A Hét 1986/2 (31. évfolyam, 27-52. szám)
1986-12-12 / 50. szám
kondenzátor, 8 — tápszivattyú, 9 — keringtető szivattyú (He — hélium, N2 — nitrogén) A biztonság érdekében TUDOMÁNY-1986 április 26-án 1 óra 23 perckor a csernobili atomerőmű egyik reaktorán súlyos üzemzavar keletkezett. Ennek során megsérült a reaktor aktiv zónája és a reaktorépület, a környezetbe pedig radioaktiv anyagok kerültek. Az üzemzavar kivizsgálására a Szovjetunióban kormánybizottság alakult, amely augusztus végén részletes jelentést terjesztett elő. A jelentést a Nemzetközi Atomenergia Ügynökség bécsi szakértői ülésén is megvitatták. Cikkünk, amely e jelentés alapján készült, megismertet az atomerőművel, majd az üzemzavar kiváltó okaival, lefolyásával és következményeivel foglalkozik. AZ ATOMERŐMŰ Csernobil Ukrajnában, Kijevtöl kb. 100km-re terül el a Pripjaty folyó partján. Lakóinak száma 12 000. Az atomerőmű a várostól északra 15 kilométernyire van. Harminc kilométeres körzetében a katasztrófa pillanatában több mint százezer ember lakott. Az atomerőmű négy darab, egyenként 1 000 MW elektromos és 3 200 MW hőteljesítményü, RBMK 1 000 jelzésű termikus reaktorral rendelkezett. Ezekben a reaktorokban a láncreakciót lassított, ún. termikus neutronok váltják ki. Üzemanyaguk 2 % urán 235-ös izotópot tartalmazó uránoxid. Ebből a reaktorban 190 tonna van. Lassítóközegként grafitot, hűtőközegként közönséges vizet alkalmaznak. A reaktor egykörös. A maghasadáskor keletkező hő a vizet felforralja, gőz keletkezik, amely a gözelválasztón át a turbinákra kerül. Egy reaktor két, egyenként 500 MW elektromos teljesítményű turbinát lát el gőzzel. Maga a reaktor egy 21,6X21,6 négyzetméter alapterületű és 25,5 méter magas betonépítmény, amely grafittömböket foglal magába. A grafittömbökben 1 700 üzemanyagcsatorna van kialakítva, melyekben üzemanyagrudak helyezkednek el. Az üzemanyagrudak köpenye niobiummal ötvözött cirkónium. A csatornák falait szintén ilyen ötvözet béleli. A csatornafal és az üzemanyagrúd között áramlik a hűtőközeg és veszi fel a láncreakció során felszabadult hőt. A vizet két hűtőkörönként három-három szivattyú keringteti. Egy hűtőkörhöz 850 üzemanyagcsatorna tartozik. A vízhőmérséklet a reaktor bemenetén 270 °C, kimenetén 284 °C. Óránként 38 ezer tonna víz áramlik a reaktoron keresztül. A reaktor technológiai sémáját az ábra mutatja. A grafit a reaktor üzeme során, miközben a neutronok lassítását végzi, közel 700 °C-ra melegszik fel. Oxidálását hélium és nitrogén keverék-gáz áramoltatásával akadályozzák meg. Az aktív zónát hatékony védőrendszer veszi körül, amely grafit, víz, homok, beton és nehézbeton rétegekből áll. Ez az összetett szerkezet állja útját a radioaktív sugárzásnak. A reaktor teljesítményét szabályozó és biztonságvédelmi rudak szabályozzák. Ezek a reaktortérbe süllyesztve ill. onnan kiemelve növelik vagy csökkentik a neutronok számát, s ezáltal befolyásolják a reaktor teljesítményét. Üzemzavar esetén a rudak automatikusan besüllyednek az aktív zónába, ott alsó véghelyzetbe kerülnek és leállítják a láncreakciót. Kézi beavatkozással is működtethetők. A reaktor biztonságát szolgálja az üzemzavari hűtőrendszer, amely akkor lép üzembe, ha valamely oknál fogva lecsökken a