Technologie

V Rusku stále pracuje 10 jaderných reaktorů v Černobylu. Jsou bezpečné?

V poslední sérii seriálu "Černobyl"Televizní vědci HBO Ruské vědci objevují pravdu o příčině výbuchu reaktoru 4. energetické jednotky jaderné elektrárny v Černobylu, která později „opylovala“ radioaktivní cesium v ​​17 evropských zemích o celkové rozloze 207,5 tisíc km2. Katastrofa v jaderné elektrárně v Černobylu odhalila zásadní nedostatky reaktoru RBMK-1000. Přesto v současné době v Rusku působí 10 reaktorů typu RBMK-1000. Jsou bezpečné? Podle západních odborníků na jadernou fyziku, kteří sdíleli své názory s portálem Live Science, zůstává tato otázka otevřená.

Po strašné nehodě v designu práceRBMK-1000 byl upraven, ale stále není tak bezpečný jako většina západních reaktorů. Kromě toho neexistují žádné mezinárodní záruky a povinnosti, které by mohly zabránit výstavbě nových jaderných elektráren s podobnými konstrukčními vadami.

„Existuje řada různých typů reaktorů,projekty, které jsou zvažovány různými zeměmi a které se výrazně liší od západních standardních reaktorů. Mnozí z nich však mají nedostatky, které jejich designéři zlehčují, “říká Edwin Lyman, vedoucí projektu jaderné bezpečnosti v Unii zájmových vědců.

„A čím více se vše změní, tím více zůstává stejné,“ dodává vědec.

Jaká je zvláštnost reaktoru 4. elektrárny v Černobylu?

Reaktor první elektrárny ChNPP je obdobný jako čtvrtý před nehodou

Ve středu černobylské katastrofy byloreaktor typu RBMK-1000. Rektory podobné konstrukce používané pouze v SSSR a byly výrazně odlišné od většiny lehkých vodních reaktorů, které jsou standardem pro většinu západních zemí.

Lehké vodní reaktory se skládají z velké nádoby.pod tlakem, který obsahuje jaderný materiál (jádro nebo jádro), který je chlazen zdrojem cirkulující vody. V jaderném štěpení jsou atomy (v tomto případě uran) rozděleny, což vede k tvorbě velkého množství tepla a volných neutronů. Ten zasáhl další atomy, což způsobilo jejich rozpad, což vede k uvolnění ještě většího množství tepla a neutronů. Teplo přeměňuje vodu cirkulující do reaktoru na páru, která mění turbíny, které produkují elektřinu.

V lehkých vodních reaktorech se používá vodajako moderátor, který pomáhá kontrolovat probíhající štěpení jader v aktivní zóně. Voda zpomaluje pohyb volných neutronů, takže je pravděpodobnější, že budou pokračovat v štěpné reakci, čímž se zvýší její účinnost. Když se reaktor zahřívá, více vody se změní na páru a pro tuto roli moderátora je k dispozici méně. V důsledku toho se jaderné štěpení zpomaluje. Tento princip negativní zpětné vazby je klíčovým aspektem bezpečnosti, který zabraňuje přehřátí reaktorů tohoto typu.

Reaktory RBMK-1000 se liší. Byly vytvořeny speciálně pro práci s méně obohaceným palivem. Reaktory tohoto typu také používají vodu jako chladivo, ale jako moderátor se používají grafitové bloky. Vzhledem k tomuto oddělení rolí chladicí kapaliny a moderátoru nefungovala v RBMK princip negativní zpětné vazby „méně páry méně reaktivity“. Reaktory typu RBMK použily princip koeficientu nulové reaktivity.

Část chladiva v reaktoru se může odpařitvytváření bublin par (dutiny v chladivu). Zvýšení obsahu par může vést jak ke zvýšení reaktivity (kladný koeficient par), tak ke snížení reaktivity (negativní koeficient par), což závisí na neutronově-fyzikálních vlastnostech. S kladným neutronovým koeficientem je snazší přechod na moderátor grafitu snazší, říká jaderný fyzik ze Švédska Lars-Erik de Geer.

Proto kořen katastrofy roste, říká DeGeer Když se reaktivita zvyšuje, reaktor se zahřívá, více vody se mění na páru, což dále zvyšuje reaktivitu. Proces pokračuje dál a dál.

Jaká byla příčina katastrofy v jaderné elektrárně v Černobylu?

