Przyczyna katastrofy w Czarnobylu - Na dziewiętnastą rocznicę awarii.doc

PRZYCZYNA KATASTROFY W CZARNOBYLU Na dziewiętnastą rocznicę awarii

Sobota, 27 Grudzień 2008 17:56

Elektrowni czarnobylskiej już nie ma, w grudniu 2000 r. została wyłączona. Na jej terenie rozpoczęto budowę specjalnego - obliczonego na 30 lat eksploatacji - przechowalnika stałych promieniotwórczych odpadów i zakładu ich przerobu.

Wszakże po upływie dziewiętnastu lat od pamiętnej daty 26 kwietnia 1986 r., katastrofa w Czarnobylu jest nadal symbolem groźnego i nie do końca poznanego zjawiska - synonimem atomowej zagłady. Między innymi dlatego, iż powstałe skażenia promieniotwórcze były nieporównywalnie większe od tych w Hiroszimie. Kojarzenie owych dwóch wydarzeń przyczyniło się do znacznego zahamowania rozwoju energetyki jądrowej, a jednocześnie - jakby to nie brzmiało paradoksalnie - w żadnym stopniu nie powstrzymało produkcji broni jądrowej.

Opinia publiczna protestuje przeciwko wykorzystaniu energii atomowej w cywilnych celach, a zarazem jest prawie całkiem obojętna wobec jej zastosowania w celach militarnych. Dzieje się tak dlatego, iż prawda o katastrofie była głęboko ukrywana, (podobnie jak dziś o broni jądrowej), a najważniejsze fakty o przyczynach jej powstania opublikowano dopiero po upływie prawie siedmiu lat.

Dotąd nieznana jest dokładna liczba śmiertelnych ofiar - spośród owej ponad sześćsettysięcznej armii młodych ludzi, tzw. likwidatorów - poniesiona w walce z promieniotwórczym żywiołem. Nieoficjalnie wymienia się liczbę kilku tysięcy. Któż to jednak może obecnie zliczyć, kiedy rozjechali się oni po całym terytorium upadłego imperium. Ich drogi życiowe się zacierają, i nikt już zapewne nie będzie w stanie stwierdzić, ilu umarło "czarnobylską śmiercią ". Sowieckim władzom o to właśnie szło: zataić rozmiary tragedii i zminimalizować szok, jaki w opinii publicznej świata wywołała największa w dziejach cywilizacji technologiczna katastrofa.

Jej przyczyny i przebieg - w niespełna cztery miesiące po wybuchu reaktora - zostały ukazane w sfabrykowanym z pośpiechem, obszernym, 370 stronicowym referacie (raporcie), przedstawionym ekspertom Międzynarodowej Agencji Energii Atomowej (MAEA).

Posiedzenie ekspertów MAEA, sierpień 1986 r.
("Nuclear Engineering International", May 1993 r.)

Gorbaczowowskiej pierestrojce należy zawdzięczać, iż ów referat mógł w ogóle ujrzeć światło dzienne. Skala katastrofy była bowiem globalna i nie pozwalała już wówczas na obronę doktryny głoszącej: Pri socjalizmie awarij nie bywajet.

Zwolennicy ujawnienia - niechby nawet zdeformowanej prawdy - o mało nie doznali fiaska. Jeden z cenzorów owego raportu pisał: "Dokument zawiera wiadomości absolutnie tajne. Uważam, że za rozgłaszanie tajemnicy państwowej autorów należy pociągnąć do partyjnej i państwowej odpowiedzialności." W partii pojawiały się opinie, iż prawda o awarii przyczyni się do upadku prestiżu ZSRR, "przodującego państwa w dziedzinie naukowo - technicznej".

Trwający bez przerwy, pięciogodzinny referat wzbudził wielkie zainteresowanie pięćsetosobowego gremium i uzyskał aprobatę nie tylko ekspertów Agencji, lecz także szerokiego kręgu specjalistów na świecie. Wynikała bowiem z niego - jak się wówczas także nam postronnym specjalistom wydawało - logiczna sekwencja zdarzeń, które doprowadziły do katastrofy.

