Czarnobylska Elektrownia Jądrowa im. Włodzimierza I. Lenina - cz. 1 - Historia powstania i przyczyny katastrofy

Witam wszystkich Steemian bardzo serdecznie w kolejnej notce na moim blogu. Pierwotnie notka ta miała być wstępem do mojej recenzji miniserialu "Czarnobyl" i miała z grubsza przedstawić okoliczności katastrofy Reaktora nr 4 , ale rozrosła się do takich rozmiarów, że postanowiłem opublikować ją jako osobny wpis.

Na wstępie chciałbym powiedzieć, że nie uważam się za specjalistę w dziedzinie katastrofy czarnobylskiej, ani za specjalistę w dziedzinie działania reaktorów atomowych typu RBMK, ale myślę, że moja wiedza jest ciut większa niż przeciętnego Kowalskiego, którego to obchodzi co zeszłoroczny śnieg. Moja wiedza w głównym stopniu opiera się na przeczytanych artykułach w prasie i internecie, ale także na obejrzanych w telewizji i na YouTube filmach dokumentalnych. Swego czasu też o katastrofie w Czarnobylu na swoim kanale opowiadał Grzechu40 przy okazji ogrywania serii gier komputerowych z serii "S.T.A.L.K.E.R. - Cień Czarnobyla i Zew Prypeci" i to właśnie było impulsem, by się tym tematem zainteresować. Na pewno mam pewne braki w wiedzy (a kto takich nie ma, nikt nie jest alfą i omegą) i miałem w planach poczytanie kilku książek o tej katastrofie, lecz niestety nie mam na to czasu.

---

CZARNOBYL, tę nazwę zna chyba każdy i chyba nie ma takiej osoby, która by nie wiedziała, co tam się mniej więcej stało i w którym roku. Ale może zacznijmy od początku. Na genezę powstania katastrofy w Czarnobylu złożyło się kilka czynników. Po pierwsze wada konstrukcyjna reaktorów atomowych typu RBMK 1000, oszczędność pieniędzy na materiałach budowlanych lub brak tych materiałów, opieszałość zarządu elektrowni i łamanie przepisów bezpieczeństwa (piję do dyrektora Briuchanowa i głównego inżyniera Fomina), zbyt wielka ufność w niezawodność radzieckiej myśli technologicznej (piję do Anatolija Diatłowa), brak przygotowania nocnej zmiany, która myślała, że jest już po teście, a tu zonk, nieświadomość inżynierów nocnej zmiany o zatruciu ksenonowym rdzenia reaktora. Ale zacznijmy od początku.

Czarnobyl, a dokładniej Czarnobylska Elektrownia Jądrowa im. Włodzimierza Ilicza Lenina była elektrownią wykorzystującą reaktory atomowe typu RBMK 1000 (z rosyjskiego Rieaktor Bolszoj Moszcznosti Kanalnyj - Reaktor Kanałowy Dużej Mocy). Istniały trzy rodzaje tego reaktora: RBMK 1000 (tzw typ czarnobylski), charakteryzujący się mocą cieplną 3200 MW. Reaktor typu RBMK 1500 charakteryzował się mocą cieplną 4800 MW, oraz reaktor RBMK 2000 charakteryzujący się mocą 5400 MW. Reaktory tego typu były użytkowane tylko na terenie Związku Socjalistycznych Republik Radzieckich, ponieważ na zachodzie nie zostałyby dopuszczone do eksploatacji, ze względu na ich "tanią" budowę.

Pierwszym reaktorem tego typu uruchomionym na terenie byłego ZSRR był reaktor w Sosnowym Borze, położonym około 80 km od Leningradu (obecnie Sankt Petersburg). Paliwem wykorzystywanym w tego typu elektrowniach był, jak dobrze pamiętam chyba izotop 235 Uranu, ale także chyba używano Uranu 238.

Jak dobrze pamiętam z lekcji chemii (a będzie to 20 lat) izotop to rodzaj tego samego pierwiastka chemicznego, różniący się ilością neutronów w jądrze. Jak pewnie dobrze wiecie, atom składa się z jądra, w którym znajdują się dodatnie protony i neutralne... neutrony (nukleony). Wokół jądra atomu po tak zwanych orbitach krążą ujemnie naładowane elektrony.

