Elektrownia w Czarnobylu

Elektrownia w Czarnobylu: zwiastuny tragedii

Nowości i wydarzenia

Elektrownia w Czarnobylu to miejsce mające we współczesnej kulturze reputację niezwykle tajemniczego i przerażającego. Głównie z powodu nieznajomości pewnych faktów, z którymi awaria w Czarnobylu jest nierozłącznie powiązana. W tej serii artykułów przedstawimy historię czarnobylskiej elektrowni w taki sposób, aby każdemu czytelnikowi wyjaśnić jej działanie, konstrukcję i ukazać największe problemy, które wynikały z jej projektu.

Historia Czarnobyla

Czarnobyl założono w okolicach XI wieku nad rzeką Prypeć. Historia miasta od zawsze wiązała się z dostępem do prawego dopływu Dniepru. Niegdyś kwitł tam handel, w mieście funkcjonował rzeczny port towarowy i pasażerski. Podczas wojny polsko–bolszewickiej był miejscem bitwy między flotyllami rzecznymi Polski i ZSRR. W czasach powojennych specjalizował się w naprawach statków pływających po Prypeci. Wszystko miało się zmienić kiedy w 1966 roku Ministerstwo Energii Związku Radzieckiego poszukiwało lokalizacji na budowę nowych elektrowni jądrowych typu RBMK. Ze względu na łatwy dostęp do wody oraz niską gęstość zaludnienia wybrano m.in. teren w okolicach wioski Kopaczi na północ od Czarnobyla. Elektrownia w Czarnobylu uruchomiła pierwszy blok 26 września 1977 roku.

Reaktory RBMK – historia, konstrukcja

Projekt reaktora RBMK–1000 powstał na początku lat 60. RBMK były reaktorami o mocy do 1000 MW jednocześnie zdolnymi do militarnej produkcji plutonu (jednak prawdopodobnie nigdy nie były używane do tego celu). Reaktory chłodzono lekką wodą, a moderowano grafitem co jest połączeniem niestosowanym dotąd w żadnym innym reaktorze. Dzięki użyciu grafitu można było zastosować tańszy, niewzbogacony uran jako paliwo. Wykorzystanie lekkiej wody to decyzja również ekonomiczna gdyż zasób ciężkiej wody potrafi pochłonąć nawet 20% kosztów budowy reaktora. W związku z tym RBMK charakteryzowały się niskimi kosztami eksploatacji w porównaniu z reaktorami zachodnich elektrowni jądrowych. Jednakże wiązało się to również z największą wadą projektu.

Z uwagi na konstrukcję, przy zwiększeniu się ilości pary wodnej w rdzeniu reaktora następuje znaczny wzrost reaktywności – woda w stanie ciekłym pochłania neutrony dużo lepiej niż para wodna. Może to prowadzić do utraty stabilności i znacząco komplikuje sterowanie reaktorem. Jednocześnie reaktory RBMK nie spełniały w żadnym stopniu zachodnich norm bezpieczeństwa. Pręty kontrolne pokryto na czubku grafitem. Zabieg ten miał zmniejszać tarcie pręta w trakcie wprowadzania do rdzenia. Tymczasem podczas wprowadzania, kiedy wypychał chłodzącą wodę, jako moderator zwiększał niezamierzenie reaktywność. W ten sposób pręty kontrolne, które powinny teoretycznie zmniejszać reaktywność początkowo ją zwiększały. Dodatkowo rdzenia nie umieszczono w tzw. obudowie bezpieczeństwa, a jedynie w betonowej studni mającej pełnić jej rolę. Zawór bezpieczeństwa doprowadzający wodę do rdzenia nie działał automatycznie i odkręcano go ręcznie. Z kolei system sterowania reaktora podzielono na 12 lokalnych sekcji co bardzo utrudniało jego sprawną kontrolę.

Sprawdź również czym jest wzbogacony uran.

Elektrownia w Czarnobylu – przyczyny i przygotowania do eksperymentu

Na niedługo przed oficjalnym oddaniem bloku czwartego Czarnobylskiej Elektrowni Jądrowej odkryto wadę w działaniu systemu generatorów zapewniających awaryjne zasilanie reaktora po jego wyłączeniu. Turbogeneratory produkowały energię elektryczną dzięki energii kinetycznej pary pozostałej po wyłączeniu reaktora, trwało to około 15 sekund od zatrzymania reakcji jądrowej. Natomiast agregaty prądotwórcze odpowiednią moc uzyskiwały dopiero po 60 sekundach od rozruchu. Stąd postanowiono zmodyfikować turbogeneratory tak, aby utrzymywały minimalne napięcie do czasu uzyskania pełnej mocy przez agregaty prądotwórcze. Wskutek zmian w projekcie awaryjnego zasilania reaktora konieczne było przeprowadzenie testów bezpieczeństwa, dodatkowo zbliżał się termin oddania bloku do użytku.