Eksperci zaś byli zauroczeni otwartością informacji, z jaką po raz pierwszy spotkali się ze strony sowieckiej. Przyjęli ją owacją na stojąco. Zachwycone były także media. Tytuł jednej z wiedeńskich gazet głosił: "Nareszcie radzieccy uczeni mówią prawdę."

Uwiarygodniała ją również osoba referenta, wybitnego uczonego, wicedyrektora Instytutu Energii Atomowej im. I. W. Kurczatowa, akademika Walerego Legasowa. Był chemikiem, nie zajmował się w żadnym stopniu reaktorami typu czarnobylskiego. Zapewne jednak nie mógł odmówić powierzonego mu zadania. Tym bardziej, iż wchodził w skład państwowej komisji do zbadania katastrofy i ofiarnie - w ciągu prawie trzech miesięcy - uczestniczył w akcji jej likwidacji, podczas której został silnie napromieniony.

Wkrótce po konferencji autorytet Legasowa zaczął słabnąć; tracił też poparcie czynników państwowych i partyjnych. Jego nazwisko nie znalazło się na liście nagrodzonych likwidatorów awarii. Powodem był m. in. stawiany mu zarzut o wybór i realizację błędnego sposobu gaszenia pożaru reaktora za pomocą piasku i ołowiu, zrzucanych w workach z helikopterów. Przyczyniło się to do śmierci lotników.

Poniósł również prestiżowe porażki: jego propozycja powołania instytutu badań technologicznych awarii, w Akademii Nauk spotkała się z obojętnością, a artykuł na temat przyczyn czarnobylskiej katastrofy - w którym odpowiedzialnością obarczał sowiecki system- na łamach gazety "Prawda" nie został opublikowany. W drugą rocznicę katastrofy - z objawami choroby popromiennej - powiesił się w swym domu na klatce schodowej ...

Akademik Walerij Aleksiejewicz Legasow (01.09.1936 - 27.04.1988), z prawej: w Czarnobylu, maj 1986 r.
(http://society.pravda.ru/society/2002/8/69/197/5071_USSR.html; audycja TV: RTR - PLANIETA, 26.12.2004 r. , godz. 00:25)

Dopiero po latach można było z całą pewnością stwierdzić, iż przygotowany przez sowieckich specjalistów raport zawierał wiele faktów nieprawdziwych, specjalnie spreparowanych w celu zmylenia fachowców i opinii publicznej. Ich wykrycie okazało się zadaniem wyjątkowo trudnym, wymagającym wieloletniej, żmudnej pracy naukowców. Niestety, bezkrytyczne zaaprobowanie przez międzynarodowych ekspertów sowieckiej wersji przyczyn katastrofy stało się powodem wielu ludzkich tragedii i zakamuflowania rzeczywistego stanu sowieckich reaktorów.

Świadome, jak dziś wiemy, przedstawienie niezgodnych z prawdą wydarzeń, pozwoliło obciążyć całą winą za katastrofę personel elektrowni, zdyskredytować go w opinii publicznej, ochronić przed odpowiedzialnością - wysoko postawionych w partyjnej hierarchii- uczonych, i tym sposobem nie dopuścić do zachwiania przekonania o prymacie sowieckiej nauki w świecie.

Sfabrykowano więc oskarżenie i postawiono przed sądem wyselekcjonowaną grupę kozłów ofiarnych, w tym m.in.: Wiktora Briuchanowa - dyrektora elektrowni, Nikołaja Fomina -naczelnego inżyniera, Anatolija Diatlowa - zastępcę naczelnego inżyniera, A. Kowałenko - kierownika zmiany elektrowni i J. Łauszkina - inspektora dozoru państwowego.

Na ławie oskarżonych znaleźliby się niechybnie także starszy operator reaktora, dwudziestosześcioletni inżynier Leonid Toptunow i kierownik zmiany bloku Aleksander Akimow, którym owej tragicznej nocy przyszło sterować reaktorem. Nie doszło do tego tylko z powodu ich męczeńskiej śmierci, którą - po dwóch tygodniach od wybuchu reaktora -ponieśli w moskiewskiej 6 klinice.