Když byla jaderná elektrárna v Černobylu plně funkční, \ tto není velký problém, říká Lyman. Při vysokých teplotách uranové palivo, které řídí štěpení jader, absorbuje více neutronů, což ho činí méně reaktivním. Při provozu se sníženým výkonem se reaktory typu RBMK-1000 stávají velmi nestabilní.

Na stanici 26. dubna 1986 šel pěškyplánovaná preventivní údržba. Každá taková oprava reaktoru typu RBMK zahrnovala zkoušky různých zařízení, jak rutinních, tak nestandardních, prováděných podle samostatných programů. Tato zastávka zahrnovala testování tzv. „Režimu rozběhu rotoru turbogenerátoru“, který navrhl generální projektant (Institute Hydroproject) jako dodatečný systém nouzového napájení.

„Nakonec to byl jeden z důvodů, proč se to stalo,“ říká De Geer

Před plánovaným odstavením reaktor pracoval na50% výkonu během 9 hodin. V době, kdy provozovatelé stanice obdrželi povolení k dalšímu snížení výkonu, neutrony absorbující xenon (otrava xenonem) se hromadily v reaktoru v důsledku štěpení uranu, takže v něm nemohla být udržována odpovídající úroveň reaktivity. Když jádro rektoru pracuje s plným výkonem, xenon je spálen dříve, než začne vytvářet problémy. Ale protože rektor pracoval jen půl hodiny po dobu 9 hodin, xenon nevyhořel. S plánovaným postupným poklesem došlo k krátkodobému výpadku elektřiny téměř na nulu. Personál stanice se rozhodl obnovit výkon reaktoru extrakcí tyčí absorbéru reaktoru (složeného z karbidu boru absorbujícího neutron), které se používají ke zpomalení štěpné reakce. Kromě toho se v důsledku snížení rychlosti čerpadel připojených k generátoru „vybíhání“ zhoršil problém kladného koeficientu reaktivity páry. Během několika vteřin se výkon reaktoru dramaticky zvýšil a překročil jeho úroveň 100krát.

Po pochopení nebezpečí situace, vedoucí směny ze 4. místaEnergetická jednotka pověřila vedoucího reaktoru, aby stiskl tlačítko nouzového vypnutí reaktoru A3-5. Při signálu tohoto tlačítka měly být do aktivní zóny zasunuty nouzové ochranné tyče. Vzhledem k konstrukčním vadám reaktoru však tyto tyče nemohly být zcela sníženy - tlak par v reaktoru je udržoval ve výšce 2 metry (výška reaktoru byla 7 metrů). Tepelná energie i nadále rychle rostla, reaktor se začal samočinně urychlovat. Došlo k dvěma silným výbuchům, v důsledku čehož byl reaktor 4. elektrárny zcela zničen. Stěny a stropy strojovny byly také zničeny a objevily se požáry. Zaměstnanci začali opouštět pracovní místa.

Vědci stále tvrdí, co by mohlo sloužitpříčiny každého výbuchu. Podle některých názorů by obě exploze mohly být parní a způsobily prudký nárůst tlaku v oběhové soustavě. Podle jiné verze by mohla být exploze pára. A v důsledku toho druhý vodík explodoval během chemických reakcí uvnitř kolapsujícího reaktoru. Definice po výbuchu izotopů xenonu v Čerepovcích, což je 370 kilometrů od Moskvy, však podle De Geera ukazuje, že první výbuch byl ve skutečnosti uvolněním radioaktivního plynu, který vypálil několik kilometrů do atmosféry.

Co se změnilo v reaktorech RBMK po havárii v Černobylu?

Černobylská katastrofa byla skutečným úderemSovětský svaz, řekl Jonathan Coopersmith, technologický historik z Texas A & M University, který byl v Moskvě v roce 1986. Společnost nepoznala bezprostředně skutečný rozsah incidentu z důvodu pomalého výkonu úřadů a také nedbalosti na zemi.

Sovětská média neoznámila katastrofu okamžitě. První informace o důsledcích výbuchu se objevily ve švédských médiích poté, co se v zemi objevil radioaktivní mrak. Vzhledem k absenci spolehlivých informací a srozumitelných připomínek ze strany úřadů začaly zahraniční publikace šířit neověřená data založená na pověstí. V odezvě, sovětské noviny obvinily “jisté kruhy” v zahraničí snažit se eskalovat situaci.

Michail Gorbačov apeloval na sovětské občany pouze 14. května, téměř tři týdny po katastrofě.

