Przebieg awarii.

Pomiędzy rozpoczęciem budowy elektrowni w Czarnobylu a oddaniem do użytku czwartego bloku w jądrowej energetyce radzieckiej wydarzyło się kilka wypadków, które były utrzymywane w ścisłej tajemnicy. Część z nich miała miejsce w innych miejscach kraju (reaktory RBMK pracowały już w Obnońsku, Leningradzie, później także w Ignalinie na Litwie i innych punktach kraju). Dostrzeżono także pewne wady w pracy zespołu reaktora. W 1980 roku w Kurskiej EA miała miejsce niebezpieczna sytuacja. W reaktorze RBMK do zasilania silników prętów regulacyjnych oraz pomp cyrkulacyjnych potrzebne jest zasilanie z sieci energetycznej. W przypadku zaniku napięcia pręty można odłączyć od silników i spowodować ich opadnięcie na dno rdzenia. Natomiast pompy cyrkulacyjne są wtedy zasilane z awaryjnych generatorów diesla. Jednak do osiągnięcia pełnej mocy generatorów potrzebne jest około 65 sekund, w ciągu których na skutek braku cyrkulacji wody chłodzącej mogło dojść do przegrzania prętów paliwowych. Postawiono zatem tak zmodyfikować turbogeneratory, aby podczas ich wybiegu (bezwładnościowego zaniku obrotów) po ich nagłym wyłączeniu generowały dostateczną ilość energii do podtrzymania cyrkulacji wody chłodzącej aż do czasu osiągnięcia pełnej mocy przez generatory awaryjne. Niestety konieczność dotrzymania terminów budowy czwartego bloku EJ w Czarnobylu nie pozwoliły na wykonanie modernizacji  i testów turbogeneratorów. W związku z tym eksperymenty te postanowiono przełożyć na czas późniejszy. Okazją do ich wykonania było wyłączenie reaktora w kwietniu 1986 roku w celu oddania czwartego bloku do remontu. Opracowano w tym celu program doświadczenia, który nie został we właściwy sposób przygotowany i uzgodniony. W projekcie rozdział dotyczący bezpieczeństwa został potraktowany czysto formalnie i nie zakładał żadnych dodatkowych środków bezpieczeństwa. ponadto pozwalał na odstępstwa od obowiązujących zasad bezpieczeństwa po uzyskaniu zgody kierownika zmiany elektrowni. Zakładał on między innymi wyłączenie systemu awaryjnego chłodzenia reaktora, wobec czego reaktor przez ponand 4 godziny miał pracować ze znacznie obniżonym poziomem bezpieczeństwa. 
    Obsługa EJ w Czanobylu pracowała w ośmiogodzinnym systemie zmianowym (trzy dni pracy - trzy dni odpoczynku). O północy z 24 na 25 kwietnia kierownikiem zmiany  w bloku czwartym został Aleksander Akimow. O godzinie 1.00 personel przystąpił do obniżania mocy reaktora. Operacja taka jest długotrwała ze względu na szybkie wydzielanie się radioizotopu ksenonu Xe-135 o czasie półrozpadu około 10h, który silnie wychwytuje neutrony ("zatruwa reaktor") co może doprowadzić do niekontrolowanego wygaśnięcia reakcji. O godzinie 13.05 moc reaktora została obniżona do 1600MW ( połowy wartości znamionowej ) i wyłączono turbozespół nr 7 (reaktor pracował z dwoma turbozespołami nr 7 i 8). Dostarczanie energii na potrzeby własne reaktora przełączono na turbozespół nr 8. O godzinie 14.00 wszystko było gotowe do rozpoczęcia doświadczenia. Zaistniała jednak obawa, że wskutek ewentualnego obniżenia natężenia przepływu wody chłodzącej reaktor, spowodowanego zanikiem napięcia, może wystąpić fałszywy sygnał awaryjny i nastąpi awaryjne wyłączenie reaktora. Dlatego został wyłączony system awaryjnego chłodzenia reaktora. W tym momencie na żądanie dyspozytora Kijowskiego Okręgu Energetycznego (KOE) wstrzymano wyłączenie reaktora do 23.00. Przez ten czas reaktor pracował przy pięćdziesięciu procentach mocy znamionowej z wyłączonym systemem awaryjnego chłodzenia! O godzinie16.00 pracę podjęła kolejna zmiana. Ponieważ doświadczenie miało być do tej pory zakończone, część z nowych pracowników nie była nawet zapoznana z jego przebiegiem i naprędce czytało instrukcję po raz pierwszy. O godzinie 23.00 dyspozytor z KOE zezwolił na odłączenie reaktora z sieci i dziesięć minut później rozpoczęto obniżanie mocy reaktora do 700MW, przy których miało być przeprowadzone doświadczenie. W celu