Švedijos mokslininkai padarė išvadą, kad per avariją Černobylio atominėje elektrinėje įvyko silpnas branduolinis sprogimas. Ekspertai išanalizavo labiausiai tikėtiną branduolinių reakcijų eigą reaktoriuje ir modeliavo meteorologines skilimo produktų sklidimo sąlygas. „Lenta.ru“pasakoja apie mokslininkų straipsnį, paskelbtą žurnale „Nuclear Technology“.
Avarija Černobylio atominėje elektrinėje įvyko 1986 m. Balandžio 26 d. Nelaimė kėlė grėsmę branduolinės energijos plėtrai visame pasaulyje. Aplink stotį buvo sukurta 30 kilometrų atstumo zona. Radioaktyvusis iškritimas netgi sumažėjo Leningrado srityje, o cezio izotopų koncentracija padidėjo kerpių ir elnių mėsoje Rusijos Arkties regionuose.
- „Salik.biz“
Yra įvairių katastrofos priežasčių variantų. Dažniausiai jie nurodo neteisingus Černobylio atominės elektrinės personalo veiksmus, kurie paskatino vandenilio užsidegimą ir reaktoriaus sunaikinimą. Tačiau kai kurie mokslininkai mano, kad įvyko tikras branduolinis sprogimas.
Verdantis pragaras
Branduolinė grandininė reakcija palaikoma atominiame reaktoriuje. Sunkiojo atomo branduolys, pavyzdžiui, uranas, susiduria su neutronu, tampa nestabilus ir skyla į du mažesnius branduolius - skilimo produktus. Skilimo metu išsiskiria energija ir du ar trys greitai laisvi neutronai, kurie savo ruožtu sukelia kitų urano branduolių skilimą branduoliniame kure. Taigi skilimų skaičius didėja eksponentiškai, tačiau grandinės reakcija reaktoriaus viduje kontroliuojama siekiant užkirsti kelią branduoliniam sprogimui.
Šiluminiuose branduoliniuose reaktoriuose greiti neutronai netinka jaudinantiems sunkiesiems atomams, todėl jų kinetinė energija sumažinama naudojant moderatorių. Lėtai neutronai, vadinami terminiaisiais neutroniais, labiau linkę urano-235 atomų, naudojamų kaip kuras, irimą. Tokiais atvejais kalbama apie aukštą urano branduolių ir neutronų sąveikos skerspjūvį. Patys šiluminiai neutronai vadinami todėl, kad jie yra termodinaminėje pusiausvyroje su aplinka.
Černobylio atominės elektrinės šerdis buvo RBMK-1000 reaktorius (didelės galios kanalo reaktorius, kurio galia 1000 megavatų). Iš esmės tai yra grafito cilindras su daugybe skylių (kanalų). Grafitas veikia kaip moderatorius, o branduolinis kuras technologiniais kanalais yra kraunamas į kuro elementus (kuro strypus). Kuro strypai yra pagaminti iš cirkonio, metalo, turinčio labai mažą neutronų surinkimo skerspjūvį. Jie leidžia praleisti neutronus ir šilumą, kuri šildo aušinimo skystį ir apsaugo nuo skilimo produktų nuotėkio. Kuro strypus galima sujungti į kuro rinkinius (FA). Kuro elementai būdingi nevienalyčiams branduoliniams reaktoriams, kuriuose moderatorius yra atskirtas nuo degalų.
Reklaminis vaizdo įrašas:
RBMK yra vienos grandinės reaktorius. Vanduo naudojamas kaip šilumos nešiklis, kuris iš dalies virsta garais. Garo ir vandens mišinys patenka į separatorius, kur garai atsiskiria nuo vandens ir siunčiami į turbinų generatorius. Panaudotas garas kondensuojamas ir vėl patenka į reaktorių.
RBMK reaktoriaus dangtis
RBMK dizainas turėjo trūkumų, kurie suvaidino lemtingą vaidmenį įvykus katastrofai Černobylio atominėje elektrinėje. Faktas yra tas, kad atstumas tarp kanalų buvo per didelis, o grafitas slopino per daug greitus neutronus, paversdamas šiluminius neutronus. Jie gerai sugeria vandenį, tačiau ten nuolat susidaro garų burbuliukai, kurie sumažina šilumos nešiklio absorbcijos savybes. Dėl to padidėja reaktyvumas, vanduo dar labiau įkaista. T. y., RBMK išsiskiria pakankamai dideliu reaktyvumo garais koeficientu, kuris apsunkina branduolinės reakcijos eigos kontrolę. Reaktoriuje turėtų būti įrengtos papildomos saugos sistemos, jame turėtų dirbti tik aukštos kvalifikacijos personalas.
Laužytos malkos
1986 m. Balandžio 25 d. Černobylio atominėje elektrinėje buvo planuojamas ketvirtojo bloko uždarymas planiniams remontams ir eksperimentui atlikti. Tyrimo instituto „Hydroproject“specialistai pasiūlė stoties siurblių avarinio energijos tiekimo metodą, naudojant inercine jėga besisukančio turbinos generatoriaus kinetinę energiją. Tai leistų, net nutrūkus elektros tiekimui, palaikyti aušinimo skysčio cirkuliaciją grandinėje, kol bus įjungta atsarginė energija.
