Svenske forskere har kommet til at en svak atomeksplosjon skjedde under ulykken ved Tsjernobyl-atomkraftverket. Eksperter analyserte det mest sannsynlige løpet av kjernefysiske reaksjoner i reaktoren og simulerte de meteorologiske forholdene for spredning av klyvingsprodukter. "Lenta.ru" forteller om en artikkel av forskere publisert i tidsskriftet Nuclear Technology.
Ulykken ved kjernekraftverket i Tsjernobyl skjedde 26. april 1986. Katastrofen truet utviklingen av kjernekraft over hele verden. En 30-kilometer eksklusjonssone ble opprettet rundt stasjonen. Radioaktiv nedfall falt til og med i Leningrad-regionen, og cesiumisotoper ble funnet i økte konsentrasjoner i lav og hjortekjøtt i de arktiske områdene i Russland.
Det er forskjellige versjoner av årsakene til katastrofen. Oftest indikerer de feil handlinger fra Chernobyl-kjernekraftverkets personell, som førte til tenning av hydrogen og ødeleggelse av reaktoren. Noen forskere mener imidlertid at det var en virkelig atomeksplosjon.
Kokende helvete
En kjernekjedereaksjon opprettholdes i en atomreaktor. Kjernen i et tungt atom, for eksempel uran, kolliderer med et nøytron, blir ustabilt og råtner ned i to mindre kjernedefineringsprodukter. I prosessen med fisjon frigjøres energi og to eller tre raske frie nøytroner, som igjen forårsaker forfall av andre urankjerner i kjernebrensel. Antall forfall øker dermed eksponentielt, men kjedereaksjonen inne i reaktoren kontrolleres for å forhindre en atomeksplosjon.
I termiske kjernefysiske reaktorer er raske nøytroner ikke egnet for spennende tunge atomer, så deres kinetiske energi reduseres ved hjelp av en moderator. Sakte nøytroner, kalt termiske nøytroner, er mer sannsynlig å forårsake forfall av uran-235 atomer som brukes som drivstoff. I slike tilfeller snakker man om et høyt tverrsnitt for interaksjonen mellom urankjerner og nøytroner. Selve termiske nøytroner kalles det fordi de er i termodynamisk likevekt med miljøet.
Hjertet i Tsjernobyl-kjernekraftverket var RBMK-1000-reaktoren (en høykraftkanalreaktor med en kapasitet på 1000 megawatt). I utgangspunktet er det en grafitsylinder med mange hull (kanaler). Grafitt fungerer som moderator, og kjernebrensel blir lastet i drivstoffelementer (drivstoffstenger) gjennom de teknologiske kanalene. Drivstoffstengene er laget av zirkonium, et metall med et veldig lite nøytronfangstverrsnitt. De lar nøytroner og varme passere, noe som varmer opp kjølevæsken, og forhindrer lekkasje av forfallsprodukter. Drivstoffstenger kan kombineres til drivstoffsamlinger (FA). Drivstoffelementer er karakteristiske for heterogene atomreaktorer der moderatoren er separert fra drivstoffet.
Salgsfremmende video:
RBMK er en reagens med én sløyfe. Vann brukes som varmebærer, som delvis blir til damp. Damp-vannblandingen kommer inn i separatorene, der dampen skilles fra vannet og sendes til turbingeneratorene. Den brukte dampen kondenseres og kommer inn i reaktoren igjen.
RBMK reaktordeksel
Det var en feil i utformingen av RBMK, som spilte en dødelig rolle i katastrofen ved Tsjernobyl-atomkraftverket. Fakta er at avstanden mellom kanalene var for stor og for mange raske nøytroner ble hemmet av grafitt, og ble til termiske nøytroner. De absorberes godt av vann, men det dannes konstant dampbobler der, noe som reduserer absorpsjonsegenskapene til varmebæreren. Som et resultat øker reaktiviteten, vannet varmes opp enda mer. Det vil si at RBMK utmerker seg med en tilstrekkelig høy dampreaktivitetskoeffisient, som kompliserer kontrollen i løpet av en kjernefysisk reaksjon. Reaktoren skal være utstyrt med ekstra sikkerhetssystemer; bare høyt kvalifisert personell skal jobbe med den.
Brøt ved
Den 25. april 1986 planla en nedleggelse av den fjerde kraftenheten ved kjernekraftverket i Tsjernobyl for planlagte reparasjoner og et eksperiment. Spesialister fra forskningsinstituttet "Hydroproject" har foreslått en metode for nødstrømforsyning av stasjonens pumper ved bruk av kinetisk energi fra en turbingenerator som roterer med treghet. Dette vil tillate, selv i tilfelle strømbrudd, å opprettholde sirkulasjonen av kjølevæsken i kretsen til sikkerhetskopien er slått på.