Nie jestem naukowcem i wytłumaczenie jak działa ten reaktor własnymi słowami jest trudne. Jeśli chcecie to możecie poczytać o tym redaktorze różne opracowania w internecie, np na Wikipedii.

Reaktor RMBK

---

Decyzje o budowie Czarnobylskiej Elektrowni Jądrowej imienia Włodzimierza Ilicza Lenina władze Związku Radzieckiego podjęły pod koniec lat 60 XX wieku. Ich plan zakładał na powstanie kolejnej elektrowni atomowej na terenie Ukraińskiej SSR w przeciągu następnych 10 lat. Na ostateczne miejsce budowy elektrowni wybrano rejony wsi Kopaczi na północny zachód od Kijowa. Wieś ta leżała nad rzeką Prypeć, około 12 km od miasta Czarnobyl (różne źródła podają od około 11 do 18 km). Władze sowieckie miały ogromne plany wobec tej elektrowni. Chcieli, aby ta elektrownia była największą w ZSRR, a może nawet i na całym świecie. Planowano rozbudowanie jej na... 12 bloków! W chwili katastrofy liczyła ona cztery bloki, a kolejne dwa - piąty i szósty były w budowie.

Na początku lat 70, a dokładniej 1 stycznia 1970 roku powołano dyrekcję przyszłej elektrowni atomowej. Dyrektorem został Wiktor Briuchanow, ten sam który 16 lat później swoją niekompetencją przyczyni się do jednej z największych katastrof przemysłowych i ekologicznych na naszej planecie, chociaż oficjalnie swoje obowiązki zacznie pełnić od kwietnia 1970 roku. Na początku lutego 1970 roku rozpoczęto pracę bad budową fundamentów pod przyszły Blok nr 1 reaktora, a miesiąc później 1 marca 1970 roku rozpoczęto prace nad budową tegoż bloku energetycznego. W 1972 roku, w Kijowie zawrzała dyskusja jakiego rodzaju mają to być reaktory. Dyrektor Wiktor Briuchanow nalegał na to, aby wykorzystano reaktory wodno ciśnieniowe (PWR). Ale dzięki prośbom i zapewnieniom twórcy reaktora typu RMBK, Anatolija Aleksandrowa o niezawodności i taniości tej konstrukcji, zdecydowano się na wykorzystanie reaktora typu RBMK 1000.

4 lutego 1970 roku wbudowano pierwszy kamień węgielny pod budowę miasta Prypeć, około 3 kilometry od powstającej elektrowni atomowej (różne źródła podają tę odległość od 2 do 4 km). W grudniu 1970 roku otwarto pierwszy hotel robotniczy w Prypeci. W kwietniu 1972 roku Prezydium Rady Najwyższej Ukraińskiej Socjalistycznej Republiki Radzieckiej nadało powstającemu osiedlu robotniczemu nazwę Prypeć. Z czasem osiedle to się rozrosło do pełnoprawnego miasta, które prawa miejskie uzyskało w 1979 roku. Szacuje się, że po otwarciu bloku pierwszego w czarnobylskiej elektrowni jądrowej, w 1977 roku osiedliło się tam około 13 000 ludzi. Do momentu opuszczenia miasta w dniu 27 kwietnia 1986 roku, mieszkało tam około 49 500 osób, głównie pracowników elektrowni i ich rodzin.