uzyskania lepszych warunków sterowania przełączono automatyczny system sterowania (ze względu na rozmiary reaktora system sterowania był podzielony na 12 stref) na system globalny. Procedura taka przewidziana jest instrukcją przy pracy reaktora przy małych mocach. Wskutek trudności ze sterowaniem oraz niestabilnej pracy reaktora przy niskich mocach, co było cechą reaktorów RBMK, moc cieplna reaktora spadła do 30M, gdyż nastąpiło prawie zupełne "zatrucie" ksenonem. W tym momencie należało doświadczenie przerwać, jednak na żądanie głównego inżyniera postanowiono je kontynuować (nie chciano dopuścić do jeszcze większego opóźnienia). W celu zwiększenia mocy reaktora wyciągano kolejne pręty regulacyjne - w rdzeniu pozostało ich 18, a minimum przewidziane instrukcją wynosiło 30). Udało się w ten sposób zwiększyć moc do 200MW i ustabilizować reaktor. Ponadto do sześciu pracujących pomp cyrkulacyjnych włączono jeszcze dwie, aby po zakończeniu doświadczenia zapewnić chłodzenie reaktora. Tymczasem w doświadczeniu przewidziano pracę 4 pomp. Dodatkowe obciążenie i wzrost natężenia przepływu wody chłodzącej mogły doprowadzić do zerwania strugi chłodzenia i możliwości wystąpienia niebezpiecznych wibracji rurociągu systemu chłodzenia na skutek kawitacji w pompach. Ponadto zmniejszenie temperatury wody doprowadziło do zmniejszenia wytwarzania pary, a w efekcie ciśnienia pary w separatorach. Wskutek tego mogło nastąpić automatyczne wyłączenie reaktora. Dlatego personel zablokował odpowiednie systemy zabezpieczające. Wszystkie okoliczności spowodowały drastyczny spadek reaktywności reaktora, co zanotowano o godzinie 1.22:30 sekund. Mimo to nie wyłączono natychmiast reaktora, ale postanowiono kontynuować doświadczenie. O godzinie 1.23:04 odłączono zawory odcinająco-regulacyjne od turbozespołu nr 8. Aby móc ewentualnie powtórzyć eksperyment w przypadku niepowodzenia w pierwszej próbie, odłączono system awaryjnego zabezpieczenia od zamknięcia zaworów odcinająco-regulacyjnych od dwu turbozespołów (turbozespół nr 7 został wyłączony wcześniej). Było to kolejne odstępstwo od programu doświadczenia. Reaktor nadal pracował przy mocy 200MW, ale wkrótce rozpoczął się wzrost mocy. Wobec tego operatorzy wcisnęli przycisk awaryjny AZ-5, który miał spowodować opuszczenie wszystkich prętów regulacyjnych i awaryjnych. Jednak pręty (które ze względu na niski poziom reaktywności znajdowały się górnych położeniach) zakleszczyły się na pewnej wysokości nie osiągając położeń dolnych. Nie pomogło także odłączenie ich od elektromagnesów w celu spadku grawitacyjnego. Tymczasem wskutek braku zasilania pomp (wyłączenie obu turbozespołów) nastąpił gwałtowny spadek cyrkulacji wody w kanałach chłodzenia, wzrost wytwarzania pary i doszło do kryzysu wrzenia. Wskutek gwałtownego wzrostu mocy reaktora (do 530MW wciągu 3s) oraz braku chłodzenia przy wyłączonych systemach awaryjnych nastąpiło przegrzanie paliwa, rozerwanie koszulek cyrkonowych oraz wytrysk stopionego paliwa. Nastąpiło gwałtowne odparowanie wody i wzrost ciśnienia, które spowodowało zablokowanie zaworów zwrotnych za pompami cyrkulacyjnymi. Wzrost ciśnienia w kanałach technologicznych oraz temperatura spowodowały rozerwanie kanałów ciśnieniowych. Woda zaczęła wlewać się do rdzenia i bloków grafitowych wchodząc w reakcję z cyrkonem. Pojawiły się także inne reakcje egzoenergetyczne. O godzinie 1.23:48 nastąpiły dwa wybuchy, prawdopodobnie pary wodnej oraz uwolnionego wodoru (w bardzo wysokich ciśnieniach i temperaturach woda rozkłada się na wodór i tlenek wodoru, tworząc silnie wybuchową mieszaninę w kontakcie z powietrzem). Nastąpiło zniszczenie reaktora i części konstrukcji budynku. W wyniku eksplozji przesunięta została 2000-tonowa płyta pokrywająca reaktor, który został częściowo odsłonięty. Na zewnątrz zostały wyrzucone fragmenty grafitowego rdzenia oraz stopionego paliwa reaktorowego, które wywołały ok. 30 ognisk pożaru. Do atmosfery dostały się duże ilości radioizotopów. 

