technologie

In Rusland zijn nog steeds 10 kernreactoren van het Tsjernobyl-type actief. Zijn ze veilig?

In de laatste serie van de serie "Tsjernobyl"TV-wetenschappers HBO Russische wetenschappers ontdekken de waarheid over de oorzaak van de explosie van de reactor van de 4e machtseenheid van de kerncentrale van Tsjernobyl, die later radioactief cesium in 17 Europese landen "bestookte" met een totale oppervlakte van 207,5 duizend vierkante kilometer. De ramp in de kerncentrale van Tsjernobyl bracht fundamentele tekortkomingen aan het licht in de RBMK-1000-reactor. Desondanks zijn er vandaag nog steeds 10 reactoren van het type RBMK-1000 actief in Rusland. Zijn ze veilig? Volgens westerse experts in kernfysica, die hun mening deelden met de portal Live Science, blijft deze vraag open.

Na een vreselijk ongeluk in het ontwerp van werkenDe RBMK-1000 was gemodificeerd, maar nog steeds niet zo veilig als de meeste Westers ontworpen reactoren. Bovendien zijn er geen internationale garanties en verplichtingen die de bouw van nieuwe kerncentrales met vergelijkbare ontwerpfouten zouden kunnen voorkomen.

"Er zijn een aantal verschillende soorten reactoren,projecten die door verschillende landen worden beschouwd en die aanzienlijk verschillen van West-standaard licht-waterreactoren. Veel van hen hebben echter gebreken die gebagatelliseerd worden door hun ontwerpers ", zegt Edwin Lyman, hoofd van het project Nucleaire Veiligheid bij de Unie van geïnteresseerde wetenschappers.

"En hoe meer alles verandert, hoe meer het hetzelfde blijft," voegt de wetenschapper eraan toe.

Wat is de eigenaardigheid van de reactor van de 4e machtseenheid van de kerncentrale van Tsjernobyl?

De reactor van de eerste krachtbron van ChNPP is vergelijkbaar met de vierde vóór het ongeval

In het centrum van de ramp in Tsjernobyl wasreactortype RBMK-1000. Rectoren met een soortgelijk ontwerp die alleen in de USSR worden gebruikt en die duidelijk verschillen van de meeste lichtwaterreactoren, die de norm zijn voor de meeste westerse landen.

Lichtwaterreactoren bestaan ​​uit een groot vat.onder druk, die kernmateriaal (kern of kern) bevat, dat wordt gekoeld door een circulerende waterbron. Bij kernsplitsing worden atomen (in dit geval uranium) gesplitst, wat leidt tot het genereren van een enorme hoeveelheid warmte en vrije neutronen. De laatstgenoemden raken andere atomen, veroorzaken hun verval, wat leidt tot het vrijkomen van een nog grotere hoeveelheid warmte en neutronen. Warmte zet het water dat naar de reactor circuleert om in stoom die turbines maakt die elektriciteit produceren.

In lichtwaterreactoren wordt water gebruiktals een moderator die helpt bij het beheersen van de lopende kernsplijting in de actieve zone. Water vertraagt ​​de beweging van vrije neutronen, zodat ze meer geneigd zijn om de splijtingsreactie voort te zetten, waardoor de efficiëntie ervan wordt verhoogd. Naarmate de reactor warmer wordt, verandert meer water in stoom en komt minder beschikbaar voor deze moderatorrol. Als gevolg hiervan vertraagt ​​kernsplijting. Dit principe van negatieve feedback is een belangrijk veiligheidsaspect dat voorkomt dat reactoren van dit type oververhit raken.

RBMK-1000-reactoren zijn anders. Ze zijn speciaal gemaakt om te werken aan minder verrijkte brandstof. Reactoren van dit type gebruiken ook water als een koelmiddel, maar grafietblokken worden gebruikt als een moderator. Vanwege deze scheiding van de rollen van het koelmiddel en de moderator, werkte het principe van negatieve feedback "meer stoom minder reactiviteit" niet in RBMK. In plaats daarvan hebben reactoren van het RBMK-type het principe van de ongeldige reactiviteitscoëfficiënt gebruikt.

Een deel van het koelmiddel in de reactor kan verdampenvorming van dampbellen (holtes in het koelmiddel). Een toename van het dampgehalte kan zowel leiden tot een toename van de reactiviteit (een positieve dampcoëfficiënt) als een afname van de reactiviteit (een negatieve dampcoëfficiënt), dit is afhankelijk van de neutronenfysieke kenmerken. Met een positieve neutronencoëfficiënt wordt de taak om naar een grafietmoderator te gaan gemakkelijker gemaakt, zegt kernfysicus uit Zweden, Lars-Erik de Geer.

Vandaar dat de wortel van de ramp groeit, zegt DeGeer. Naarmate de reactiviteit toeneemt, warmt de reactor op, verandert meer water in stoom, wat de reactiviteit verder verhoogt. Het proces gaat maar door.

