Svenske forskere er kommet til den konklusion, at der opstod en svag atomeksplosion under ulykken ved kernekraftværket i Tjernobyl. Eksperter analyserede det mest sandsynlige forløb med nukleare reaktioner i reaktoren og simulerede de meteorologiske forhold for udbredelse af fissionsprodukter. "Lenta.ru" fortæller om en artikel af forskere, der er offentliggjort i tidsskriftet Nuclear Technology.
Ulykken ved kernekraftværket i Tjernobyl fandt sted den 26. april 1986. Katastrofen truede udviklingen af atomkraft i hele verden. En 30-kilometer udelukkelseszone blev oprettet omkring stationen. Radioaktivt nedfald faldt selv i Leningrad-regionen, og cesiumisotoper blev fundet i øgede koncentrationer i lav og hjortekød i de arktiske regioner i Rusland.
Der er forskellige versioner af årsagerne til katastrofen. Oftest angiver de de forkerte handlinger fra personalet i Tjernobyl-kernekraftværket, hvilket førte til antændelse af brint og ødelæggelse af reaktoren. Nogle forskere mener imidlertid, at der var en reel atomeksplosion.
Kogende helvede
En atomkædereaktion opretholdes i en atomreaktor. Kernen i et tungt atom, for eksempel uran, kolliderer med et neutron, bliver ustabilt og nedbrydes i to mindre kerne - henfaldsprodukter. I processen med fission frigøres energi og to eller tre hurtige frie neutroner, hvilket igen forårsager henfald af andre urankerne i nukleart brændstof. Antallet af henfald øges således eksponentielt, men kædereaktionen inde i reaktoren kontrolleres for at forhindre en atomeksplosion.
I termiske nukleare reaktorer er hurtige neutroner ikke egnede til spændende tunge atomer, så deres kinetiske energi reduceres ved hjælp af en moderator. Langsome neutroner, kaldet termiske neutroner, er mere tilbøjelige til at forårsage henfald af uran-235 atomer brugt som brændstof. I sådanne tilfælde taler man om et højt tværsnit for interaktion mellem urankerner med neutroner. Selv kaldes termiske neutroner det, fordi de er i termodynamisk ligevægt med miljøet.
Hjertet i Chernobyl-kernekraftværket var RBMK-1000-reaktoren (en højeffektkanalreaktor med en kapacitet på 1000 megawatt). Grundlæggende er det en grafitcylinder med mange huller (kanaler). Grafit fungerer som moderator, og nukleart brændstof indlæses i brændstofelementer (brændstofstænger) gennem de teknologiske kanaler. Brændstofstængerne er lavet af zirkonium, et metal med et meget lille neutronfangstværsnit. De tillader neutroner og varme at passere, hvilket opvarmer kølevæsken og forhindrer lækage af henfaldsprodukter. Brændstofstænger kan kombineres til brændstofsamlinger (FA). Brændstofelementer er typiske for heterogene atomreaktorer, hvor moderatoren er adskilt fra brændstoffet.
Salgsfremmende video:
RBMK er en enkelt-loop reaktor. Vand bruges som varmebærer, der delvist omdannes til damp. Damp-vandblandingen kommer ind i separatorerne, hvor dampen adskilles fra vandet og sendes til turbinegeneratorerne. Den forbrugte damp kondenseres og går igen i reaktoren.
RBMK-reaktordæksel
Der var en fejl i designet af RBMK, der spillede en dødelig rolle i katastrofen ved Tjernobyl-kernekraftværket. Faktum er, at afstanden mellem kanalerne var for stor, og for mange hurtige neutroner blev hæmmet af grafit, hvilket blev til termiske neutroner. De absorberes godt af vand, men der dannes konstant dampbobler der, hvilket reducerer absorptionsegenskaberne for varmebæreren. Som et resultat stiger reaktiviteten, vandet opvarmes endnu mere. Det vil sige, at RBMK er kendetegnet ved en tilstrækkelig høj dampreaktivitetskoefficient, som komplicerer kontrollen i løbet af en nuklear reaktion. Reaktoren skal være udstyret med yderligere sikkerhedssystemer; kun højt kvalificeret personale skal arbejde på den.
Brød brænde
Den 25. april 1986 planlægges en nedlukning af den fjerde kraftenhed ved kernekraftværket i Tjernobyl til planlagte reparationer og et eksperiment. Eksperter fra Hydroproject Research Institute foreslog en metode til nødstrømforsyning til stationens pumper ved hjælp af den kinetiske energi fra en turbinegenerator, der roterer med inerti. Dette ville tillade, selv i tilfælde af strømafbrydelse, at opretholde cirkulationen af kølevæsken i kredsløbet, indtil backup-strømmen er tændt.