Pierwotnie oddanie pierwszego bloku reaktora w elektrowni czarnobylskiej miało mieć miejsce w 1975 roku, lecz prace nad nim się opóźniły i oddano go dopiero 22 września 1977 roku. W niedalekiej przyszłości oddano jeszcze 3 bloki reaktora. W listopadzie 1978 roku uruchomiono blok nr 2, a podłączenie go do sieci nastąpiło 21 grudnia 1978 roku. Blok numer 3 oddano do użytku 3 grudnia 1981 roku. 20 grudnia 1983 roku oddano do użytku czwarty i ostatni blok, ten najbardziej (nie)sławny reaktor. Jak już wspominałem wcześniej, w planach była budowa reaktorów 5 i 6, które już nigdy nie zostały ukończone. 31 grudnia 1983 roku Wiktor Briuchanow podpisał dokument potwierdzający ukończenie budowy i gotowość do pracy 4 Reaktora, bez przeprowadzania jego próby wytrzymałościowej. Eksploatację bloku 4 rozpoczęto 3 miesiące później, 26 marca 1984 roku. Do momentu katastrofy trzykrotnie próbowano przeprowadzić próby na tym reaktorze, ale bezskutecznie. 25 kwietnia 1986 roku przymierzano się do czwartej próby wytrzymałościowej tego reaktora. A jak ta próba się skończyła?

Właśnie takŹródło:

---

W nocy z 25 na 26 kwietnia 1986 roku na terenie Czarnobylskiej Elektrowni Jądrowej im. Włodzimierza Ilicza Lenina doszło do największej katastrofy przemysłowej XX wieku i chyba jednak do największej katastrofy jądrowej i ekologicznej w dziejach ludzkości. Otóż 26 kwietnia 1986 roku w okolicach godziny 1:24 w nocy (różne źródła podają czas od 1:23:47 do 1:24) doszło do pierwszego wybuchu Reaktora nr 4 w tejże elektrowni, kilka sekund po niej doszło do silniejszej i groźniejszej eksplozji wodoru, która wysadziła ważącą około 1100-1200 ton ochronną pokrywę rdzenia reaktora, a także zniszczyła znaczną część budynku reaktora nr 4. Na wskutek tej eksplozji rdzeń reaktora został odsłonięty i do atmosfery zaczęły przedstawiać się radioaktywne izotopy 131 Jodu i 137 Cezu, które utworzyły trujący obłok, który w przeciągu następnych 10 dni rozszedł się na prawie cały obszar Europy. Podobno ta radioaktywna chmura doszła nawet do Japonii. Jak na ironię, tej feralnej nocy przeprowadzano test wydajnościowy tegoż reaktora. Przy czym złamano przepisy, ponieważ test ten powinien się odbyć dwa i pół roku wcześniej, przy oddawaniu tego reaktora do użytku, pod koniec grudnia 1983 roku. Test ten miał pokazać sprawdzenie funkcjonowania systemu odpowiedzialnego za chłodzenie reaktora w sytuacji awaryjnej i miał trwać zaledwie minutę. Za przyczyny katastrofy czarnobylskiej uważa się wady konstrukcyjne reaktora RBMK, budowanie go "po kosztach", oraz błąd ludzki. Za winnych tej katastrofy uważało się zarząd zakładu: byłego dyrektora elektrowni Wiktora Briuchanowa, byłego naczelnego inżyniera elektrowni Nikołaja Fomina, a przede wszystkim zastępcę Fomina - Anatolija Diatłowa, który tej feralnej nocy pełnił rolę nadzorcy podczas wykonywania testu wydajnościowego Reaktora nr 4.

Pierwotnie test reaktora nr 4 miał zostać przeprowadzony 25 kwietnia 1986 roku na dziennej zmianie i blok 4 miał być wyłączony z użytku. Na 24 godziny przed wybuchem, w okolicach godziny 1:00 w nocy rozpoczęto stopniowe obniżanie mocy reaktora ze znamionowych 3200 MW (3,2 GW) do połowy, czyli 1600 MW. Centrala w Kijowie zarządzająca Czarnobylską Elektrownią Jądrową nie wydała zgody na rozpoczęcie testu na dziennej zmianie, gdyż elektrownia prypecka zaopatrywała w prąd około 10% Związku Radzieckiego i istniało realne zagrożenie zaniku prądu u odbiorców. Zgodę na przeprowadzenie testu dyspozytornia w Kijowie wydała 25 kwietnia 1986 roku dopiero w okolicach godziny 23:04, czyli pod koniec zmiany popołudniowej. Przeprowadzenie testu przypadło zmianie nocnej, która nie była przygotowana do testu i o tym nic nie wiedziała, a w dodatku miała to zrobić przy nadzorze Witalija Diatłowa, którego raczej... nikt nie lubił. Od wyniku testu mogła zależeć przyszłość Briuchanowa, Fomina i Diatłowa. Istniała szansa, że Briuchanow może awansować wyżej, Fomin mógł zająć jego miejsce, a Diatłow miejsce Fomina. Dlatego też Diatłow najprawdopodobniej chciał przeprowadzić ten test za wszelką cenę.