Ich żony zostały zawiadomione listownie, iż w zaistniałych okolicznościach żadne postępowanie przeciw nim nie zostanie wszczęte. Umarli wskutek porażenia ogromnymi dawkami promieniowania. Pozostawali na swych stanowiskach nawet wówczas, gdy już się skręcali z wymiotów... Toptunowowi nie pomógł także przeszczep- ofiarowanego mu przez ojca - szpiku, a Akimowowi - szpik brata - bliźniaka.

Atmosfera wokół sądu przypominała rozprawę nad kryminalistami: główną ulicę, prowadzącą do odremontowanego na tę okazję Domu Kultury, przegrodzono barierkami, zwiększono liczbę patroli. Było w tym coś z ponurej kafkowskiej scenerii: proces przy drzwiach otwartych, w silnie skażonej substancjami promieniotwórczymi, ogrodzonej drutem kolczastym zamkniętej strefie o promieniu 30 km.

Władza działała zgodnie z duchem powziętej - po dwóch miesiącach od wybuchu reaktora - decyzji o nie rozgłaszaniu szczegółów awarii, wyników leczenia ludzi i stopnia porażenia promieniowaniem osób biorących udział w likwidacji jej skutków.

Na rozprawę dopuszczono 36 sowieckich korespondentów i 13 zagranicznych, lecz wyłącznie na dwie sesje: otwarcia i zamknięcia. Nie był to już jednakże okres kapturowych procesów lat trzydziestych. Pozostało wszakże z owych czasów bezprawia, głęboko zakorzenione przeświadczenie o potrzebie skazywania niewinnych, gdy wymagało tego "dobro sprawy", tzn. za wszelką cenę nie dopuścić do "oskarżenia" sowieckiej nauki.

W tekście autorstwa kolegium redakcyjnego gazety "Prawda" - z 1sierpnia 1987 - można było przeczytać:

"Poważną nauką, srogim ostrzeżeniem przed mazgajstwem, niezdyscyplinowaniem, nieodpowiedzialnym wykonywaniem służbowych obowiązków, stał się wyrok na winnych awarii elektrowni czarnobylskiej. Przesłuchano dziesiątki świadków i ofiar, zanalizowano materiały śledztwa, wyniki pracy komisji państwowej, wnioski ekspertów i specjalistów. Wszystko to pozwoliło jeszcze raz się przekonać o właściwych przyczynach awarii, odtworzyć prawdziwy obraz zdarzenia, niezbicie udowodnić winę podsądnych...".

Pozostanie tajemnicą, w jaki sposób udało się między innymi udowodnić "naruszenie zasad bezpieczeństwa w przedsiębiorstwie szczególnie niebezpiecznym pod wzglądem wybuchowym",do którego ani w owym czasie, ani teraz - elektrownie atomowe nie były i nie są zaliczane.

Oskarżeni nie przyznali się do zarzucanych im przestępczych czynów. Sąd skazał W. Briuchanowa, N. Fomina, A. Diatłowa na dziesięć, B. Rogożkina (kierownika zmiany elektrowni, tej fatalnej nocy)- na pięć, A. Kowałenko - na trzy, a J. Łauszkina - na dwa lata pozbawienia wolności. Skazanych więzili, jak kryminalistów. Dyrektora Briuchanowa skierowano do kolonii karnej. Siedział wspólnie z pospolitymi przestępcami i kryminalistami, w otoczonym drutem kolczastym baraku z trzypiętrowymi pryczami.

Los inż. Fomina był jeszcze cięższy: kilka lat odbywał wyrok w psychiatrycznym więziennym szpitalu . Nie pomogła diagnoza Instytutu Ogólnej Psychiatrii Sądowej im. prof. W.P. Serbskiego, kwalifikująca skazanego do zwolnienia od odbywania kary. A i pozostałym więźniom nie powodziło się zapewne lepiej.

Później, W. A. Żilcow - występujący na rozprawie w charakterze eksperta - wypowiedział się o niej zupełnie jednoznacznie:

"... Tak jak ja rozumiałem, jak rozumiała większość mych kolegów, gra toczyła się do jednej bramki: udowodnić w sposób niepodważalny winę personelu eksploatacyjnego, i jak widać z wyroku, udało się to w pełni. Twierdzę, iż właściwi winowajcy, twórcy apokalipsy, uniknęli kary. Na ławie oskarżonych znaleźli się szeregowi wykonawcy, którzy wywołali awarię nieświadomie...".

