Awaria w elektrowni w Czarnobylu – punkt zwrotny w rozwoju energetyki jądrowej w Europie?w rozwoju energetyki jądrowej w Europie?

Rozwojowi energetyki jądrowej w państwach Europy Zachodniej oraz w USA to-warzyszyła nadrzędność wymagań bezpieczeństwa nad względami ekonomiczny-mi. Odstępstwem od tej zasady było skonstruowanie reaktorów jądrowych typu RBMK w elektrowniach w Związku Radzieckim. Z uwagi na ich dodatkowe zasto-sowanie (produkcja plutonu na potrzeby budowy broni) charakteryzowały się one wzrostem mocy w sytuacjach awaryjnych [18]. Brak stabilności oraz przerzucenie

31

Wprowadzenie do energetyki jądrowej

na operatora odpowiedzialności za bezpieczeństwo reaktora RBMK doprowadziło 26 kwietnia 1986 r. do największej w historii (zakwalifikowanej do najwyższego 7 stop-nia w skali INES) awarii w reaktorze jądrowym bloku energetycznego nr 4 elektrowni w Czarnobylu.

Projekt pracującego w Czarnobylu reaktora RBMK oparty był na projektach reak-torów, które mogły produkować pluton do celów militarnych i miał tę wyjątkową cechę, że w razie awarii układu chłodzenia jego moc rosła, zamiast maleć, jak w reaktorach z wodą pod ciśnieniem (PWR) lub z wodą wrzącą (BWR) [18]. Obsługa elektrowni miała 25 kwietnia 1986 r. przeprowadzić eksperyment, którego celem była odpowiedź na pytanie: co by się stało, gdyby w wyniku awarii został przerwany dopływ prądu zasila-jącego pompy układu chłodzenia reaktora. Skrót wydarzeń z przełomu 25 i 26 kwietnia wyglądał następująco1:

– Technicy chcieli zredukować moc cieplną reaktora do ok. 700 MW, a następnie wyłączyć przepływ pary do turbin, które generowały energię. Planowano zaobser-wować, jak długo prąd, z coraz wolniej obracającego się mechanizmu, jest w stanie zasilać pompy tłoczące wodę do reaktora, zanim generatory zapasowe osiągną pełną moc. Ze względu na fakt, że działanie to traktowano jako rutynowe, osobą nad-zorującą był jedynie dyrektor elektrowni. Założono, że eksperyment przeprowadzi zmiana dzienna, lepiej przygotowana do tego typu procedur, jednak okazało się, że jedna z lokalnych elektrowni ma problemy, w związku z czym polecenie z zewnątrz wstrzymało rozpoczęcie kontrolowanego wygaszania reaktora bloku nr 4.

– Pozwolenie na testy wydano dopiero o godzinie 23:04, co spowodowało, że musiała przeprowadzić go nocna zmiana, złożona z mniej doświadczonych pracowników. Na miejscu pozostał jednak kierownik zmiany dziennej.

– Pięć minut po północy, 26 kwietnia, reaktor osiągnął planowaną moc 700 MW energii cieplnej, lecz obecność dużej ilości 135Xe oraz błąd operatora, który wprowa-dził pręty kontrolne zbyt głęboko do wnętrza reaktora, doprowawprowa-dziły do praktycz-nie całkowitego wygaszenia rdzenia. Procedura nakazywałaby w takim przypadku poczekać dwadzieścia cztery godziny przed ponownym rozpoczęciem procedury uruchomienia reaktora.

– Mimo że część załogi chciała zaprzestać eksperymentu, wymuszone zostało pod-niesienie prętów kontrolnych, co spowodowało wysoce niestabilny stan reaktora. Jego moc zaczęła powoli wzrastać, lecz ciągle była na zbyt niskim poziomie, aby przeprowadzić bezpieczny test. Dlatego zdecydowano się odłączyć automatyczny system sterowania prętami kontrolnymi i całkowicie wyciągnąć większość z nich z rdzenia.

– Moc reaktora rosła dalej. Wyciągano kolejne pręty kontrolne. Operowanie reakto-rem przy tak niskiej mocy spowodowało problemy z systemem przepływu wody.

32

Po pewnym czasie udało się osiągnąć moc 200 MW. W wyniku kolejnej błędnej de-cyzji, przy zbyt niskiej mocy reaktora, dalekiej od planowanych 700 MW, rozpoczęto eksperyment. O godzinie 1:05 włączone zostały dodatkowe pompy, aby zwiększyć przepływ wody. Spowodowało to spadek temperatury rdzenia oraz zmniejszenie produkcji pary i mocy. Aby przeciwdziałać tej sytuacji, wyłączono dwie pompy oraz wyciągnięto kolejne pręty kontrolne. Mimo że instrukcja jasno precyzowała, że w reaktorze przez cały czas winno znajdować się 28 w pełni wsuniętych prętów kontrolnych, podczas eksperymentu pozostawiono ich jedynie 18. Dodatkowo wy-łączono część automatycznych i pasywnych systemów zabezpieczających.