reaktorban keringő vízmennyiség (például a keringtető szivattyúk meghibásodásakor). Ilyen esetekben a láncreakciót azonnal leállítják, de a leállított reaktor hűtését is biztosítani kell, mert a felhalmozódott hasadási termékek tovább bomlanak és hő (ún. maradékhő) szabadul fel. Üzemzavarok esetében ennek a folyamatnak az irányítása is az üzemzavari hűtőrendszerre hárul. A biztonság szempontjából rendkívül fontos, hogy az atomerőmű villamosenergiafogyasztói számára biztosítva legyen a zavarmentes áramszolgáltatás. Az atomerőműben olyan berendezések is vannak, amelyek egyetlen másodpercre sem maradhatnak villamos áram nélkül. Ezeket, ha a hálózati feszültség kiesik, akkumulátorok és dízelgenerátorok látják el árammal. A reaktorban lezajló folyamatokról az operátort bonyolult mérő- és jelzőrendszerek számítógép közbeiktatásával informálják. AZ ÜZEMZAVAR Az atomerőmű négyes számú reaktorát, amelyben az üzemzavar bekövetkezett 1 983 decemberében helyezték üzembe. 1986. április 25-re leállítását tervezték, hogy karbantartási munkákat végezhessenek el rajta. A reaktor leállítása több óráig is eltartó folyamat, mert nem szabad a teljesítményt gyorsan csökkenteni, nehogy a hirtelen hőmérséklet és nyomásváltozások megviseljék a reaktorberendezések szerkezeti anyagait. Amikor a reaktor teljesítménye a felére csökken, lekapcsolják az egyik 500 MW-os turbinát, ha a teljesítmény nullára csökken, leáll a másik turbina is, de a hűtővíz tovább áramlik a reaktorba a már említett maradékhö eltávolítása céljából. Április 25-én hozzáláttak a reaktor leállításához. Úgy tervezték, hogy a leállítás! folyamat során egy kísérletet is elvégeznek, amely arra lett volna jó, hogy megadja a választ, miként hasznosítható a gőzvezetékről lekapcsolt turbogenerátor rotorénak kinetikai energiája hálózati feszültség kimaradása esetén az atomerőmű létfontosságú berendezéseinek villamos energiával való ellátásában. Ez egy aránylag egyszerű kísérlet, amit minden atomerőműben, minden reaktoregységen elvégeznek a biztonság növelése érdekében. Ilyen kísérletet már végeztek ezekkel a reaktorokkal, de nem volt eredményes, mert a generátor kapocsfeszültsége gyorsan csökkent, s az így nyert villamos energia nem volt kellően hasznosítható. Most egy új feszültségszabályozót szerettek volna kipróbálni. Április 25-én éjfél után 1 órakor kezdték el a leállítás! folyamatot. Délután 13 órára a reaktor teljesítménye a felére csökkent, és az előírásokat betartva bekapcsolták az egyik turbogenerátort. 14 órakor a személyzet arra határozta el magát, hogy kiiktatja a reaktor üzemzavari hűtőrendszerét, hogy az ne zavarja a kísérletet. Ez a beavatkozás azonban már a biztonsági előírások súlyos megsértését jelentette. A reaktort ezután ilyen állapotban üzemeltették egészen 23 óráig. Eddig ugyanis a hálózatban szükség volt az általa termelt villamos energiára, s ezért a teherelosztó nem engedte meg a teljesítmény csökkentését. Úgy tervezték, hogy a második turbogenerátort 700 MW hőteljesitménynél kapcsolják le a hálózatról és elvégzik a tervezett kísérletet. De ekkor, nem megfelelő operátori beavatkozás után, a reaktor hőteljesítménye hirtelen 30 MW-ra esett vissza. Mivel a kísérletet mindenképpen el akarták