Černobyľská havária II.

V Černobyľskej JE boli (sú) inštalované jadrové reaktory typu RBMK (Reaktor bolšoj moščnosti kanalnyj – čiže Kanálový reaktor s veľkým výkonom) sovietskeho typu. Je to jadrový reaktor moderovaný grafitom a chladený ľahkou vodou. Pre pochopenie celého problému havárie, ktorá sa v onú aprílovú noc udiala je nutné trochu fyziky. Jadro uránu U235 sa rozštiepi, ak sa v ňom zachytí jeden neutrón s dostatočne nízkou energiou, priletený z okolia. Pritom sa uvoľní určité množstvo tepla a tiež rádioaktívne žiarenie. Vzniknuté dve nové jadrá o nižšej hmotnosti ako U235 sú spravidla silne rádioaktívne. Zostávajú v tzv. vyhoretom palive. Spomalený neutrón sa získa tzv. moderovaním-spomaľovaním na vhodných materiálech. Jeden taký je aj grafit. Použitie grafitu ako moderátora dovoľuje využiť ako jadrové palivo nízko obohatený urán U235 (do 1,6%), čo je vlastne štiepny materiál. Zvyšok tvorí neštiepiteľný U238. Ten má však jednu zaujímavú vlastnost a to, že ak sa vyskytuje v prostredí s velkou hustotou neutrónového toku (čo práve v jadrový reaktor spĺňa) premieňa sa tento na plutónium Pu239. A to je (bol pre krajinu ako ZSSR) strategicky dôležitý materiál. Pritom výstavba takéhoto reaktora v porovnaní s tlakovodným reaktorom VVER (aké máme aj v SR) je neporovnateľne lacnejšia. Jadrové elektrárne s týmto typom reaktora v súčasnosti pracujú už iba v Rusku a v Litve. Do roku 1986 predstavovali reaktory RBMK najdynamickejšiu zložku sovietskej jadrovej energetiky. Vo výstavbe boli jednotky s výkonom až 1 500 MW. Černobyľská havária na Ukrajine však ukázala, že RBMK má celý rad principiálnych nedostatkov. Najväčším nedostatkom je jeho výkonová nestabilita. Tú spôsobuje tzv. kladný výkonový koeficient reaktivity, čo preložené do obyčajnej reči znamená, že fyzikálne vlastnosti reaktora sú také, že má tendenciu samovoľne zvyšovať výkon aj na tzv. okamžitých neutrónoch. Aby reaktor pracoval stabilne a bol „ovládateľný“ , musí na jedno rozbitie jadra U235 byť k dispozícii len jeden neutrón. Je to štatistická veličina. Teda je zložená aspoň z dvoch zložiek. Sú to tzv. okamžité neutróny a oneskorené neutróny. Čím je podiel oneskorených neutrónov vyšší tým sa reaktor ľahšie a bezpečnejšie ovláda. A práve tieto RBMK reaktory majú tento podiel dosť nízky, len asi 0,7%. Černobyľský reaktor bola vlastne oceľová kocka, v ktorej boli zvislo vložené kanály. Priestor medzi kanálmi bol vyplnený grafitom. Vo vnútri kanálov boli palivové články, ktoré ochlazovala tlaková voda a v niektorých prúdila už len para. Táto konštrukcia umožňovala prevádzku na vyšších teplotách a tým aj dosahovať väčší tepelný výkon. Fyzika reaktora je ovplyvnená mnohými faktormi. Medzi ne patrí tzv. otrava xenonom (Xe135) Ten sa za normálnej prevádzky , s dostatočným výkonom reaktora vypaľuje práve absorbovaním uvoľnených neutrónov zo štiepenia. Ak však výkon reaktora je nízky, príde ku jeho „otrave“ Xe135 a jeho opätovné naštartovanie si vyžaduje istý čas. Ak však vplyv Xe pomynie, nastane extrémne rýchly prebytok neutrónov a výkon reaktora sa začne nekontrolovane zväčšovať (viac ako 1000 násobne/sec). Preto musí byť v prevahe materiál, ktorý absorbuje neutróny. Na to slúžia regulačné a havarijné tyče ktoré sa zasúvajú resp. vysúvajú z reaktora a tým sa upravuje jeho výkon. Ako už bolo povedané inde, že obsluha sa dopustila viacerých porušení, medzi ne patrilo aj vytiahnutie tyčí zo zóny. Výkon reaktora mohol nekontrolovateľne a extrémne rýchlo rásť. Výsledkom bol vysoký nárast teploty paliva až tak, že sa urán začal taviť, poklesla pevnosť a tesnosť kanálov, od vysokej okolitej teploty začal horieť moderátor-grafit. Ten spolu s roztaveným palivom veľkosti mikročiastočiek sa dostal do ovdušia. Ostatné už prebiehalo podobne ako nedávno pri erupcii sopky Eyafjallajókull na Islande. V diskuzných príspevkoch p. Jozefa ku predchádzajúcemu článku, sa odrážajú isté nepresnosti, ktoré má zrejme na svedomí Wikipédia alebo iný internetový zdroj. Myslím, že nie je potrebné sa ku nim vracať. Myslím však, že osobitnú kapitolu si zaslúži popis dôsledkov tejto havárie. Ale o tom až nabudúce. . P.S. Zároveň sa chcem čitateľom ospravedlniť za množstvo fyziky, ktorú som pri výklade použil. Urobil som to však najjdenoduchšie, ako sa len dalo. Chcem uveriť, že aspoň niekoľkí čitatelia si utvorili ucelenejší obraz o tom, prečo došlo ku tejto havárii.