„To učinilo publicitu skutečnou,“ říká Coopersmith, což znamená, že tato událost položila základy pro vznikající politiku transparentnosti v Sovětském svazu.

Navíc to znamenalo začátek nové érymezinárodní spolupráce v oblasti jaderného zabezpečení. V srpnu 1986 uspořádala Mezinárodní agentura pro atomovou energii konferenci ve Vídni, kde sovětští vědci v té době projevili bezprecedentní úroveň otevřenosti, která poskytla podrobnosti o incidentu, řekl De Geer, který se této konference zúčastnil.

„Je stále překvapivé, že nám to řekli tolik,“ říká švédský vědec.

Po strašné nehodě v designu práceZměny byly provedeny na RBMK-1000: bylo použito více obohaceného paliva, počet řídicích tyčí byl zvýšen, byly zavedeny další inhibitory, aby se zabránilo ztrátě kontroly nad reaktorem při nízkých kapacitách.

Tři zbývající reaktory jaderné elektrárny v Černobylubyly v provozu do roku 2000. 15. prosince 2000 byl trvale odstaven reaktor poslední třetí elektrárny. V Litvě zůstaly také dvě RBMK, které byly následně uzavřeny na požádání poté, co se země stala členem Evropské unie. K dnešnímu dni jsou čtyři z provozovaných RBMK v Kursku, tři ve Smolensku a další tři v Petrohradu (čtvrtý byl uzavřen v prosinci 2018).

„Tyto reaktory nejsou tak dobré jako ty evropské, i když se staly méně nebezpečnými,“ poznamenává De Geer.

„Existují základní vlastnosti návrhuRBMK-1000, který nelze fixovat. Sotva je možné zvýšit bezpečnost RBMK jako celku na úroveň, kterou lze očekávat od podobného západního reaktoru, “dodává Edwin Lyman.

Kromě toho, De Geer poznamenává, že tytoreaktory nezajišťují přítomnost plných ochranných systémů, které jsou k dispozici pro reaktory západního typu. Tyto systémy jsou štíty z olova a oceli a jsou určeny k udržení radioaktivního plynu nebo páry před emisemi do ovzduší v případě nehody.

Potřebné jsou přísnější kontroly

Navzdory možným důsledkům jaderné haváriepro celé světové společenství stále neexistují mezinárodní dohody, které by jasně uváděly, co lze považovat za „bezpečnou“ jadernou elektrárnu, říká Lyman.

Konstatuje, že Úmluva o jaderné bezpečnostiVyžaduje, aby země byly plně transparentní, pokud jde o opatření přijatá k zajištění bezpečnosti jaderných elektráren a umožnily expertní posouzení těchto systémů, ale neexistují žádné mechanismy vymáhání právních předpisů ani sankce, které by tyto požadavky splňovaly. Jednotlivé země mají své vlastní nezávislé regulační orgány, ale jejich nezávislost je omezena tím, kolik jich poskytují místní úřady, říká Lyman.

„Jak můžeme očekávat kompetentní fungování nezávislého regulačního orgánu v zemích s rozvinutou korupcí a nedostatečnou správou věcí veřejných?“, Ptal se Lyman.

Navzdory tomu, že kromě SSSR nikdo jinýpostaveny reaktory typu RBMK-1000, v některých zemích byly navrženy nové konstrukce reaktorů, kde mají také koeficient nulové reaktivity. Tento princip se například používá v reaktorech s rychlým neutronovým chovatelem (RRBN), ve kterých se štěpný materiál vyrábí při růstu energie. Takové reaktory jsou postaveny například v Číně, Rusku, Indii a Japonsku. I když v druhém případě reaktor nefunguje a je plánováno jeho úplné vyřazení z provozu. Indie je 10 let za plánem uvedení do provozu. V Kanadě existují i ​​reaktory, které využívají malý kladný koeficient volnosti.

„Návrháři argumentují, že pokud všechno vezmetepozornosti, pak jsou obecně takové reaktory bezpečné, takže na tom nezáleží. Ale tito návrháři příliš přeceňují své systémy, “říká Lyman.

„Takové myšlení nakonec vedlo SSSR k potížím. Můžeme také být v potížích, pokud budeme s nedbalostí jednat, co nevíme nebo nerozumíme. “

Přihlaste se k odběru našeho Yandexu. Každý den jsou publikovány materiály, které spadají na hlavní stránku.