Katastrofa elektrowni jądrowej w Czarnobylu

Największa katastrofa związana z energetyką jądrową w historii, niemalże na stałe utrwalone w pop kulturze pod postacią licznych filmów, książek czy nawet gier komputerów. Czarnobyl – to właśnie ta, umiejscowiona w pobliżu słynnej elektrowni miejscowość, wspólnie z Prypecią, stała się symbolem trudnych wydarzeń z przeszłości.

Budowa oraz lokalizacja elektrowni

Czarnobyl "dostał" własną elektrownię atomową końcem lat 60. Budowę rozpoczęto w 1969r., a jej rozbudowa trwała aż do momentu słynnej katastrofy. Przez ten czas wybudowane cztery reaktory, a każdy z nich zapewniał moc rzędu 1000 MW. Szacunkowa ilość energii, jaką dostarczała elektrownia, pokrywała 10% zapotrzebowania energetycznego Ukrainy. Najstarszy z reaktorów oddany do eksploatacji został 26 września 1977r., a ostatni z nich zaledwie trzy lata przed katastrofą. Reaktor nr 4 zaczął funkcjonować dopiero 21 grudnia 1983r i to właśnie w nim doszło do awarii. Co ciekawe planowano również uruchomienie dodatkowych reaktorów, o numerach 5 i 6, będących wciąż w budowie. Po tragicznych wydarzeniach z 1986r. Proces ten jednak przerwano. Co ciekawe, kompleks przetrwał upadek Związku Radzieckiego. Ostatni z reaktorów o numerze 3 pracował aż do 15 grudnia 2000, kiedy to zamknięto go pod presją rządów państw zachodnich.

Elektrownia ta, choć nazywana Czarnobylską zlokalizowana była w odległości 4 km od Prypeci, 18 km od Czarnobyla i 110 km od Kijowa – stolicy Ukrainy. Najbliższa z miejscowości, na skutek katastrofy stało się miastem duchów. Wcześniej zamieszkiwało ją 50 tys. osób. Byli to głównie pracownicy elektrowni i infrastruktury z nią powiązanej.

Czarnobyl - Co przyczyniło się do awarii?

Na przyczynę awarii kompleksu składa się wiele czynników. Głównym powodem, dla którego do niej doszło, są błędy konstrukcyjne w budowie reaktora stworzonego dla celów militarnych – do produkcji plutonu. Posiadał on budowę modułową, a co za tym idzie charakteryzował się łatwością rozszczelnienia. W przypadku awarii następował samoczynny wzrost mocy reaktora. Oczywiście ZSRR, z przyczyn politycznych, obwiniło za spowodowanie wypadku operatorów reaktora. Przesłanką do tego był fakt, że wtórną przyczyną awarii były błędy proceduralne.

Dzień przed katastrofą, 25 kwietnia 1986r. Trwały przygotowania do testu bezpieczeństwa, który miał zostać przeprowadzony kolejnego dnia. Eksperyment dotyczył skutków przerwania dopływu prądu do pompy układu chłodzenia reaktora. Co istotne w tym zakresie, ów eksperyment powinien był zostać zrealizowany dwa lata wcześniej. Ówcześnie jednak odłożono jego wykonanie na później, wbrew przepisom dotyczącym eksploatacji reaktorów. Decyzja ta była podyktowana faktem, że dokonanie testu zagrażało przedterminowemu oddaniu reaktora.

Dlaczego zdecydowano się na przeprowadzenie ryzykownego eksperymentu?

Eksperyment był konieczny ze względu na zmiany w projekcie, które nie zostały wcześniej sprawdzone w praktyce. Dotyczyły one części energii elektrycznej, wytwarzanej przez każdy z bloków, która była zużywana na ich potrzeby własne. Gdyby zaistniała konieczność wyłączenia reaktora, to dostawy energii zapewnione byłyby przez awaryjne agregaty prądotwórcze, a następnie z zewnątrz. W trakcie budowy elektrowni okazało się, iż ów generatory awaryjne osiągają niezbędną moc dopiero po 60 sekundach od wyłączenia reaktora i ich uruchomienia, a turbogenerator, dzięki swojej sile rozpędu, po wyłączeniu reaktora jest w stanie dostarczyć wystarczającą moc zaledwie przez 15 sekund. Skutkiem takiej sytuacji byłby brak zasilania systemów kontrolnych i bezpieczeństwa reaktora aż przez 45 sekund. Istniały dwa możliwe rozwiązania, zastosowanie agregatów o krótszym czasie rozruchu, bądź zmodyfikowanie turbogeneratorów.