N. A. Steinberg, pracownik elektrowni w Czarnobylu i uczestnik likwidacji awarii, późniejszy zastępca przewodniczącego Państwowego Komitetu ZSSR ds. Nadzoru nad Bezpieczeństwem Prac w Przemyśle i Energetyce Jądrowej ( dzisiaj, szef dozoru nad bezpieczeństwem jądrowym Ukrainy), wspominał:

"...Miało się wrażenie, iż proces odbywał się w pośpiechu, wielu spraw nie udało się wyjaśnić. Do dziś nie rozumiem, po co zostałem powołany na świadka. Przesłuchanie trwało nie więcej niż 10-15 minut. Szczegółowo odpowiedzieć na pytania i zadać je oskarżonym, członkom komisji, ekspertom - nie udało się . Teraz, gdy opublikowane zostały wyniki naszych i zagranicznych prac badawczych, stało się całkowicie jasne, iż nie same błędy obsługi doprowadziły do katastrofalnych skutków. Myślę, iż właściwiej by było przeprowadzić śledztwo dodatkowe. Prawda i sprawiedliwość powinny być przywrócone..."

Dwa lata później - na znak protestu przeciw sfingowanemu procesowi - wystąpił z partii.

Dr Nikołaj Steinberg
(wg. <www.world-nuclear.org> ; wyd. marzec - kwiecień 2004 r.)

Sąd wprawdzie postanowił wszcząć osobne postępowanie w odniesieniu do osób odpowiedzialnych za projekt reaktora, jednakże do tego nigdy nie doszło. Władza nie była zainteresowana w rozszerzaniu śledztwa, gdyż wyświetlanie technicznych przyczyn awarii mogło się przyczynić do dyskredytacji sowieckiej atomowej energetyki.

W świetle obecnego stanu wiedzy, praktycznie wszystkie zarzuty odnośnie do błędnego lub niezgodnego z zasadami postępowania operatorów zostały również zrewidowane. Większość była bowiem sformułowana w perfidny sposób: na podstawie domniemanego pogwałcenia zasad, które wprowadzono do regulaminu dopiero po awarii. Anatolij Diatłow, po odsiedzeniu czterech lat więzienia, w emocjonalnym piśmie do MAEA podnosił m. in. i tę kwestię.

Postanowił dać świadectwo prawdzie i zainicjować kampanię oczyszczania siebie, swych kolegów i podwładnych (niektórych już pośmiertnie) - od bezpodstawnego zarzutu winy o spowodowanie katastrofy. Zapewne nikt lepiej od niego nie orientował się w sytuacji jaka owej fatalnej nocy zaistniała na reaktorze czwartego bloku. Był przecież odpowiedzialny za przebieg przeprowadzanego wówczas eksperymentu.

Widok hali czarnobylskiego reaktora typu RBMK - 1000
(Reaktor Bolszoj Moszcznosti Kanalnyj; moc elektryczna: 1000 MW, poziom obsługi: 19,2 m, poziom suwnicy: 44,67 m, reaktor jest usytuowany w szybie o wymiarach 21,6x21,6x25,5 m, średnica rdzenia reaktora: 11,8 m, grubość górnej płyty o średnicy 17,5 m wynosi 3 m) >

Doświadczalnie starano się o sprawdzić, czy w awaryjnej sytuacji nagłego odłączenia się elektrowni od państwowej sieci, można utrzymać - przez dostateczny czas - zasilanie elektryczne układu chłodzenia reaktora, wykorzystując w tym celu energię wirującego (pod wpływem siły bezwładności) turbogeneratora. Rezerwowym źródłem zasilania były prądnice napędzane silnikami Diesla. Jednakże (od momentu uruchomienia) osiągały one moc znamionową dopiero po 65 sekundach, co mogłoby być zbyt długą przerwą w działaniu głównych pomp cyrkulacyjnych, a wirujący jakiś czas turbogenerator (z odpowiednim układem regulacji napięcia)- przez skrócenie bezprądowego okresu - pozwoliłby temu zapobiec.