– Eksperyment rozpoczął się dokładnie o 1:23:04 w nocy. Przy połowie działających pomp odcięto dopływ pary do turbin. Ominięcie automatycznych systemów bez-pieczeństwa uniemożliwiło w tym momencie samoczynne wyłączenie się reaktora. Zanim generatory uzyskały pełną moc, spowolniony przepływ wody zaczął gene-rować duże ilości pary, co w reaktorze typu RBMK spowodowało wzrost mocy na skutek odparowania chłodziwa. Moc cieplna reaktora nr 4 zaczęła wzrastać w tem-pie, którego nie udało już się powstrzymać.

– W ostatniej próbie uniknięcia katastrofy obsługa chciała rozpocząć procedurę awa-ryjnego wyłączenia reaktora poprzez zrzucenie wszystkich prętów kontrolnych. Nie-stety, ze względu na błędy konstrukcyjne samych prętów nie udało się tego zrobić. – O godzinie 1:24:20 para pod wysokim ciśnieniem rozerwała reaktor. Wyrzucona

w górę pokrywa reaktora przebiła dach elektrowni. Następnie doszło do drugiej, znacznie większej eksplozji wodoru i tlenu, która zniszczyła budynek czwartego reaktora. Eksplozja ta pozwoliła na wniknięcie powietrza do jego wnętrza, co spo-wodowało zapłon kilku ton grafitowych bloków izolujących reaktor, które płonąc uwolniły do atmosfery najwięcej izotopów promieniotwórczych. Większość prętów kontrolnych uległo stopieniu.

– Izotopy promieniotwórcze wyrzucone do atmosfery wybuchem oraz te emitowane w wyniku trwającego pożaru grafitu utworzyły chmurę radioaktywną, która następ-nie przemieściła się w stronę miasta Prypeć.

W wyniku awarii skażeniu promieniotwórczemu uległ obszar wynoszący ok. 135 000 km² na pograniczu Białorusi, Ukrainy i Rosji, a wyemitowana z uszkodzo-nego reaktora chmura radioaktywna rozprzestrzeniła się po całej Europie. W efekcie skażenia ewakuowano i przesiedlono kilkaset tysięcy osób [17]. Do deterministycznych skutków zdrowotnych katastrofy w reaktorze nr 4 w Czarnobylu należy zaliczyć [21]: – śmierć trzech osób z obsługi elektrowni bezpośrednio na skutek wybuchu i pożaru, – śmierć 28 strażaków na skutek ostrej choroby popromiennej w wyniku otrzymania

dawki efektywnej2 od 4 do 16 Sv,

2 Definicję dawki efektywnej promieniowania jonizującego można odnaleźć m.in. w [19]; więcej na temat odziaływania promieniowania jonizującego z tkanką ludzką oraz ochrony przed promieniowaniem jonizującym można dowiedzieć się m.in. z [14].

33

Wprowadzenie do energetyki jądrowej

– ostrą chorobę popromienną u 134 osób, które spośród 237 osób (oprócz wspomnianych powyżej) trafiło do szpitala na skutek napromieniowania podczas działań przy pożarze – wszystkie te osoby zostały wyleczone i opuściły szpital w ciągu maksymalnie kilku miesięcy. Do tego należy doliczyć skutki stochastyczne otrzymania podwyższonych dawek pro-mieniowania w grupie osób, które nie zgodziły się na ewakuację oraz ludzi zatrudnionych do usuwania materiału promieniotwórczego, który na skutek wybuchów został rozrzucony na terenie elektrowni i wokół niej. Do prac takich skierowano między 600 tys. a 800 tys. osób. Średnia dawka, jaką otrzymały te osoby, wynosiła ok. 120 mSv [21]. Jednakże wyniki szacunkowego wyliczenia średniej dawki efektywnej promieniowania jonizującego na całe ciało otrzymanego przez mieszkańców różnych krajów europejskich w ciągu pierwszego roku po katastrofie wskazywały, że dawka ta nie przekraczała 1 mSv na osobę [21].

Oprócz skutków bezpośrednich awaria w Czarnobylu miała istotne skutki psy-chologiczne. Badania przeprowadzone na najbardziej narażonych na skażenie terenach Rosji, Białorusi i Ukrainy wskazały, że najpoważniejsze problemy sprawiły: lęk, brak nadziei, depresja i niedostateczne odżywianie się, które stanowiły źródło rzeczywistych dolegliwości fizycznych [21].