Wybrano drugie z rozwiązań i zrealizowano je poprzez dołączenie dodatkowego stabilizatora napięcia. Jego zadaniem było utrzymanie minimalnej wartości napięcia przez 60 sekund, ale prawidłowe funkcjonowanie przeróbki nie zostało sprawdzone doświadczalnie. Podczas prób technicznych przed odbiorem reaktora przeprowadzono podobny test, który wykazał problem z agregatami prądotwórczymi. Później dokonano przeróbek w turbogeneratorach, lecz zabrakło czasu na powtórzenie doświadczenia. Miało ono wykazać jak długo w stanie awaryjnym, po ustaniu napędzania turbin generatorów parą z reaktora, energia kinetyczna ich ruchu obrotowego będzie w stanie wytworzyć niezbędną ilość energii elektrycznej, potrzebnej do sterowania reaktorem. Czas ten niezbędny był dla uruchomienia awaryjnego systemu zasilania. W założeniu, eksperyment miał polegać na znaczącym zmniejszeniu mocy reaktora, a następnie zablokowaniu dopływu pary do turbin generatorów i pomiarze czasu ich pracy, po odcięciu w ten sposób zasilania.

Czarnobyl - Początkowy przebieg eksperymentu

Reaktor planowo miał zostać odłączony od sieci 25 kwietnia 1986r. Doświadczenie nadzorowała specjalnie powołana grupa specjalistów w dziedzinie elektryczności pod nadzorem Anatolija Diatłowa – który był zastępcą naczelnego inżyniera elektrowni i jedynym atomistą w jej kierownictwie. Zgodnie z założeniami moc reaktora była obniżana do 50%. Wtedy jedna z elektrowni konwencjonalnych w okolicy przerwała produkcję energii i aby zapobiec jej niedoborom, dyspozytornia mocy w Kijowie zażądała opóźnienia wyłączenia reaktora do wieczora, aby zrekompensować ubytek energii w sieci.

O godzinie 23:04 Czarnobyl otrzymał zgodę na wyłączenie reaktora. Tak duże opóźnienie było katastrofalne w skutkach. Zmiana dzienna – zaznajomiona z procedurami dawno zakończyła pracę. Pracownicy zmiany popołudniowej szykowali się do opuszczenia stanowisk, a osoby z nocnej, która rozpoczynała pracę o północy, mieli przejąć kontrolę reaktora już podczas eksperymentu. Zespół ekspertów również wykazywał zmęczenie, przeciągającym się oczekiwaniem od poranka. Pierwotny plan zakładał przeprowadzenie eksperymentu w ciągu dnia, a w nocy miano jedynie czuwać nad systemem chłodzenia wyłączonego już reaktora. Z tego też powodu, pracownicy, który rozpoczęli swoją pracę o północy nie mogli być przygotowani na zastane warunki, a opisy procedur jakie otrzymali były słabo czytelne, pełne skreśleń i odręcznie naniesionych poprawek. Jakby tego było mało inżynierem odpowiedzialnym za obsługę reaktora był Leonid Toptunow, którego staż wynosił zaledwie trzy miesiące.

Rozpoczęto procedurę redukcji mocy cieplnej reaktora ze znamionowej 3,2 GW do założonej w zakresie od 0,7 do 1,0 GW. Brak doświadczenia operatora spowodował redukcję mocy do skrajnej wartości 10 MW. W wyniku tego doszło do nadmiernego wydzielenia się ksenonu-135, będącego izotopem silnie pochłaniającym neutrony, co doprowadziło do zatrucia ksenonowego. Reaktor nie posiadał jednak odpowiednich przyrządów kontrolnych, które umożliwiałby wykrycie tej nieprawidłowości. Instrukcja eksploatacji przewidywała wyłączenie reaktora i 24 godzinny okres do ponownego uruchomienia.

Czarnobyl - Bezpośrednia przyczyna katastrofy

Tak duży spadek mocy spowodował, że prawidłowe przeprowadzenie eksperymentu nie było możliwe. Operatorzy całkowicie nie świadomi tego co zaszło mogli uznać, że spadek mocy spowodowany był usterką jednego z automatycznych regulatorów. Aby dokonać zwiększenia mocy zaczęto usuwać kolejne pręty kontrolne, aż do momentu, w którym niezbędne było wyłączenie automatycznych mechanizmów i ręczne przesunięcie prętów do pozycji, która nie była zgodna z normami.