W sterowni

Na ok. 20 minut przed wybuchem operator uregulował moc na poziomie, określonym w programie mającego się odbyć doświadczenia. Jednakże wskutek zachodzących w reaktorze procesów fizycznych stan reaktora nie był stabilny.

Moc samoczynnie wolno wzrastała, a jej rozkład przestrzenny w rdzeniu odznaczał się dużą niejednorodnością: w dolnej połowie gęstość mocy była znacznie większa niż w górnej. Zmuszało to operatora do ciągłej regulacji. Gdy stwierdzono, iż dalsze zabiegi niedoprowadzają do ustabilizowania pracy reaktora, zdecydowano się na natychmiastowe wyłączenie.

Charakteryzując sytuację w tym czasie, Diatłow pisał w artykule "26 April 1986" ("Nuclear Engineering International", April 1996) m.in.:

"W sterowni panowała cisza, nie było rozmów. Gdy ktoś się odezwał odwróciłem się i spostrzegłem, że operator Leonid Toptunow mówił coś do Aleksandra Akimowa(kierownika zmiany). Znajdowałem się o ok. 10 metrów od nich i nie mogłem zrozumieć, co powiedział operator. Sasza Akimow, wskazując palcem: "naciśnij przycisk", polecił mu reaktor wyłączyć (tzn. zrzucić pręty bezpieczeństwa). Sam zaś zbliżył się do pulpitu sterowania i obserwował przyrządy. W ich zachowaniu nie było jakiegoś specjalnego zaniepokojenia.

Rozmawiali cicho, a i polecenie wydane było niegłośno. Potwierdził to G. P. Metłenko (z zakładu "Donenergo", producenta generatorów, odpowiedzialnego za nadzór nad elektrotechniczną częścią doświadczenia), a także brygadzista A. Kuchar z działu elektrycznego, który przed chwilą był wszedł do sterowni.... Nagle rozległ się wybuch. Z sufitu posypały się odłamki płytek. Spojrzałem na górę, i w tym momencie całym budynkiem wstrząsnął drugi wybuch. Światło zgasło i szybko się pojawiło. Na wielu wskaźnikach światło pulsowało... Sądziłem, że reaktor został wyłączony. Spojrzałem na pulpit, pręty bezpieczeństwa ( nie osiągnąwszy krańcowej dolnej pozycji) zatrzymały się w połowie wysokości rdzeniu reaktora... Operatorzy nie wiedzieli co czynić, podobnie jak i ja..."

W sterowni powstało zamieszanie. "Nic nie rozumiem! Co za diabelstwo?! Postępowaliśmy prawidłowo.. " - wykrzykiwał zdenerwowany Akimow.

Rys. 1. Pozycje osób w sterowni w momencie wydania polecenia wyłączenia reaktora, 
odwzorowane według relacji A. Diatłowa z lipca 1995 r.; "reaktor", "turbina", "generator" - oznaczają pulpity;
1, 2, 3 - panele sterowania. (wg. "Nuclear Engineering International", September 1996 r.)

Nikt z obecnych nie mógł zrozumieć, co się stało, tym bardziej, iż postępowanie operatorów cechowało opanowanie, nie było w nim żadnych oznak zdenerwowania, a nade wszystko, z punktu widzenia zasad bezpieczeństwa, było całkowicie poprawne. Zasady mówią bowiem, iż niezależnie od jakichkolwiek okoliczności, jeśli kierownik zmiany jest przekonany o konieczności wyłączenia reaktora - może to zawsze uczynić, bez uzgodnienia swej decyzji z kimkolwiek. Jest to jego prawo, a zarazem obowiązek. I tak właśnie postąpił Akimow.

Po wybuchu

W pierwszej chwili podejrzenie padło na zbiornik wody w układzie chłodzenia, a nie na reaktor. Chwilę później skonstatowali, iż mógł to być wybuch powstałej mieszaniny piorunującej wodoru i tlenu. Wkrótce jednak, rozwój sytuacji radiologicznej zmusił do ustalenia innej diagnozy. Diatłow długo nie mógł pojąc przyczyny zdarzenia. W rozmowach z operatorami powracał do tej sprawy również w palarni papierosów moskiewskiego szpitala, w którym - wskutek porażenia promieniowaniem (otrzymał dawkę ok. 400 rem = 4 Sv, co odpowiada 50% letalnej dawki, tzn. powodującej śmierć połowy osobników ) - wraz z nimi się znalazł.