Ifølge planen skulle eksperimentet begynde, da reaktorens termiske kraft faldt til 700 megawatt. Kraften blev reduceret med 50 procent (1600 megawatt), og processen med at lukke reaktoren blev udsat i ca. ni timer efter anmodning fra Kiev. Så snart nedgangen i magten genoptog, faldt den pludselig til næsten nul på grund af fejlagtige handlinger fra kernekraftværkets personale og xenonforgiftning af reaktoren - akkumuleringen af xenon-135-isotopen, hvilket reducerer reaktiviteten. For at tackle det pludselige problem blev nødneutronabsorberende stænger fjernet fra RBMK, men strømmen steg ikke over 200 megawatt. På trods af reaktorens ustabile drift begyndte eksperimentet kl. 01:23:04.
ChNPP reaktordiagram
Indførelsen af yderligere pumper øgede belastningen på den løbende turbinegenerator, hvilket reducerede mængden af vand, der kommer ind i reaktorkernen. Sammen med den høje dampreaktivitet øgede dette hurtigt reaktorens styrke. Forsøget på at indføre absorberende stænger på grund af deres dårlige design forværrede kun situationen. Bare 43 sekunder efter starten af eksperimentet kollapsede reaktoren som et resultat af en eller to kraftige eksplosioner.
Ender i vand
Øjenvidner hævder, at kernekraftværkets fjerde magt blev ødelagt af to eksplosioner: den anden, den mest magtfulde, skete et par sekunder efter den første. Det antages, at nødsituationen er opstået fra en burst af rør i kølesystemet forårsaget af hurtig fordampning af vand. Vand eller damp reagerede med zirkoniet i brændselscellerne, hvilket fik store mængder brint til at dannes og eksplodere.
Svenske forskere mener, at to forskellige mekanismer førte til eksplosionerne, hvoraf den ene var nukleare. Først øgede den høje dampreaktivitetskoefficient volumen af overophedet damp inde i reaktoren. Som et resultat brast reaktoren, og det øverste låg på 2000 ton fløj op adskillige snesevis af meter. Da brændstofelementerne var fastgjort til det, var der en primær lækage af nukleart brændstof.
Den ødelagte 4. strømforsyningsenhed i ChNPP
For det andet førte nødsænkningen af absorberstængerne til den såkaldte”sluteffekt”. På Chernobyl RBMK-1000 bestod stængerne af to dele - en neutronabsorber og en grafitvandfortrængning. Når stangen indføres i reaktorkernen, erstatter grafit det neutronabsorberende vand i den nedre del af kanalerne, hvilket kun forbedrer dampkefficienten for reaktivitet. Antallet af termiske neutroner øges, og kædereaktionen bliver ukontrollerbar. En lille atomeksplosion opstår. Strømmene med fissionsprodukter, allerede inden reaktorens ødelæggelse, trængte ind i hallen, og derefter - gennem kraftenhedens tynde tag - kom ind i atmosfæren.
For første gang begyndte eksperter at tale om eksplosionens nukleare karakter i 1986. Derefter analyserede forskere fra Khlopin Radium Institute fraktionerne af ædelgasser, der blev opnået på Cherepovets-fabrikken, hvor flydende nitrogen og ilt blev produceret. Cherepovets ligger tusind kilometer nord for Tjernobyl, og en radioaktiv sky passerede over byen den 29. april. Sovjetiske forskere fandt, at forholdet mellem aktiviteterne på isotoperne 133Xe og 133mXe var 44,5 ± 5,5. Disse isotoper er kortvarige fissionsprodukter, hvilket indikerer en svag atomeksplosion.
Svenske forskere beregnet, hvor meget xenon der blev dannet i reaktoren før eksplosionen, under eksplosionen, og hvordan forholdet mellem radioaktive isotoper ændrede sig til deres nedfald i Cherepovets. Det viste sig, at forholdet mellem reaktiviteter, der blev observeret på anlægget, kunne opstå i tilfælde af en atomeksplosion med en kapacitet på 75 ton i TNT-ækvivalent. Ifølge analysen af meteorologiske forhold for perioden 25. april - 5. maj 1986 steg xenonisotoper til en højde på op til tre kilometer, hvilket forhindrede dens blanding med den xenon, der var dannet i reaktoren før ulykken.
