Oamenii de știință suedezi au ajuns la concluzia că o explozie nucleară slabă a avut loc în timpul accidentului la centrala nucleară de la Cernobâl. Experții au analizat cursul cel mai probabil al reacțiilor nucleare din reactor și au simulat condițiile meteorologice pentru propagarea produselor de fisiune. „Lenta.ru” povestește despre un articol al cercetătorilor publicat în revista Nuclear Technology.
Accidentul la centrala nucleară de la Cernobîl a avut loc pe 26 aprilie 1986. Dezastrul a amenințat dezvoltarea energiei nucleare în întreaga lume. În jurul gării a fost creată o zonă de excludere de 30 de kilometri. Căderea radioactivă a scăzut chiar și în regiunea Leningrad, iar izotopii de cesiu s-au găsit în concentrații crescute în lichen și carne de cerb în regiunile arctice din Rusia.
Există diferite versiuni ale cauzelor dezastrului. Cel mai adesea, acestea indică acțiunile greșite ale personalului centralei nucleare de la Cernobâl, ceea ce a dus la aprinderea hidrogenului și la distrugerea reactorului. Cu toate acestea, unii oameni de știință cred că a existat o adevărată explozie nucleară.
Fierberea iadului
O reacție în lanț nuclear este menținută într-un reactor atomic. Nucleul unui atom greu, de exemplu, uraniul, se ciocnește cu un neutron, devine instabil și se descompun în două nuclee mai mici - produse de descompunere. În procesul fisiunii, se eliberează energie și doi sau trei neutroni liberi rapide, care la rândul lor determină descompunerea altor nuclee de uraniu în combustibil nuclear. Numărul de descompuneri crește astfel exponențial, dar reacția în lanț din reactor este sub control, ceea ce împiedică o explozie nucleară.
În reactoarele nucleare termice, neutronii rapizi nu sunt potriviți pentru atomi grei excitați, astfel încât energia lor cinetică este redusă folosind un moderator. Neutronii lente, numiți neutroni termici, sunt mai susceptibili să provoace descompunerea atomilor de uraniu-235 folosiți ca combustibil. În astfel de cazuri, se vorbește despre o secțiune transversală ridicată pentru interacțiunea nucleelor de uraniu cu neutronii. Neutronii termici înșiși sunt numiți astfel, deoarece se află în echilibru termodinamic cu mediul.
Inima centralei nucleare de la Cernobâl a fost reactorul RBMK-1000 (un reactor cu canale de mare putere cu o capacitate de 1000 megawati). Practic, este un cilindru de grafit cu multe găuri (canale). Graficul acționează ca un moderator, iar combustibilul nuclear este încărcat în elemente de combustibil (tije de combustibil) prin canalele tehnologice. Tijele de combustibil sunt fabricate din zirconiu, un metal cu o secțiune transversală de captare a neutronilor foarte mică. Acestea permit să treacă neutronii și căldura, care încălzește lichidul de răcire, prevenind scurgerea produselor de descompunere. Tijele de combustibil pot fi combinate în ansambluri de combustibil (FA). Elementele de combustibil sunt caracteristice reactoarelor nucleare eterogene în care moderatorul este separat de combustibil.
Video promotional:
RBMK este un reactor cu o singură buclă. Apa este folosită ca purtător de căldură, care se transformă parțial în abur. Amestecul abur-apă intră în separatoare, unde aburul este separat de apă și trimis la generatoarele de turbină. Aburul uzat este condensat și reintră în reactor.
Capacul reactorului RBMK
A fost un defect în proiectarea RBMK, care a jucat un rol fatal în dezastrul de la centrala nucleară de la Cernobâl. Cert este că distanța dintre canale a fost prea mare și prea mulți neutroni rapizi au fost inhibați de grafit, transformându-se în neutroni termici. Sunt bine absorbiți de apă, dar bulele de abur sunt formate constant acolo, ceea ce reduce caracteristicile de absorbție ale purtătorului de căldură. Drept urmare, reactivitatea crește, apa se încălzește și mai mult. Adică, RBMK se distinge printr-un coeficient suficient de ridicat de reactivitate la vapori, ceea ce complică controlul pe parcursul unei reacții nucleare. Reactorul trebuie să fie echipat cu sisteme de siguranță suplimentare, numai personal cu înaltă calificare ar trebui să lucreze la el.
Rupă lemne de foc
Pe 25 aprilie 1986, a fost planificată oprirea celei de-a patra unități de alimentare la centrala nucleară de la Cernobîl pentru reparații programate și un experiment. Experți de la Institutul de Cercetări Hydroproject au propus o metodă pentru alimentarea cu energie de urgență a pompelor stației folosind energia cinetică a unui generator de turbină care se rotește prin inerție. Acest lucru ar permite, chiar și în cazul unei întreruperi de curent, menținerea circulației lichidului de răcire în circuit până la pornirea puterii de rezervă.