Odkrywanie prawdy było procesem mozolnym. Obalenie oficjalnej sowieckiej wersji przyczyn katastrofy wymagało przeszło sześciu lat. Dopiero bowiem po tym okresie, MAEA opublikowała dokument rewidujący jej pierwotne stanowisko (Safety series No. 7S-INSAG-7, IAEA, Vienna, 1992).

Jak się to mogło stać, iż Międzynarodowy Zespól Doradców ds. Bezpieczeństwa (MZDB) potrzebował tylu lat, by skorygować swą pierwotną opinię o katastrofie, podkreślmy - w całej rozciągłości zaakceptowaną na Zachodzie? Przecież już wkrótce po pierwszym posiedzeniu MZDB (sierpień, 1986), szef sowieckiej delegacji Legasow zauważył enigmatycznie, iż w swym referacie zawarł jedynie połowę historii.

W związku z takim obrotem sprawy nie brakuje obecnie wątpliwości, co do efektywności pracy MZDB, niezawisłości jego sądów i dociekliwości w poszukiwaniu prawdziwych przyczyn awarii. Dlaczego eksperci MAEA z takim uporem wzbraniali się przed bezpośrednimi rozmowami z inżynieriami, obecnymi owej nocy - z 25 na 26 kwietnia 1986 r. - na zmianie?

Czyż nie należało poddać sprawdzeniu sowiecką informację, iż "naruszenie zatwierdzonego programu realizacji eksperymentu, niedbalstwo przy sterowaniu reaktorem - świadczą o niedostatecznym rozumieniu przez personel specyfiki zachodzących w reaktorze jądrowym procesów technologicznych i utracie przezeń poczucia niebezpieczeństwa"?

Awaria, według sowieckich ekspertów, przybrała rozmiary katastrofalne dlatego, iż personel doprowadził reaktor do takiego - niezgodnego z przepisami - stanu, w którym nastąpił jego samoczynny rozbieg, czyli ciągły (dodajmy: względnie powolny) wzrost mocy.

Gdyby nawet przyjąć, że personel rzeczywiście doprowadził do takiego nienormalnego stanu, co w świetle nowej, zrewidowanej opinii MAEA nie miało miejsca, to dlaczego reaktor nie wyłączył się automatycznie, lecz - uprzedzając działanie automatyki - usiłował uczynić to operator.

No, i pytanie najważniejsze: dlaczego zawczasu uruchomiony przez operatora system awaryjnego wyłączania nie spowodował zatrzymanie pracy reaktora, czyli nie spełnił swej funkcji?

Już po upływie zaledwie paru miesięcy od sprawozdania Legasowa - w wyniku niezależnie przeprowadzonej analizy za pomocą modelowania matematycznego - Departament Energetyki USA wykazał, iż podczas wyłączania reaktora wystąpił impuls mocy.

Pierwsze komputerowe obliczenia (charakterystyka 2 na rys. 2.) były przeprowadzone na podstawie sowieckich danych przy założeniu, iż impuls mocy został wywołany efektem parowania wody, tzn. w miarę spadku gęstości właściwej wody, współczynnik mnożenia neutronów wzrastał, czyli następował proces przyspieszenia reakcji łańcuchowej.

Rozbieżność między ich obliczeniami a sowieckimi (charakterystyki 1 i 2) dawało się usunąć jedynie przy sztucznym zwiększeniu współczynnika mnożenia ponad wartość, będącą wyłącznie skutkiem procesu parowania wody. Okazało się bowiem, iż sam wzrost temperatury wody wywołujący parowanie był efektem niedostatecznym.