Wat was de oorzaak van de ramp in de kerncentrale van Tsjernobyl?

Toen de kerncentrale van Tsjernobyl volledig operationeel was,het was geen groot probleem, zegt Lyman. Bij hoge temperaturen absorbeert uraniumbrandstof, die kernsplijting aandrijft, meer neutronen, waardoor deze minder reactief wordt. Maar bij gebruik op gereduceerd vermogen, worden reactoren van het type RBMK-1000 erg onstabiel.

Op het station op 26 april 1986 was het lopengepland preventief onderhoud. En elke dergelijke reparatie voor een RBMK-type reactor omvatte testen van verschillende apparatuur, zowel routinematig als niet-standaard, uitgevoerd volgens afzonderlijke programma's. Deze stop omvatte het testen van de zogenaamde "run-down-modus van de turbogeneratorrotor" voorgesteld door de algemene ontwerper (Institute Hydroproject) als een aanvullend noodstroomvoorzieningsysteem.

"Uiteindelijk was dit een van de redenen voor wat er gebeurde", zegt De Geer

Vóór de geplande stillegging, werkte de reactor op50 procent vermogen gedurende 9 uur. Tegen de tijd dat de operators van het station toestemming kregen om het vermogen verder te verminderen, verzamelden xenon-absorberende neutronen (xenonvergiftiging) in de reactor vanwege de splitsing van uranium, zodat het juiste niveau van reactiviteit niet kon worden gehandhaafd. Wanneer de kern van de rector op volle kracht werkt, wordt xenon verbrand voordat het problemen kan gaan veroorzaken. Maar aangezien de rector slechts een half uur werkte gedurende 9 uur, is xenon dus niet doorgebrand. Met de geplande geleidelijke afname was er een kortstondige stroomstoring bijna tot nul. Het personeel van het station besloot het reactievermogen te herstellen door de absorptiestaven van de reactor (samengesteld uit neutronenabsorberend boorcarbide) te extraheren, die worden gebruikt om de splijtingsreactie te vertragen. Als gevolg van de verlaging van de snelheid van de pompen die zijn verbonden met de "oprakende" generator, werd bovendien het probleem van een positieve stoomreactiviteitscoëfficiënt verergerd. Binnen enkele seconden is het reactievermogen dramatisch toegenomen en het niveau 100 keer overtroffen.

Na het gevaar van de situatie begrepen te hebben, de shift supervisor van de 4eDe vermogenseenheid instrueerde de senior reactor-controletechnicus om op de noodstopknop voor de A3-5-reactor te drukken. Bij het signaal van deze knop moesten noodbeschermingsstaven in de actieve zone worden gestoken. Vanwege de ontwerpfouten van de reactor konden deze staven echter niet volledig worden neergelaten - de dampdruk in de reactor hield ze op een hoogte van 2 meter (de hoogte van de reactor was 7 meter). De thermische kracht bleef snel groeien, de reactor begon zichzelf te versnellen. Er vonden twee krachtige explosies plaats, waardoor de reactor van de 4e machtseenheid volledig werd vernietigd. De wanden en plafonds van de machinekamer werden ook vernietigd en er ontstonden branden. Medewerkers begonnen banen te verlaten.

Wetenschappers zijn nog steeds aan het discussiëren wat kan dienenoorzaak van elke explosie. Volgens sommige meningen kunnen beide explosies stoom zijn en worden veroorzaakt door een sterke toename van de druk in het circulatiesysteem. Volgens een andere versie kan een explosie stoom zijn. En als een resultaat van de tweede waterstof explodeerde tijdens chemische reacties in de inklapbare reactor. Echter, de definitie na de explosie van xenonisotopen in Cherepovets, die 370 kilometer van Moskou ligt, geeft volgens De Geer aan dat de eerste explosie in feite een uitstoot van radioactief gas was dat enkele kilometers in de atmosfeer had afgevuurd.

Wat veranderde er in de RBMK-reactoren na de ramp in Tsjernobyl?

De ramp in Tsjernobyl was een echte slagDe Sovjet-Unie, zei Jonathan Coopersmith, een technologiehistoricus van de Texas A & M University, die in 1986 in Moskou was. De maatschappij wist niet meteen wat de werkelijke omvang van het incident was door de traagheid van de autoriteiten en de nalatigheid op het terrein.

De Sovjet-media hebben niet onmiddellijk een catastrofe gemeld. De eerste informatie over de gevolgen van de explosie verscheen in de Zweedse media nadat een radioactieve wolk over het land verscheen. Bij gebrek aan betrouwbare informatie en begrijpelijke opmerkingen van de autoriteiten, begonnen buitenlandse publicaties ongeverifieerde gegevens te verspreiden op basis van geruchten. Als reactie hierop beschuldigden Sovjetkranten 'bepaalde kringen' in het buitenland van het proberen de situatie te laten escaleren.

Mikhail Gorbachev deed pas op 14 mei een beroep op de Sovjetburgers, bijna drie weken na de ramp.