Zdjęcia zniszczonego budynku bloku IV Czarnobylskiej EJ.

    W eksploatowanym w Czarnobylu paliwie znajdowało się kilkaset rodzajów radioizotopów kilkudziesięciu pierwiastków. Większość z nich ma krótki czas życia. Do najgroźniejszych zalicza się: J-131, Cs-134, Cs-137, Ru-103, Ce-144, Sr-89, Sr-90 oraz Pu-239. Ten ostatni ma okres połowicznego rozpadu równy 2400 lat. Mimo, że występował on w bardzo małych ilościach, został zaliczony do tej grupy ze względu na ogromną toksyczność. Jest on około 20000 razy bardziej toksyczny niż jad kobry. Dopuszczalne stężenie Pu-239 w powietrzu jest 10 milionów mniejsze od dopuszczalnego stężenia cyjanowodoru. Po katastrofie na Polesiu zanotowano stężenie plutonu równe dopuszczalnej granicy dla krótkotrwałego narażenia. Większość wyrzuconego paliwa osiadła w strefie 30km wokół elektrowni. Radioizotopy lotne rozprzestrzeniły się na bardzo duże odległości.

Opuszczone miasto Prypeć. W tle Czarnobylska EJ.

Bezpośrednie środki zaradcze.

Pierwszą czynnością ratowniczą była walka z pożarem, który zagrażał pozostałym blokom elektrowni. Po pięciogodzinnej walce z żywiołem udało się pożar opanować - paliły się jedynie szczątki reaktora wewnątrz zgliszcz budynku. Kolejną czynnością było ograniczenie emisji substancji radioaktywnych do atmosfery. W pierwszej fazie zrealizowano to poprzez "bombardowanie" reaktora  piaskiem z mieszaniną baru, dolomitu i ołowiu. Do 30 kwietnia zrzucono ponad 1000 ton materiałów. Później jednak zaprzestano tej operacji ze względu na ograniczenie wymiany powietrza i wzrost temperatury pozostałości rdzenia i paliwa, co w połączeniu z wodą zalewająca reaktor mogło spowodować kolejne eksplozje. Aby uniknąć tego niebezpieczeństwa przeprowadzono trudną operację odpompowania wody z kanałów reaktora oraz zbiornika pod nim (rozgrzane pręty paliwowe mogły przetopić betonową podstawę reaktora i opaść do zbiornika rozbryzgowego). Powstała konieczność ochłodzenia reaktora. Postanowiono wybudować pod halą reaktora wymiennik ciepła, ale była to operacja pracochłonna i czasochłonna. Dlatego zrealizowano pomysł wytłoczenia tlenu i wtłoczenia azotu do zniszczonej hali, co miało stłumić pożar i reakcję łańcuchową. Do tego celu ściągnięto azot nawet z odległych zakładów przemysłowych. Niestety operacja, mimo powodzenia, nie przyniosła spodziewanych rezultatów. Na szczęście 6 maja emisja radioizotopów samoczynnie drastycznie opadła i sytuacja została opanowana. W okresie późniejszym celem odizolowania zniszczonego reaktora od środowiska postanowiono zamknąć go wewnątrz wielkiego żelbetowego sarkofagu. W takim stanie znajduje się on do dziś.

Emisja materiałów radioaktywnych do atmosfery w pierwszych dniach.

Sarkofag pokrywający zniszczony reaktor.

Warty odnotowania jest fakt, że mimo ogromu katastrofy i dużego zagrożenia w wyniku odgórnych nacisków nie podjęto decyzji o natychmiastowym wyłączeniu pozostałych bloków energetycznych. Jedynie operator reaktora w bloku trzecim (bezpośrednio sąsiadującym ze zniszczonym blokiem czwartym) wbrew rozkazom przełożonych wyłączył reaktor. Z decyzją o wyłączeniu pozostałych dwóch zwlekano kilka dni.

powrót