A svéd tudósok arra a következtetésre jutottak, hogy gyenge nukleáris robbanás történt a csernobili atomerőműben bekövetkezett baleset során. A szakértők elemezték a reaktorban lezajló nukleáris reakciók legvalószínűbb menetét és szimulálták a hasadási termékek terjedésének meteorológiai feltételeit. A "Lenta.ru" egy kutatói cikkről szól, amelyet a Nuclear Technology folyóiratban publikáltak.
A csernobili atomerőműben 1986. április 26-án történt baleset. A katasztrófa fenyegette az atomenergia fejlődését az egész világon. Az állomás körül 30 kilométeres kizárási zónát hoztak létre. A radioaktív csapadék a leningrádi térségben is esett, és Oroszország sarkvidéki régióiban a zuzmóban és a szarvashúsban fokozott koncentrációban találtak cézium-izotópokat.
A katasztrófa okainak különböző változatai vannak. Leggyakrabban a csernobili atomerőmű személyzetének rossz cselekedeteire utalnak, amelyek a hidrogén meggyulladásához és a reaktor megsemmisítéséhez vezettek. Egyes tudósok azonban úgy vélik, hogy valódi nukleáris robbanás történt.
Forró pokol
A nukleáris láncreakciót egy atomreaktorban tartjuk fenn. Egy nehéz atom, például az urán atommagja összeütközik egy neutronnal, instabillá válik, és két kisebb atommag - bomlástermékké bomlik. A hasadási folyamat során energia és két vagy három gyors szabad neutron szabadul fel, amelyek viszont más uránmagokat lebontanak a nukleáris üzemanyagban. A lebomlások száma tehát exponenciálisan növekszik, de a reaktoron belüli láncreakciót a nukleáris robbanás megakadályozása érdekében szabályozzuk.
A termikus nukleáris reaktorokban a gyors neutronok nem alkalmasak az izgalmas nehéz atomok kialakulására, tehát kinetikus energiájuk moderátorral csökken. A lassú neutronok, úgynevezett hőneutronok, valószínűleg okozzák az üzemanyagként használt urán-235 atomok bomlását. Ilyen esetekben az uránmagok és a neutronok kölcsönhatásának nagy keresztmetszetéről beszélhetünk. Magukat a termálneutronokat nevezzük, mert termodinamikai egyensúlyban vannak a környezettel.
A csernobili atomerőmű szíve az RBMK-1000 reaktor volt (egy nagyteljesítményű csatornareaktor, amelynek kapacitása 1000 megawatt). Alapvetően egy grafit henger, sok lyukkal (csatorna). A grafit moderátorként működik, és a nukleáris üzemanyagot a technológiai csatornákon keresztül töltik üzemanyag elemekbe (üzemanyag rudak). Az üzemanyag rudak cirkóniumból készülnek, fém nagyon kis neutronfogó keresztmetszettel. Ezek lehetővé teszik a neutronok és a hő átjutását, ami melegíti a hűtőfolyadékot, megakadályozva a bomlástermékek szivárgását. Az üzemanyag rudak üzemanyag-egységekké (FA) kombinálhatók. Az üzemanyag elemek olyan heterogén atomreaktorokra jellemzőek, amelyekben a moderátor elválasztva van az üzemanyagtól.
Promóciós videó:
Az RBMK egy hurkú reaktor. Hőhordozóként vizet használnak, amely részben gőzzé alakul. A gőz-víz keverék bejut az elválasztókba, ahol a gőzt elválasztják a víztől és továbbítják a turbinagenerátorokhoz. A kiégett gőzt kondenzálják és visszatérnek a reaktorba.
RBMK reaktor burkolat
Hiba volt az RBMK kialakításában, amely végzetes szerepet játszott a csernobili atomerőmű katasztrófájában. A tény az, hogy a csatornák közötti távolság túl nagy volt, és a grafit túl sok gyors neutronot gátolt, termikus neutronokká alakulva. A víz jól felszívja őket, de ott folyamatosan képződnek gőzbuborékok, ami csökkenti a hőhordozó abszorpciós tulajdonságait. Ennek eredményeként a reakcióképesség növekszik, a víz még tovább melegszik. Vagyis az RBMK-t megkülönbözteti egy kellően magas gőz-reakcióképességi tényező, amely megnehezíti a nukleáris reakció során történő ellenőrzést. A reaktort további biztonsági rendszerekkel kell felszerelni, csak magasan képzett személyzet dolgozhat rajta.
Törött tűzifa
1986. április 25-én a negyedik erőmű leállítását tervezték a csernobili atomerőműben tervezett javítások és kísérletek céljából. A "Hydroproject" kutatóintézet szakemberei egy módszert javasoltak az állomás szivattyúinak vészhelyzeti energiaellátására, a tehetetlenséggel forgó turbinagenerátor kinetikus energiájának felhasználásával. Ez lehetővé tenné, még áramszünet esetén is, hogy a hűtőfolyadék keringését az áramkörben mindaddig fenntartsa, amíg a tartalék tápellátás be nem kapcsol.