Pagal planą eksperimentas turėjo būti pradėtas, kai reaktoriaus šiluminė galia sumažėjo iki 700 megavatų. Galia buvo sumažinta 50 procentų (1600 megavatų), o reaktoriaus išjungimo procesas buvo atidėtas maždaug devynioms valandoms Kijevo prašymu. Vos tik vėl pradėjus mažėti galiai, netikėtai nukrito iki beveik nulio dėl klaidingų atominės elektrinės personalo veiksmų ir reaktoriaus apsinuodijimo ksenonu - susikaupusio ksenono-135 izotopo, dėl kurio sumažėja reaktyvumas. Norint išspręsti staigią problemą, iš RBMK buvo išimti avarinius neutronus sugeriantys strypai, tačiau galia nekilo aukščiau nei 200 megavatų. Nepaisant netolygaus reaktoriaus veikimo, eksperimentas prasidėjo 01:23:04.
ChNPP reaktoriaus schema
Įdiegus papildomus siurblius padidėjo ištuštėjusio turbinos generatoriaus apkrova, todėl sumažėjo vandens, patenkančio į reaktoriaus šerdį, tūris. Dėl greito reaktyvumo garais tai greitai padidino reaktoriaus galią. Bandymas įvesti absorbuojančius strypus dėl prastos jų konstrukcijos tik pablogino situaciją. Praėjus 43 sekundėms nuo eksperimento pradžios, reaktorius sugriuvo dėl vieno ar dviejų galingų sprogimų.
Baigiasi vandenyje
Liudininkai tvirtina, kad ketvirtasis atominės elektrinės blokas buvo sunaikintas dviem sprogimais: antrasis, galingiausias, įvyko per kelias sekundes po pirmojo. Manoma, kad avarija kilo dėl aušinimo sistemos vamzdžių sprogimo, kurį sukėlė greitas vandens išgaravimas. Vanduo ar garai reagavo su cirkoniu kuro elementuose, todėl susidarė ir sprogo dideli vandenilio kiekiai.
Švedijos mokslininkai mano, kad sprogimai paskatino du skirtingus mechanizmus, iš kurių vienas buvo branduolinis. Pirmiausia, didelis reaktyvumo garais koeficientas padidino perkaitinto garo tūrį reaktoriaus viduje. Dėl to reaktorius sprogo, o jo 2000 tonų viršutinis dangtis pakilo keliomis dešimtimis metrų. Kadangi kuro elementai buvo pritvirtinti prie jo, įvyko pirminis branduolinio kuro nuotėkis.
Sunaikintas 4-asis ChNPP galios blokas
Antra, dėl avarinio absorberio strypų nuleidimo atsirado vadinamasis „galutinis efektas“. Ant Černobylio RBMK-1000 strypai buvo sudaryti iš dviejų dalių - neutronų absorberio ir grafito vandens displėjaus. Kai strypas įvedamas į reaktoriaus šerdį, grafitas apatinėje kanalų dalyje pakeičia neutronus sugeriantį vandenį, o tai tik padidina garų reaktyvumo koeficientą. Didėja šiluminių neutronų skaičius ir grandininė reakcija tampa nekontroliuojama. Įvyksta nedidelis branduolinis sprogimas. Skilimo produktų srautai, net prieš sunaikinant reaktorių, prasiskverbė į salę, o tada - per ploną jėgainės stogą - pateko į atmosferą.
Pirmą kartą ekspertai pradėjo kalbėti apie sprogimo branduolinį pobūdį dar 1986 m. Tuomet Khlopin Radium instituto mokslininkai išanalizavo tauriųjų dujų frakcijas, gautas Cherepovets gamykloje, kur buvo gaminamas skystas azotas ir deguonis. Čerepovecas yra už tūkstančio kilometrų į šiaurę nuo Černobylio, o radioaktyvus debesis virš miesto praėjo balandžio 29 d. Sovietų tyrinėtojai nustatė, kad 133Xe ir 133mXe izotopų aktyvumo santykis buvo 44,5 ± 5,5. Šie izotopai yra trumpalaikiai skilimo produktai, rodantys silpną branduolinį sprogimą.
Švedijos mokslininkai apskaičiavo, kiek ksenono susidarė reaktoriuje prieš sprogimą, sprogimo metu ir kaip pasikeitė radioaktyviųjų izotopų santykis iki jų iškritimo Cherepovets mieste. Paaiškėjo, kad gamykloje stebimas reaktyvumo santykis gali atsirasti įvykus branduoliniam sprogimui, kurio talpa 75 tonos (TNT ekvivalentas). Remiantis meteorologinių sąlygų analize 1986 m. Balandžio 25 d. – gegužės 5 d., Ksenono izotopai pakilo iki trijų kilometrų aukščio, o tai neleido susimaišyti su ksenonu, kuris susidarė reaktoriuje dar prieš avariją.