"Het maakte de publiciteit echt", zegt Coopersmith, wat betekent dat deze gebeurtenis de basis legde voor het opkomende transparantiebeleid in de Sovjet-Unie.

Bovendien markeerde het het begin van een nieuw tijdperkinternationale nucleaire veiligheidssamenwerking. In augustus 1986 hield het Internationaal Atoom Energie Agentschap een conferentie in Wenen, waar Sovjetwetenschappers een ongekende mate van openheid toonden in die tijd, met details over het incident, zei De Geer, die ook bij die conferentie aanwezig was.

"Het is nog steeds verrassend dat ze ons zoveel hebben verteld", zegt de Zweedse wetenschapper.

Na een vreselijk ongeluk in het ontwerp van werkenVeranderingen werden aangebracht in RBMK-1000: meer verrijkte brandstof werd gebruikt, het aantal controlestaven werd verhoogd, extra remmers werden geïntroduceerd om verlies van controle over de reactor bij lage capaciteiten te voorkomen.

De drie overblijvende reactoren van de kerncentrale van Tsjernobylwaren in gebruik tot 2000. Op 15 december 2000 werd de reactor van de laatste, derde krachtbron permanent gesloten. In Litouwen bleven ook twee RBMK's bestaan, die vervolgens op aanvraag werden gesloten nadat het land lid werd van de Europese Unie. Tot op heden, vier van de werkende RBMK is in Koersk, drie in Smolensk en nog eens drie in St. Petersburg (de vierde was gesloten in december 2018).

"Deze reactoren zijn niet zo goed als de Europese, hoewel ze minder gevaarlijk zijn geworden", merkt De Geer op.

"Er zijn fundamentele eigenschappen van het ontwerpRBMK-1000, die niet kan worden hersteld. Het is nauwelijks mogelijk om de veiligheid van de RBMK als geheel te verhogen tot het niveau dat kan worden verwacht van een vergelijkbare reactor in westerse stijl, "voegt Edwin Lyman toe.

Daarnaast merkt De Geer op dat dezede reactoren voorzien niet in de aanwezigheid van volledige beschermende insluitingssystemen die beschikbaar zijn voor reactoren van het westelijke type. Deze systemen zijn schermen van lood en staal en zijn ontworpen om radioactief gas of stoom van emissies in de atmosfeer te houden in het geval van een ongeluk.

Strengere besturingselementen nodig

Ondanks de mogelijke gevolgen van een nucleair ongevalvoor de hele wereldgemeenschap zijn er nog steeds geen internationale overeenkomsten die duidelijk aangeven wat als een "veilige" kerncentrale kan worden beschouwd, zegt Lyman.

Hij merkt op dat het Verdrag inzake nucleaire veiligheidvereist dat landen volledig transparant zijn met betrekking tot de maatregelen die zijn genomen om de veiligheid van kerncentrales te waarborgen en maakt een deskundige beoordeling van deze systemen mogelijk, maar er zijn geen wettelijke handhavingsmechanismen of sanctiemaatregelen om aan deze vereisten te voldoen. Individuele landen hebben hun eigen onafhankelijke regelgevende instanties, maar hun onafhankelijkheid wordt beperkt door de hoeveelheid die ze door lokale autoriteiten worden verstrekt, zegt Lyman.

"Hoe kunnen we de competente werking verwachten van een onafhankelijke regelgevende instantie in landen met ontwikkelde corruptie en gebrek aan goed bestuur?", Vroeg Lyman.

Ondanks het feit dat naast de USSR niemand andersgebouwde RBMK-1000-type reactoren, in sommige landen zijn nieuwe reactorontwerpen voorgesteld, waarbij ze ook een ongeldige reactiviteitscoëfficiënt hebben. Dit principe wordt bijvoorbeeld gebruikt in snel neutronen kweekreactoren (RRBN), waarin meer splijtbaar materiaal wordt geproduceerd naarmate het vermogen toeneemt. Dergelijke reactoren zijn bijvoorbeeld gebouwd in China, Rusland, India en Japan. Hoewel in het laatste geval de reactor niet werkt en het is gepland om volledig buiten bedrijf te worden gesteld. India zit 10 jaar achter op het inbedrijfstellingsschema. In Canada zijn er ook reactoren die het effect van een kleine positieve holte-coëfficiënt gebruiken.

"De ontwerpers beweren dat als je alles meeneemtaandacht, dan zijn dergelijke reactoren over het algemeen veilig, dus dat maakt niet echt uit. Maar deze ontwerpers overschatten hun systemen te veel, "zegt Lyman.

"Zo'n denken leidde uiteindelijk de Sovjet-Unie tot problemen. En we kunnen ook in de problemen komen als we nalatig zijn met wat we niet weten of niet begrijpen. '

Abonneer u op onze Yandex. Dzen. Elke dag zijn er gepubliceerd materiaal dat op de hoofdsite valt.