O godzinie 23:10 Diatłow wydał polecenie, aby obniżyć moc reaktora z 1600 do 700 MW, gdyż według zaleceń test miał być wykonany przy mocy od 700 do 1000 MW. Niestety Diatłow później wydał polecenie obsłudze reaktora: kierownikowi zmiany Aleksandrowi Akimowowi i operatorowi odpowiedzialnemu za obsługę reaktora Leonidowowi Toptunowowi (który pracował tam zaledwie od 3 miesięcy), aby jeszcze obniżyć moc z 700 do... 200 MW i rozpocząć test, co mogło być brzemienne w skutkach. O godzinie 0:28 moc reaktora zaczyna spadać, przy 500 MW technicy wyłączają automatyczny system kontroli mocy. Niestety powoduje to, że Toptunow nieświadomie za bardzo zredukował moc do 30 MW (niektóre źródła podają, że mogło być w rzeczywistości nawet 10 MW). Przez cały dzień przy zredukowanej mocy do 1600 MW, na rdzeniu reaktora zaczął odkładać się izotop 135 Ksenonu, który przy tej mocy się nie spalał. W energetyce jądrowej izotop 135 Ksenonu powstaje jako efekt uboczny rozpadu paliwa jądrowego (w przypadku reaktora RBMK 1000 był to izotop 235 Uranu). Ksenon ma takie właściwości, że znacznej mierze pochłaniał neutrony z paliwa jądrowego i działał jako inhibitor (opóźniacz) reakcji łańcuchowej. Jest to tak zwane zjawisko "zatrucia ksenonowego", które powoduje krótkotrwały ale znaczny spadek mocy reaktora. W tej sytuacji należało niezwłocznie przerwać test, bo i tak już był oblany i wyłączyć reaktor na 24 godziny. Ale nie, zdenerwowany Diatłow nakazał kontynuować test i podnieść moc reaktora z powrotem do 200 MW. Podwładni Diatłowa protestowali i nie chcieli wykonać testu przy takiej mocy. Nakazali, aby przekazał im to polecenie na piśmie. Skończyło się tym, że Diatłow nakrzyczał na Akimowa i zagroził mu utratą pracy i że nie już nie znajdzie jej w żadnej innej elektrowni jądrowej. Ale tak to jest jak się ma przełożonego ze zrytym łbem, który wie lepiej od podwładnego, nie da sobie wytłumaczyć i ma być tak jak on chce. Po trupach do celu. Tym bardziej, gdy się mieszkało w takim kraju jak Związek Radziecki i się miało taką niewolniczą mentalność homo sovieticusa. Gdyby Akimow miał jaja, to by mógł zagrozić Diatłowowi napisaniem raportu na niego, albo powiedzieć "ja tego nie zrobię, sam sobie to rób". Przynajmniej był kryty.