Conform planului, experimentul urma să înceapă când puterea termică a reactorului a scăzut la 700 de megavati. Puterea a fost redusă cu 50 la sută (1600 megawati), iar procesul de închidere a reactorului a fost amânat timp de aproximativ nouă ore la o cerere de la Kiev. De îndată ce reluarea puterii a fost reluată, aceasta a scăzut brusc la aproape zero din cauza acțiunilor eronate ale personalului centralei nucleare și otrăvirea cu xenon a reactorului - acumularea izotopului xenon-135, ceea ce reduce reactivitatea. Pentru a rezolva problema bruscă, tijele de absorbție a neutronilor de urgență au fost scoase din RBMK, dar puterea nu a crescut peste 200 de megawati. În ciuda funcționării instabile a reactorului, experimentul a început la 01:23:04.
Diagrama reactorului ChNPP
Introducerea de pompe suplimentare a sporit sarcina pe generatorul de turbină scurs, ceea ce a redus volumul de apă care pătrunde în miezul reactorului. Împreună cu reactivitatea ridicată la abur, aceasta a crescut rapid puterea reactorului. Încercarea de a introduce tije absorbante datorită designului lor slab a făcut doar situația să se înrăutățească. La doar 43 de secunde de la începutul experimentului, reactorul s-a prăbușit ca urmare a uneia sau a două explozii puternice.
Se termină în apă
Martorii oculari susțin că a patra unitate de energie a centralei nucleare a fost distrusă de două explozii: cea de-a doua, cea mai puternică, s-a întâmplat la câteva secunde după prima. Se crede că de urgență a apărut dintr-o explozie de țevi din sistemul de răcire cauzată de evaporarea rapidă a apei. Apa sau aburul au reacționat cu zirconiul din celulele de combustibil, determinând formarea și explodarea unor cantități mari de hidrogen.
Oamenii de știință suedezi consideră că două mecanisme diferite au dus la explozii, dintre care unul nuclear. În primul rând, coeficientul mare de reactivitate la abur a mărit volumul aburului supraîncălzit în interiorul reactorului. Drept urmare, reactorul a izbucnit, iar capacul său de 2000 de tone a zburat pe câteva zeci de metri. De vreme ce elementele de combustibil i-au fost atașate, a existat o scurgere primară de combustibil nuclear.
A 4-a unitate de energie distrusă a ChNPP
În al doilea rând, coborârea de urgență a tijelor de absorbție a dus la așa-numitul „efect final”. Pe Chernobyl RBMK-1000, tijele erau alcătuite din două părți - un absorbant de neutroni și un distribuitor de apă din grafit. Când tija este introdusă în miezul reactorului, grafitul înlocuiește apa absorbantă de neutroni în partea inferioară a canalelor, ceea ce îmbunătățește doar coeficientul de reactivitate al vaporilor. Numărul de neutroni termici crește, iar reacția în lanț devine incontrolabilă. Se produce o mică explozie nucleară. Curentele de produse de fisiune, chiar înainte de distrugerea reactorului, au pătruns în hol și apoi - prin acoperișul subțire al unității de alimentare - au intrat în atmosferă.
Pentru prima dată, experții au început să vorbească despre natura nucleară a exploziei în 1986. Apoi, oamenii de știință de la Khlopin Radium Institute au analizat fracțiile gazelor nobile obținute la fabrica Cherepovets, unde s-a produs azot lichid și oxigen. Cherepovets este situat la o mie de kilometri nord de Cernobîl, iar un nor radioactiv a trecut peste oraș pe 29 aprilie. Cercetătorii sovietici au descoperit că raportul dintre activitățile izotopilor 133Xe și 133mXe a fost de 44,5 ± 5,5. Acești izotopi sunt produse de fisiune de scurtă durată, ceea ce indică o slabă explozie nucleară.
Oamenii de știință suedezi au calculat cât de mult s-a format xenon în reactor înainte de explozie, în timpul exploziei și modul în care raporturile de izotopi radioactivi s-au schimbat până la căderea lor în Cherepovets. S-a dovedit că raportul dintre reactivitățile observate la uzină poate apărea în cazul unei explozii nucleare cu o capacitate de 75 tone în echivalent TNT. Conform analizei condițiilor meteorologice pentru perioada 25 aprilie - 5 mai 1986, izotopii de xenon s-au ridicat la o înălțime de până la trei kilometri, ceea ce a împiedicat amestecarea sa cu xenonul format în reactor chiar înainte de accident.