Ten dziwny zabieg naprowadził amerykańskich analityków na myśl, iż potencjalną przyczyną - dla której trzeba było wprowadzić dodatkowy przyrost współczynnika mnożenia - stał się defekt układu zabezpieczeń reaktora. Amerykanie nazwali go żargonowo: "positive scram", co w wolnym przekładzie można by oddać jako: dodatni efekt szybkiego wyłączenia, czyli zrzut prętów bezpieczeństwa (polegający na odwzbudzeniu elektromagnesów, za których pomocą były podtrzymywane) powodował przyrost współczynnika mnożenia.

Stwierdzono, iż ów "positive scram" mógł w znacznym stopniu przyczynić się do wzrostu piku mocy.

Rys. 2. Impulsy mocy podczas wybuchu reaktora wg. sowieckich i amerykańskich obliczeń:1 - obliczenia sowieckie, 2-obliczenia amerykańskie, bez uwzględnienia efektu działania prętów bezpieczeństwa, 3 - obliczenia amerykańskie z uwzględnieniem efektu działania prętów bezpieczeństwa, "positive scram"

Była to pierwsza publiczna wiadomość, wskazująca na fakt zdawałoby się zupełnie niewiarygodny: uruchomienie systemu wyłączenia reaktora, zamiast "wygaszania" reakcji łańcuchowej - zintensyfikowało jej rozwój. Obrazowo mówiąc, powstała sytuacja jak z samochodem, który wskutek naciśnięcia pedału hamulca doznaje nagle przyspieszenia.

Konstrukcję pręta regulacyjnego (bezpieczeństwa ) - wykonanego z materiału silnie pochłaniającego neutrony - ilustruje rysunek 3. W celu wyeliminowania słupa wody, który zapełniał kanał regulacyjny (gdy pręt znajdował sie w pozycji krańcowej górnej), zawieszono pod nim specjalny wypełniacz z grafitu - materiału słabo pochłaniającego neutrony. Woda w kanale (ze względu na własności fizyczne) w przeważającym stopniu odgrywała rolę pochłaniacza neutronów.

Wobec tego, w przypadku jej usuwania przez opadający pręt następowałoby zintensyfikowanie reakcji łańcuchowej, czyli wzrost współczynnika mnożenia neutronów. Temu zjawisku właśnie miał zapobiegać ów grafitowy wypełniacz. Jednakże wskutek błędnej konstrukcji pokrywał kanał jedynie na odcinku 4,5 m, pozostawiając nad i pod nim słupy wody o wysokości 1,25 m.

Podczas wchodzenia pręta do górnej przestrzeni rdzenia, następowało niewielkie zmniejszenie współczynnika mnożenia, natomiast wypełniacz, wypychając wodę w dolnej części (gdzie gęstość mocy była o wiele większa, niż w górnej połowie rdzenia) - przyczyniał się do znacznego wzrostu współczynnika.

Z obliczeń wynikało, iż uruchomiony przez operatorów system awaryjnego wyłączenia reaktora spowodował przekroczenie progowej wartości współczynnika mnożenia, poza którą przebieg reakcji łańcuchowej (w każdym reaktorze) przybiera nie dający się opanować gwałtowny charakter.

Rys. 3. Położenie prętów regulacyjnych (bezpieczeństwa) w rdzeniu reaktora i kierunek zmian współczynnika 
mnożenia w czasie ich przemieszczania się: a - pręt w krańcowej górnej pozycji, b - pręt częściowo opuszczony
do rdzenia, c - kierunek zmian współczynnika mnożenia (delta k); wymiary - w metrach, nie w w skali

W ślad za Amerykanami, głębszą analizę przeprowadzili kanadyjscy naukowcy. Nie tylko potwierdzili amerykańską diagnozę, lecz określili również, iż w ciągu ok. 2 sekund od naciśnięcia przycisku awaryjnego wyłączania reaktora, moc wzrosła ponad stokrotnie.

Na rysunku 4 widać paradoksalny obraz: mianowicie, gdyby operator nie uruchomił awaryjnego systemu wyłączania, nie powstałby impuls mocy ("positive scram") i do katastrofy by nie doszło. Przyrost mocy byłby powolny, wzrost ciśnienia pary spowodowałby zmniejszenie intensywności parowania, a przez to - redukcję mocy, i nie doprowadziłby do zniszczenia reaktora.