Test reaktora RBMK – minuta po minucie

Na 25 kwietnia 1986 roku planowano wyłączenie reaktora czwartego i przeprowadzenie testu. Do czuwania nad przebiegiem eksperymentu wyznaczono grupę ekspertów pod przewodnictwem Anatolija Diatłowa – zastępcy naczelnego inżyniera elektrowni. Plan zakładał obniżanie od rana mocy reaktora do poziomu 50%. Nieoczekiwanie jedna z pobliskich elektrowni przerwała produkcję energii elektrycznej.

W związku z tym dyspozytornia mocy w Kijowie zażądała opóźnienia w przeprowadzeniu eksperymentu do późnego wieczora, aby zaspokoić popołudniowe, zwiększone zapotrzebowanie na elektryczność. Wskutek opóźnienia dzienna zmiana dobrze zaznajomiona z procedurami panującymi podczas eksperymentu opuściła już swoje miejsce pracy. O godzinie 23:04 czasu lokalnego dyspozytornia mocy udzieliła zgody na kontynuację wyłączenia reaktora. Test miała rozpocząć popołudniowa zmiana. Nocna zmiana miała przejąć kontrolę w trakcie eksperymentu. Wyraźne zmęczenie odczuwali już wtedy specjaliści z Diatłowem na czele, którzy od samego rana przebywali na terenie elektrowni.

Nocna zmiana pod przewodnictwem Aleksandra Akimowa nie była przygotowana na przeprowadzenie eksperymentu – pierwotnie mieli oni jedynie czuwać na systemem chłodzenia wyłączonego reaktora. Instrukcje, które otrzymali pełne były ręcznie dopisanych poprawek, wiele informacji było skreślonych. Na podstawie tych, niezbyt jasnych opisów, reaktor miał obsługiwać Leonid Toptunow, młody inżynier z 3-miesięcznym stażem.

Zatrucie ksenonowe – początki złego

Zgodnie z procedurami, o 1:00 rozpoczęto redukcję mocy cieplnej z początkowych 3,2 GW do około 1,0 GW. Po odłączeniu systemu regulującego gwałtownie do 30 MW spadła moc reaktora. Było to spowodowane tzw. zatruciem ksenonowym czyli nagromadzeniem się ksenonu w reaktorze wskutek obniżania mocy od rana 25 kwietnia. Gdyby wiedziano o zatruciu ksenonowym zastosowano by procedury typowe dla tego stanu czyli wyłączenie reaktora i odczekanie 24 godzin aż stężenie pierwiastka opadnie do bezpiecznego poziomu. Pracownicy nie byli jednak świadomi zatrucia reaktora ksenonem gdyż elektrownia w Czarnobylu nie była wyposażona w odpowiednią aparaturę pomiarową.

Obsługa aby podtrzymać reakcję i nie dopuścić do przedwczesnego zatrzymania reaktora podniosła prawie wszystkie pręty kontrolne. W pewnym momencie postanowili wyłączyć automatyczne mechanizmy kontrolne i podnieść je ręcznie znacznie przekraczając normy. Doprowadziło to do powolnego wzrostu mocy reaktora do 200 MW. Moc reaktora przy tak znacznie wysuniętych prętach kontrolnych powinna oscylować na dużo wyższym poziomie. Z tego powodu operatorzy reaktora nalegali na przerwanie eksperymentu. Diatłow zlekceważył zastrzeżenia obsługi i nakazał kontynuację testu.

Elektrownia w Czarnobylu – ostatnie chwile przed wybuchem

Według planu, o godzinie 1:05 zwiększono przepływ chłodzącej reaktor wody. Spowodowało to schłodzenie rdzenia i spadek reaktywności wskutek zmniejszenia się ilości pary wodnej. Żeby skompensować spadek, operatorzy podnieśli pręty kontrolne jeszcze bardziej naginając przyjęte normy. Skutkowało to wprowadzeniem reaktora w krytycznie niestabilny stan, gdzie praktycznie nie była możliwa kontrola reakcji jądrowej (pręty kontrolne wsuwały się niezwykle powoli).

W tej chwili jedynym czynnikiem ograniczającym moc reaktora był znajdujący się w nim ksenon. Automatyczny system bezpieczeństwa powinien w tej sytuacji zadziałać, jednakże został wyłączony rankiem 25 kwietnia na potrzeby szybszego przeprowadzenia eksperymentu w razie jego niepowodzenia. Nie przewidywano wystąpienia aż tak fatalnego łańcucha zdarzeń, aby system był niezbędny.

Redaktor w serwisie Joblife.pl

Gitarzysta z zamiłowaniem do klasycznych rock’n’rollowych brzmień. Autor tekstów, kompozytor, od 2020 roku student. W chwilach wolnych od muzyki baczny obserwator polityki międzynarodowej, od zawsze zafascynowany historią.