompy cyrkulacyjne, sześć pozostałych pracowało wówczas normalnie. System awaryjnego chłodzenia reaktora był wyłączony, a eksperyment zakładał wyłączenie czterech pomp cyrkulacyjnych. Chodziło więc o to, aby pozostałe cztery pompy chłodziły aktywną strefę reaktora. W tym czasie w reaktorze panowały już niestabilne warunki hydrodynamiczne. Włączenie dodatkowych pomp cyrkulacyjnych spowodowało zwiększenie przepływu wody w reaktorze, a to skutkowało powstaniem pęcherzyków pary wodnej, która utrudniała chłodzenie, gdyż para gorzej przewodzi ciepło niż woda. Były to więc doskonałe warunki do samoczynnego, niekontrolowanego wzrostu mocy cieplnej reaktora. Włączenie dodatkowych pomp cyrkulacyjnych spowodowało także zmniejszenie ciśnienia w separatorach (urządzeniach do oddzielania wody i pary wodnej). Jeden z operatorów próbował skorygować to ciśnienie, lecz bezskutecznie.
    Te nagłe skoki ciśnienia rejestrowane były przez czujnik, który mógł uruchomić proces samoczynnego wygaszenia reaktora. Załoga postanowiła więc wyłączyć i ten czujnik, ostrzegający przed gwałtownymi zmianami parametrów cieplnych reaktora.
  • 01:22:30 – Leonod Toptunow zauważa na wydruku systemu komputerowego, iż poziom reaktywności spadł tak bardzo, iż reaktor natychmiast powinien zostać wyłączony.
  • 01:23:04 – Mimo tego postanowiono kontynuować eksperyment. Na polecenie Diatlowa starszy inżynier sterowania turbinami, Igor Kirszenbaum zamknął główny zawór turbiny nr 8,
    i rozpoczął się właściwy test, gdyż od tej pory para wytwarzana w reaktorze przestała dochodzić do turbiny. Prawie w tym samym momencie, gdy Kirszenbaum zamknął zawór główny turbiny, majster Łysiuk nacisnął znajdujący się na pulpicie sterowniczym przycisk ‚MPA’. Chodziło o to, iż zamknięcie zaworów obu turbin automatycznie inicjowało proces szybkiego wygaszenia reaktora. Aby temu zapobiec, odłączono ostatni układ bezpieczeństwa reaktora
    Odcięcie dopływu pary do turbiny spowodowało jej coraz wolniejsze obroty, a co za tym idzie turbogenerator nr 8 pracował coraz słabiej. W tym czasie generator awaryjny nie zdążył jeszcze wejść na obroty (jak wiemy, potrzebował na to 40 sekund). Zmniejszał się więc przepływ wody przez reaktor, rosła temperatura, zaczęło też gwałtownie rosnąć ciśnienie. Wystąpił tzw. efekt parowy, moc reaktora zaczęła rosnąć w sposób niekontrolowany, ok. 13 razy w ciągu sekundy. W tym czasie wskaźniki dziesiątek przyrządów pomiarowych zaczęły wariować. W sterowni coraz głośniejszy był stukot drżących rur.
  • 01:23:40 – Naczelnik zmiany Aleksander Akimow podejmuje decyzję o zablokowaniu reaktora. Krzyczy do Toptunowa, a ten uruchamia system AZ-5. Włączają się silniki prętów sterujących i prętów bezpieczeństwa reaktora. Pręty wypełnione borem i kadmem zaczynają osuwać się w dół z prędkością ok. 40 cm/s. Na dotarcie do reaktora i spowolnienie, ustabilizowanie jego pracy potrzeba prętom ok 20 sekund…
    Jednak w reaktorze ciągle rośnie temperatura i ciśnienie pary wodnej, grafit oraz cyrkonowe koszulki na prętach paliwowych zaczynają się odkształcać, deformować. Większość opuszczanych w dół prętów zostaje więc zablokowana przed wejściem w strefę aktywną reaktora. Toptunow zauważa to na wskaźnikach i postanawia odłączyć uchwyty mocujące pręty. Chce, aby runęły one w dół, w rdzeń reaktora, aby dostały się tam jak najszybciej. Jednak ten plan się nie powodzi – pręty są już zablokowane na zniekształconych elementach reaktora.
  • 01:24 – Gdy temperatura w reaktorze przekroczyła 1000 st. Celsjusza w reakcji chemicznej pary wodnej z cyrkonem zaczął wytwarzać się wodór. Wtedy właśnie, ciśnienie wewnątrz reaktora wysadziło w górę ważącą setki ton pokrywę rdzenia reaktora. Do rdzenia dostało się powietrze (tlen), co spowodowało zapalenie znajdujących się w reaktorze, rozgrzanych bloków grafitu. Nagromadzony pod pokrywą wodór w połączeniu z powietrzem (tlenem) spowodował ‚mieszankę wybuchową’, która eksplodowała z ogromną siłą, i rozsadziła część ścian i dach budynku reaktora. Ponadto, do wnętrza reaktora spadło ważące ok. 400 ton urządzenie, służące do ładowania i wymiany prętów paliwowych w reaktorze.
    Reaktor został częściowo odsłonięty i powietrze zyskało dostęp do miejsca pożaru. Na zewnątrz zostały wyrzucone fragmenty grafitowego rdzenia oraz stopionego paliwa reaktorowego, które wywołały ok. 30 ognisk pożaru. Do atmosfery dostały się duże ilości radioizotopów. Około 8 z 140 ton paliwa zawierającego pluton i inne wysoce promieniotwórcze produkty rozszczepienia wydostały się z reaktora razem z resztkami moderatora i zostały rozproszone w okolicy. Pary cezu i jodu przedostały się do atmosfery podczas wybuchu i późniejszego pożaru. Obudowy bezpieczeństwa, która mogłaby zatrzymać te uwolnione substancje nie było…