Moc w reaktorze powoli wzrosła do wartości 200 MW, co nadal było trzykrotnie mniejszą niż konieczna do przeprowadzenia doświadczenia. Mimo tego nie zostało ono przerwane, a na kontynuację nalegał ekspert nadzorujący przebieg – Diatłow. Zlekceważył on zastrzeżenia operatorów, piastujących znacznie niższą pozycję od niego i cechującym się niewielkim w porównaniu do niego doświadczeniem zawodowym. 26 kwietnia o 1:05 zwiększono obieg wody chłodzącej. Przepływ czynnika chłodzącego przekroczył górne limity zaledwie 11 minut później.

Tak zwiększone chłodzenie obniżyło temperaturę rdzenia reaktora oraz ilość pary wodnej. Woda w stanie ciekłym ma możliwość pochłonięcia znacznie większej ilości neutronów niż para, w wyniku czego moc ponownie spadła. Operatorzy usiłowali zrekompensować swój błąd dalszym wysunięciem prętów kontrolnych. W wyniku tych działań doprowadzono do skrajnie niestabilnego stanu reaktora i uniemożliwiono jego kontrolę za pomocą służących do tego prętów. Jedynym czynnikiem, który hamował jego pracę był wysoki poziom ksenonu w paliwie jądrowym. W takiej sytuacji, automatyczny system bezpieczeństwa powinien dokonać całkowitego wygaszenia reaktora, lecz operatorzy zadecydowali o jego wyłączeniu.

Przebieg katastrofy

O godz. 01:23:04 rozpoczęto feralny eksperyment. Obsługa nie miała pojęcia o niestabilności reaktora i wyłączyła przepływ pary do turbin. Spowodowało to jeszcze większy wzrost temperatury i parowania, w mgnieniu oka przekroczono szybkość pracy reaktora. Kilkadziesiąt sekund później próbowano uruchomić procedurę wygaszania reaktora za pośrednictwem całkowitego wsunięcia prętów kontrolnych – określaną jako AZ-5. Mechanizm nie zadziałał jednak prawidłowo, co przyspieszyło reakcję łańcuchową. Gwałtowny wzrost mocy reaktora ponad dopuszczalne normy spowodował zniszczenie kanałów paliwowych i rozerwanie rur z wodą chłodzącą. Zaledwie 20 sekund po rozpoczęciu AZ-5 doszło do eksplozji pary, która była tak silna, że doprowadziła do wysadzenia ważącej 1200 ton osłony biologicznej, która pokrywała reaktor.

Krótko po tym miała miejsca kolejna eksplozja – tlenu i wodoru, która doprowadziła do zniszczenia budynku czwartego reaktora. Dużo bardziej katastrofalnym jej skutkiem było wniknięcie powietrza do wnętrza reaktora. Przyczyniło się to do powstania pożaru grafitowych bloków izolujących reaktor. Te płonąc nieprzerwanie przez 9 dni uwolniły do atmosfery ogromną ilość izotopów promieniotwórczych, będących przyczyną późniejszego skażenia.

Czarnobyl - Promieniowanie po awarii i skutki katastrofy

Po pierwszej z eksplozji liczniki Geigera w elektrowni pokazywały odczyty poza zakresem. Stało się tak ponieważ były przygotowane do pomiarów znacznie mniejszego stopnia promieniowania. Żaden z pracowników nie miał świadomości, jak dużą dawkę promieniowania przyjmuje. Osoby, które znalazły się najbliżej reaktora nr 4 przyjęły w ciągu kilkunastu minut dawkę kilkukrotnie przekraczającą wartość śmiertelną. Przyjmowano dawki rzędu 25 Sv (Siwertów). Za dawkę śmiertelną uznawało się 6 Sv.

Bezpośrednim i najbardziej poważnym skutkiem wybuchu była katastrofa ekologiczna na okolicznych terenach oraz konieczność całkowitej ewakuacji pobliskiej miejscowości – Prypeci. W wyniku awarii skażeniu promieniotwórczemu uległ obszar od 125.000 do 146.000 kilometrów kwadratowych terenu na pograniczu współczesnej Ukrainy, Białorusi i Rosji. W efekcie skażenia, z terenów najsilniej zagrożonych ewakuowano i przesiedlono ponad 350.000 osób.