A terv szerint a kísérlet akkor kezdődött, amikor a reaktor hőteljesítménye 700 megawatt értékre esett vissza. Az energiát 50% -kal (1600 megawatt) csökkentették, és a reaktor leállításának folyamatát kb. Kilenc órára elhalasztották Kijev kérésére. Amint a hatalomcsökkenés folytatódott, hirtelen majdnem nullára esett az atomerőmű személyzetének hibás fellépései és a reaktor xenonmérgezése miatt - a xenon-135 izotóp felhalmozódása miatt, ami csökkenti a reaktivitást. A hirtelen probléma kezelése érdekében a vészhelyzeti neutronelnyelő rudakat eltávolítottuk az RBMK-ból, de a teljesítmény nem emelkedett 200 megawatt felett. A reaktor instabil működése ellenére a kísérlet 01:23:04-kor kezdődött.
ChNPP reaktor diagram
További szivattyúk bevezetése növelte a kifogyó turbinagenerátor terhelését, ami csökkentette a reaktormagba belépő vízmennyiséget. A magas gőz-reakcióképességgel együtt ez gyorsan növelte a reaktor teljesítményét. Az abszorbens rudak bevezetésének kísérlete a rossz kialakításuk miatt csak a helyzetet tovább rontotta. Mindössze 43 másodperccel a kísérlet kezdete után a reaktor egy vagy két erős robbanás következtében összeomlott.
Vízben végződik
A szemtanúk szerint az atomerőmű negyedik hajtóműjét két robbanás tönkretette: a második, a legerősebb, néhány másodperccel az első után történt. Úgy gondolják, hogy a vészhelyzet a hűtőrendszer csöveinek a víz gyors elpárolgása következtében tört felrobbanásából származik. Víz vagy gőz reagált a cirkóniummal az üzemanyagcellákban, nagy mennyiségű hidrogén képződését és felrobbanását okozva.
A svéd tudósok úgy vélik, hogy két különböző mechanizmus vezette a robbanásokat, amelyek közül az egyik nukleáris. Először, a magas gőz-reakcióképességi tényező növelte a túlmelegedő gőz térfogatát a reaktorban. Ennek eredményeként a reaktor robbant, és 2000 tonnás felső fedele több tíz méterre felrepült. Mivel az üzemanyag elemek hozzá vannak erősítve, a nukleáris üzemanyag elsődleges szivárgása következett be.
A ChNPP elpusztult 4. hajtóműve
Másodszor, az abszorbens rudak sürgősségi csökkentése az úgynevezett „véghatáshoz” vezetett. A Csernobil RBMK-1000-en a rudak két részből álltak - egy neutronelnyelőből és egy grafitvíz-kiszorítóból. Amikor a rúdot bevezetik a reaktormagba, a grafit a csatornák alsó részén helyettesíti a neutront elnyelő vizet, ami csak növeli a reakcióképesség gőz együtthatóját. Növekszik a termikus neutronok száma, és a láncreakció ellenőrizhetetlenné válik. Kis atomrobbanás történik. A hasadási termékek áramai még a reaktor megsemmisítése előtt behatoltak a csarnokba, majd - az erõegység vékony tetõjén keresztül - beléptek a légkörbe.
A szakértők először 1986-ban kezdték el beszélni a robbanás nukleáris természetéről. Ezután a Khlopin Rádium Intézet tudósai elemezték a nemesgázok frakcióit, amelyeket a Cherepovets gyárban nyertek, ahol folyékony nitrogént és oxigént állítottak elő. Cherepovets ezer kilométerre északra található Csernobiltól, és egy radioaktív felhő április 29-én átjutott a város felett. A szovjet kutatók azt találták, hogy a 133Xe és a 133mXe izotópok aktivitásának aránya 44,5 ± 5,5 volt. Ezek az izotópok rövid élettartamú hasadási termékek, amelyek gyenge atomrobbanást jeleznek.
A svéd tudósok kiszámították, hogy mekkora xenont képződött a reaktorban a robbanás előtt, a robbanás alatt, és hogy a radioaktív izotópok aránya megváltozott a Cherepovets-i csapadékukig. Kiderült, hogy a gyárban megfigyelt reaktivitások aránya 75 tonna TNT-ekvivalens kapacitású nukleáris robbanás esetén keletkezhet. Az 1986. április 25-től május 5-ig tartó meteorológiai feltételek elemzése szerint a xenon izotópok három kilométer magasságra emelkedtek, ami megakadályozta, hogy keveredjen a reaktorban még a baleset előtt képződött xenonnal.