Rys. 4. Obliczenia kanadyjskie: zmiany mocy reaktora wskutek zrzutu prętów bezpieczeństwa (1) i w przypadku, gdyby zrzutu nie było (2); wartości mocy względnej odniesione do mocy nominalnej

Niestety, ani kierownik zmiany wydający polecenie wyłączenia reaktora, ani nikt w elektrowni nie był tego świadom. Nikt w Czarnobylu nie wiedział o tym, iż błędnie skonstruowany układ zabezpieczeń, w pewnych sprzyjających okolicznościach, mógł się stać przyczyną awarii. Mogło do niej dojść w jakiejkolwiek innej tego typu elektrowni. Jedynie przypadkowy splot zdarzeń sprawił, że stało się to udziałem elektrowni czarnobylskiej. Reaktor był w znacznym stopniu przemoderowany, co oznacza, że miał nadmiar materiału spowalniającego prędkość neutronów: grafitu i wody. W przypadku wzrostu temperatury - moc reaktora rosła. Zachowanie się reaktora w takiej sytuacji ilustruje rys. 5. Jeśli w warunkach nominalnych reaktor znajdował się na charakterystyce w punkcie A, to w rezultacie zmniejszenia się koncentracji moderatora: Nm (głównie wody) - wywołanego przyrostem temperatury - współczynnik mnożenia neutronów się zwiększał (punkt B). Z tego wynika, że reaktor nie posiadał inherentnych cech biernego bezpieczeństwa, tzn. takich, które hamują rozwój reakcji łańcuchowej przy awaryjnym wzroście temperatury.

Rys. 5. Zależność współczynnika mnożenia neutronów (k) od stosunku koncentracji jąder moderatora (Nm) do koncentracji jąder uranu (Nu); (Nm/Nu)opt - wartość optymalna

Obecnie, na podstawie wielu niezależnych analiz (w tym także rosyjskich) można sformułować wniosek, iż naciśnięcie przez operatora - o 1 godz. 23 min. 40 sek., dnia 26 kwietnia 1986 roku - awaryjnego przycisku, było logiczną, całkowicie zgodną z zasadami, próbą wyłączenia niewłaściwie zachowującego się reaktora, a stało się impulsem do powstania awarii.

Obok nienormalnego zjawiska wzrostu mocy podczas wyłączania, reaktor typu czarnobylskiego, dodatkowo odznaczał się wyjątkowo niebezpieczną charakterystyką fizyczną, z której powodu nigdy nie powinno się go było dopuścić do eksploatacji.

Chodzi bowiem o to, że w sprzyjających warunkach, wcale nierzadko występujących, reaktor w sposób samoczynny - bez jakiejkolwiek ingerencji operatora - mógł zwiększyć moc. Zjawisko to stało się przyczyną awarii elektrowni leningradzkiej 30 listopada 1975 r., w której wyniku doszło do uszkodzenia elementów paliwowych i skażenia promieniotwórczymi substancjami .

A pięć lat później, podobne zdarzenie powstało na drugim bloku elektrowni czarnobylskiej. Natomiast groźny efekt nagłego wzrostu mocy, uwarunkowany błędem konstrukcyjnym układu zabezpieczeń, czyli tzw. "positive scram" został zaobserwowany w 1983 r. w elektrowni litewskiej (również typu czarnobylskiego), w Ignalinie.

Sowieccy specjaliści wiedzieli więc, że problem jest wątkowo poważny, na co wskazywał dokument dr. W. A. Sidorenki - pracownika naukowego Instytutu im. I. W. Kurczatowa - z 23 grudnia 1983 r., a mimo to zaradczych kroków nie podjęli.

Pierwsza strona listu dr W. A. Sidorenki do I. J. Jemieljanowa, wicedyrektora Naukowo - Badawczego i Konstrukcyjnego Instytutu Energetycznej Techniki (NIKIET: Nauczno -Issledowatelskij i Konstruktorskij Institut Energeticzeskoj Techniki) i E. W. Kulikowa z Ministerstwa Przemysłu Maszyn Średnich.

(...W czasie rozruchu reaktora RBMK, przy opuszczaniu pręta regulacyjnego do rdzenia zaobserwowano wzrost reaktywności (tzn. wzrost współczynnika mnożenia neutronów...