I henhold til planen skulle eksperimentet begynne da den termiske kraften til reaktoren falt til 700 megawatt. Kraften ble redusert med 50 prosent (1600 megawatt), og prosessen med å slå av reaktoren ble utsatt i cirka ni timer på forespørsel fra Kiev. Så snart kraftnedgangen gjenopptok, falt den uventet til nesten null på grunn av feilaktige handlinger fra kjernekraftverkets personell og xenonforgiftning av reaktoren - akkumulering av xenon-135-isotopen, noe som reduserer reaktiviteten. For å håndtere det plutselige problemet ble nødnøytronabsorberende stenger fjernet fra RBMK, men kraften steg ikke over 200 megawatt. Til tross for reaktorens ustabile drift, begynte eksperimentet 01:23:04.
ChNPP reaktordiagram
Innføringen av tilleggspumper økte belastningen på den utkjørte turbinegeneratoren, noe som reduserte volumet av vann som kommer inn i reaktorkjernen. Sammen med den høye dampreaktiviteten økte dette raskt reaktorens kraft. Forsøket på å innføre absorberende stenger på grunn av deres dårlige design, gjorde situasjonen bare verre. Bare 43 sekunder etter eksperimentets start kollapset reaktoren som et resultat av en eller to kraftige eksplosjoner.
Ender i vann
Øyenvitner hevder at den fjerde kraftenheten til kjernekraftverket ble ødelagt av to eksplosjoner: den andre, den kraftigste, skjedde noen sekunder etter den første. Det antas at nødsituasjonen har oppstått fra en rørbrønn i kjølesystemet forårsaket av hurtig fordampning av vann. Vann eller damp reagerte med zirkoniumet i brenselcellene, og fikk store mengder hydrogen til å dannes og eksplodere.
Svenske forskere mener at to forskjellige mekanismer førte til eksplosjonene, hvorav den ene var kjernefysisk. Først økte den høye dampreaktivitetskoeffisienten volumet av overopphetet damp inne i reaktoren. Som et resultat brast reaktoren, og toppdekselet på 2000 tonn fløy opp flere titalls meter. Siden drivstoffelementene var festet til det, var det en primær lekkasje av kjernebrensel.
Den ødelagte fjerde kraftenheten til ChNPP
For det andre førte nød senking av absorberstengene til den såkalte "endeffekten". På Chernobyl RBMK-1000 besto stavene av to deler - en nøytronabsorberer og en grafittvannfortrenger. Når stangen føres inn i reaktorkjernen, erstatter grafitt det nøytronabsorberende vannet i den nedre delen av kanalene, noe som bare forbedrer dampkoeffisienten for reaktivitet. Antallet termiske nøytroner øker og kjedereaksjonen blir ukontrollerbar. En liten atomeksplosjon oppstår. Strømmene med fisjoneringsprodukter, allerede før ødeleggelsen av reaktoren, trengte inn i hallen, og deretter - gjennom kraftenhetens tynne tak - kom inn i atmosfæren.
For første gang begynte eksperter å snakke om eksplosjonenes kjernefysiske natur i 1986. Da analyserte forskere fra Khlopin Radium Institute fraksjonene av edle gasser oppnådd på Cherepovets-fabrikken, hvor flytende nitrogen og oksygen ble produsert. Cherepovets ligger tusen kilometer nord for Tsjernobyl, og en radioaktiv sky passerte over byen 29. april. Sovjetiske forskere fant at forholdet mellom aktivitetene til isotopen 133Xe og 133mXe var 44,5 ± 5,5. Disse isotopene er kortsiktede klyvingsprodukter, noe som indikerer en svak atomeksplosjon.
Svenske forskere beregnet hvor mye xenon som ble dannet i reaktoren før eksplosjonen, under eksplosjonen, og hvordan forholdet mellom radioaktive isotoper endret seg til nedfallet deres i Cherepovets. Det viste seg at forholdet mellom reaktiviteter observert ved anlegget kan oppstå i tilfelle en atomeksplosjon med en kapasitet på 75 tonn i TNT-ekvivalent. I følge analysen av meteorologiske forhold for perioden 25. april - 5. mai 1986, steg xenonisotoper til en høyde på opptil tre kilometer, noe som forhindret blanding av det med xenon som ble dannet i reaktoren allerede før ulykken.