Przy "zatruciu ksenonowym" moc 200 MW to było maksimum jakie mógł osiągnąć w tamtej chwili reaktor. Żeby podnieść poziom mocy z powrotem do 200 MW, operatorzy zaczęli wyciągać pręty kontrolne z rdzenia, co było niebezpieczne i mogło doprowadzić reaktor na skraj stabilności. Z 211 prętów sterujących wyciągnięto aż 205, czyli w rdzeniu reaktora pozostało ich 6. W pewnym momencie automatyczne podnoszenie prętów nie było możliwe i trzeba było je wyciągać ręcznie. O godzinie 1:05 nad ranem zwiększono obieg wody chłodzącej, co też było brzemienne w skutkach. Nagromadzona woda pochłaniała ciepło i zaczęła pochłaniać więcej neutronów niż wydzielająca się podczas chłodzenia para wodna. To znowu spowodowało obniżenie mocy reaktora i trzeba było jeszcze bardziej wysunąć pręty kontrolne. To o godzinie 1:16 doprowadziło do niestabilnej pracy reaktora. O godzinie 1:18 komputer zapala lampki ochronne i nakazuje natychmiast przerwać test. Oczywiście obsługa reaktora ignoruje jego zalecenia. O godzinie 1:23:04 rozpoczął się test. Diatłow nakazuje starszemu inżynierowi sterowania turbinami Igorowi Kirszenbaumowi wyłączenie turbogeneratora nr 8, która spowodowała odcięcie wody do turbiny i napęd jej siłą inercji. Nagromadzona para wodna znacznie podniosła temperaturę, co spowodowało znaczny skok mocy reaktora. To rozpoczęło reakcję łańcuchową, której nie dało już się zatrzymać. Reaktor stał się tykającą bombą atomową. Ze znamionowych 3200 MW (3,2 GW) moc skoczyła dziesięciokrotnie i ostatnią wartością jaką pokazał miernik zanim się zepsuł, było ponad 33 GW. Akimow widząc co się dzieje, około godziny 1:23 i 40 sekund nacisnął przycisk AZ-5 będący odpowiednikiem przycisku SCRAM w zachodnich elektrowniach atomowych, aby przerwać test.

To spowodowało samoczynne ponowne wsuwanie się prętów kontrolnych do rdzenia reaktora. Całkowite wsunięcie prętów mogło zająć około 18-20 sekund. Niestety pręty miały wadę konstrukcyjną (a może to było z oszczędności), otóż miały one grafitowe końcówki, które były tylko katalizatorem (przyspieszaczem) reakcji łańcuchowej. Podczas opuszczania prętów, grafit wypychał chłodziwo z rdzenia reaktora i jeszcze bardziej podniósł moc reaktora. Wysoka temperatura panująca w rdzeniu reaktora spowodowała powykrzywianie prętów, co nieumożliwiło ich całkowite wsunięcie. O godzinie 1:23 i 47 sekund moc reaktora doszła do około 30 GW (ostatni zmierzony poziom mocy), czyli dziesięciokrotnie większej niż normalnie.

W tym czasie nagły wzrost ciśnienia spowodował, że popękały przewody paliwowe i rozerwało ono rury z doprowadzaną wodą do chłodnic. Paliwo zaczęło się topić i opadało do zalegającej na dnie reaktora wody. Mniej więcej w okolicach godziny 1:24 (różne źródła podają różne czasy (od 1:23:47 do 1:24), w 20 sekund po naciśnięciu przycisku AZ-5, doszło do pierwszej eksplozji. W tym czasie uwalniający się wodór wszedł w reakcję chemiczną z powietrzem, co spowodowało utworzenie bardzo wybuchowej mieszaniny gazów, jej zapłon i pierwszą eksplozję.

Kilka sekund później doszło do drugiej, o wiele większej i groźniejszej eksplozji, która wysadziła w powietrze ważącą około 1100-1200 ton! pokrywę ochronną reaktora i niemal całkowicie zniszczyła budynek bloku Reaktora nr 4. Do atmosfery zaczęły wydostawać się śmiercionośne, radioaktywne izotopy 131 Jodu, oraz 137 Cezu, które wytworzyły radioaktywną chmurę, która przez następne 10 dni pokryje teren większości Europy.

---

To by było na tyle. O następstwach katastrofy, o próbach tuszowania jej przez radzieckie władze i zminimalizowania jej skutków napiszę w następnej notce.

---

Źródła, z których korzystałem :

Wiedza własna

https://wiki.czarnobyl.pl/wiki/Czarnobylska_Elektrownia_J%C4%85drowa

https://wiki.czarnobyl.pl/wiki/Kalendarium_katastrofy_w_Czarnobylu

https://www.polskieradio.pl/39/156/Artykul/1007936,Czarnobyl-katastrofa-ktorej-nie-dalo-sie-ukryc

https://dzieje.pl/aktualnosci/rocznica-katastrofy-w-elektrowni-atomowej-w-czarnobylu

https://www.rp.pl/Historia/304279919-Czarnobyl--sowiecka-Hiroszima.html