Władze ZSRR początkowo utrzymywały informacje o katastrofie w tajemnicy, będąc w przeświadczeniu, że jej skutki są możliwe do zatuszowania. Wszystko wyszło na światło dzienne dopiero, gdy chmurę radioaktywną po wybuchu wykryły urządzenia w Szwecji oraz innych państwach zachodnich. Polskie władze mimo zaprzeczeń ze strony władz sowieckich szybko rozpoczęły działania zapobiegawcze.

Już 29 kwietnia stabilny jod pod postacią „Płynu Lugola” podano 18,5 mln. osób w Polsce, zamieszkujących rejony, które uznano za zagrożone. Zapasy środka były gromadzone na wypadek wojny jądrowej. Współczesna wiedza o skutkach katastrofy pozwala jednak na stwierdzenie, że akcja podawania polakom płynu była wyrazem nadgorliwości, gdyż faktyczne skażenie na obszarze PRLu nie stanowiło zagrożenia dla zdrowia. Ówczesna blokada informacji ze strony sowietów nie pozwalała jednak na taką ocenę. Uwzględniając punkt widzenia i stan wiedzy władz, podjęte działania były jak najbardziej prawidłowe. Dla porównania w ZSRR w miejscach największego skażenia płyn Lugola udostępniono dopiero po 30 dniach.

Czarnobyl dziś

32 lata od katastrofy Czarnobyl stał się miejscem, gdzie przyjeżdża wielu. Jest to jedna z najbardziej dochodowych atrakcji turystycznych na Ukrainie. Czy jest tam bezpiecznie?

Czarnobyl można zwiedzać bez strachu o życie, jeśli tylko podąża się utartą ścieżką i słucha przewodnika. W mieście do dziś mieszkają ludzie. 90% populacji opuściło Czarnobyl bezpośrednio po katastrofie, ale część została. Prypeć jest w tej chwili całkowicie opuszczony. Nadal znajdują się tam miejsca o zbyt dużej dawce promieniowania, więc przebywanie tam na dłuższą metę nie jest bezpieczne.

W miejscu, gdzie znajdował się reaktor nr. 4 zbudowano sarkofag. Zbudowano go bezpośrednio po katastrofie, aby chronić świat zewnętrzny. Znajduje się pod nim 200 ton promieniotwórczego korium, 30 ton pyłu i 16 ton uranu i plutonu.

Wbrew pozorom Czarnobyl nie zaprzestał produkcji energii zaraz po katastrofie. Pozostałe trzy reaktory pracowały jeszcze na długo po wybuchu. Reaktor nr 1 wyłączono 30 listopada 1996 roku, reaktor nr 2 - 15 marca 1989 r, po pożarze turbiny prądotwórczej. Reaktor nr 3 działał najdłużej - do 15 grudnia 2000.

Do dziś w elektrowni pracują ludzie, kontrolując czy z wygaszonymi reaktorami wszystko jest w porządku.

Na terenie elektrowni znajduje się pomnik Walerego Chodemczuka, która pełnił służbę jako najstarszy operator pompy obiegowej bloku czwartego. Jego ciało wciąż spoczywa na miejscu katastrofy. Odzyskanie go pozostaje zbyt niebezpieczne.

Czarnobyl oraz Prypeć zostały przejęte przez przyrodę zostając jednym z największych rezerwatem przyrody w Europie. Między budynkami rosną drzewa i krzewy, a same budynki niszczeją i popadają w ruinę. Większość z nich jest objęta zakazem wstępu ponieważ grozi zawaleniem.

Jakie miejsce w okolicy jest najbardziej napromieniowane?

W piwnicy szpitala (który dziś wygląda jak idealne miejsce do kręcenia horroru) składowano ubrania likwidatorów, czyli ludzi, którzy bezpośrednio po katastrofie zajmowali się jej opanowaniem (strażaków, lekarzy). Brak wentylacji sprawia, że jest to najbardziej skażone miejsce Zony. W korytarzach stężenie promieniowania wynosi 1.07 Sv. Jeśli przyłożyć licznik Geigera do wciąż tam leżących ubrań można uzyskać odczyt bliski 30 Sv - daleko przekraczający dawkę śmiertelną.

Ewakuacja Prypeci trwała 2,5 godziny. Ludzie zostali wyciągnięci z domów i mieli do nich powrócić. Nigdy im na to nie pozwolono. Do dziś w mieszkaniach znajdują się sprzęty codziennego użytku. Na stolikach można zobaczyć porzucone kubeczki z zaschniętymi na ściankach resztkami płynów.