O godzinie 1:26:03 w pomieszczeniach zakładowej straży pożarnej zawyła syrena alarmowa. Dowódcą pierwszej grupy strażaków, która stanęła do walki z szalejącym ogniem był Władimir Prawik. Kilka minut później pod IV blokiem elektrowni znajdował się już drugi oddział straży, który nadjechał z Prypeci. Jego dowódcą był Wiktor Kibienok. W ciągu następnych minut podjeżdżały również wozy strażackie z okolicznych miejscowości – Czarnobyla, Iwankowa, Poleskiego, a w ciągu kilku godzin na miejscu stawiły się również jednostki z Kijowa i okręgu kijowskiego. Łącznie było to 81 wozów strażackich różnego typu. O godzinie 5:00 wszystkie ogniska pożarowe, zarówno te w zgliszczach IV bloku, jak i te na dachu III bloku zostały ugaszone. Walka z ogniem zakończyła się, rozpoczęła się teraz o wiele trudniejsza walka z niewidzialnym wrogiem – promieniowaniem.

Gdy po kilkunastu godzinach udało się jako tako opanować sytuacją, i poczynić ustalenia odnośnie zaistniałych faktów, rozpoczęła się operacja, mająca na celu schłodzenie rumowiska reaktora oraz ograniczenie emisji substancji promieniotwórczych do atmosfery. W pierwszej fazie, rozpoczętej 28. kwietnia, zrealizowano to poprzez „bombardowanie” reaktora (z latających nad nim śmigłowców floty gen. Antoczkina) piaskiem, gliną, dolomitem (ok. 800 ton), węglikiem boru (ok. 40 ton) i kwasem borowym. Do 30 kwietnia zrzucono ponad 6000 ton materiałów. Później jednak zaprzestano tej operacji ze względu na ograniczenie wymiany powietrza i wzrost temperatury pozostałości rdzenia i paliwa, co w połączeniu z wodą zalewająca reaktor mogło spowodować kolejne, o wiele silniejsze eksplozje.
Aby uniknąć tego niebezpieczeństwa przeprowadzono trudną operację odpompowania wody z kanałów reaktora oraz zbiornika pod nim (stopione, rozgrzane pręty paliwowe mogły przetopić betonową podstawę reaktora i opaść do zbiornika rozbryzgowego pod reaktorem). Powstała konieczność dalszego ochłodzenia reaktora. Kolejnym pomysłem było zrzucanie z powietrza ołowiu, którego zrzucono łącznie 2400 ton. Jednak i to na niewiele się zdało.
12 maja rozpoczęto realizację pomysłu wtłoczenia do zniszczonej hali ciekłego azotu, co miało stłumić pożar i reakcję łańcuchową. Do tego celu zaangażowano górników z Tuły. W ciągu miesiąca i czterech dni, począwszy od 13 maja (trzy razy szybciej niż w normalnych warunkach pracy) łącznie ok. 10 000 górników wykopało pod elektrownią tunel, o długości 150 metrów, prowadzący z bloku reaktora nr 3 do bloku reaktora nr 4, zaś pod reaktorem nr 4 wykopali komorę o wysokości 2 metrów, i długości ścian po 30 metrów, w której miał stanąć skomplikowany system chłodzenia ciekłym azotem. Ostatecznie systemu jednak nie zamontowano, a do komory wtłoczono beton, aby wzmocnić strukturę podłoża reaktora.

Gdy udało się zażegnać niebezpieczeństwo kolejnego wybuchu, zaczęto się zastanawiać nad odizolowaniem zniszczonego reaktora, tak by zahamować uwalnianie radioaktywnych izotopów do atmosfery. Rozpoczęło się sprzątanie terenu wokół IV bloku elektrowni. Buldożery zbierają 300 000 m3 ziemi wokół reaktora, spychają ją do wielkich wykopów, które następnie zostają pokryte betonem. Osiem tygodni po wybuchu rozpoczyna się najważniejsza część operacji, związanej z odizolowaniem zniszczonego reaktora. Zaczyna się budowa Sarkofagu, unikatowej budowli ze stali i betonu. Do wykonania form konstrukcji zużyto 100 000 m3 betonu. Po pewnym czasie budowa zostaje jednak wstrzymana, gdyż okazuje się, że dach bloku reaktora III i dach hali turbin pokrywają szczątki radioaktywnych materiałów, wyrzuconych podczas eksplozji. Postanowiono więc zebrać te szczątki. Do tego zadania zaangażowano łącznie ok. 3500 osób, nazwanych później bio-robotami. Wkroczyli oni do akcji 17 września. Przebywali w strefie największego zagrożenia, gdyż na wspominanych dachach budynków elektrowni, gdzie leżały m. in. fragmenty radioaktywnych grafitowych bloków, będących izolatorami prętów paliwowych w reaktorze, panowało zabójczo wysokie promieniowanie dochodzące do 12 000 R/h.
Zadaniem bio-robotów było usunięcie wspomnianych radioaktywnych szczątków, zrzucenie ich z dachów, gdzie następnie były one zakopywane pod ziemią, i pokrywane betonem.
Po siedmiu miesiącach pracy cały teren wokół elektrowni został wysprzątany, a budowa Sarkofagu o wysokości 66 metrów i długości 170 metrów została ukończona. W operacji tej uczestniczyło łącznie ok. 500 000 ludzi – 100 000 żołnierzy i 400 000 cywilów. Szacunkowy koszt całej operacji według różnych źródeł wyniósł od 6. do 18. miliardów dolarów.

Zostaw odpowiedź




-->