végezni, megpróbálták a teljesítményt növelni, de nem jártak sikerrel. A lecsökkent teljesítmény miatt a reaktor „elszennyeződött", vagyis olyan hasadási termékek keletkeztek benne, melyeknek nagy a neutronnyelö képességük, tehát lassítják a láncreakciót (pl. jód 135-ös izotóp 6,2 óra felezési idővel). A reaktor hőteljesítményét csak április 26-án 1 órakor sikerült valamelyest növelni. Ekkorra 200 MW hőteljesitményt értek el. Hogy a láncreakciót felgyorsítsák, a reaktorból a megengedettnél nagyobb mértékben húzták ki a szabályozó és biztonságvédelmi rudakat (minél nagyobb teljesítményt szerettek volna elérni, hogy a lehető legnagyobb legyen a lekapcsolandó turbina rotorénak kinetikai energiája). A megfelelő gőznyomást azonban nem érték el. A gőzelválasztókban pedig a vízszint úgy lecsökkent, hogy az már majdnem a reaktorvédelem beavatkozását váltotta ki (egy bizonyos üzemzavari vízszintnél a reaktorvédelem automatikusan leállítja a reaktort). Hogy ez ne következhessen be, a személyzet kiiktatta az üzemzavari jeleket és úgy döntött, hogy az adott körülmények ellenére is végrehajtja a kísérletet. Ez az előírások további súlyos megsértése volt. Lekapcsolták a második turbogenerátort is, és hagyták, hogy a reaktor 200 MW höteljesítményen tovább üzemeljen. Nem sokkal később azonban a teljesítmény emelkedni kezdett, ezért az ügyeletes mérnök utasította az operátort, hogy állítsa le a reaktort, vagyis egy gombnyomással juttassa alsó véghelyzetbe az összes biztonságvédelmi rudat. Ezek azonban beragadtak és nem jutottak be a reaktorba. Alig néhány másodperc múlva 1 óra 24 perckor két egymást követő robbanás következett be, amely szétvetette a reaktorépület tetejét és lángba borította az egész gépházat. Á katasztrófa kivizsgálása során számítógépes modellek segítségével rekonstruálták az eseményeket, s megállapították, hogy az első robbanás gőzrobbanás volt (a hirtelen megnövekedett teljesítmény elgözölögtette a reaktor vizét), a másodikat különböző vegyi folyamatok hozták létre, amikoris a hidrogén és szénmonoxid keveréke oxigén jelenlétében felrobbant. Szigorú előírások szabályozzák az atomerőmű személyzetének tevékenységét a reaktor üzemeltetése során. A vizsgálatok megállapították, hogy a kísérletek előkészítésekor TECHNIKA. és végrehajtásánál a személyzet ezeket az előírásokat megsértette. Továbbá az is kiderült, hogy a személyzet nem ismerte kellőképpen a reaktorban végbemenő folyamatokat, s igy nem volt tudatában a beavatkozások következményeinek. A reaktorok tervezői mindezzel nem számoltak. A KÖVETKEZMÉNYEK A robbanások utáni tüzet a reaktor hője és a benne lejátszódó reakciók táplálták. Ezért az első percekben a tűz elfojtására törekedtek. Az ezután kővetkező mérések megállapították, hogy a környezetbe radioaktív anyagok kerültek. A magas hőmérséklet hatására megsérültek az üzemanyagrudak burkolatai, s innen hasadási termékek jutottak ki. A reaktor azonban nem olvadt szét. Hogy a további reakciókat megakadályozzák a reaktoraknába különböző neutronnyelö és árnyékoló anyagokat juttattak (dolomit, ólom, bőr, agyag). Április 27-e és május 10-e között mintegy 5 000 tonna ilyen anyagot szórtak katonai helikopterekről a reaktorra. Közben a reaktorakna alá csatornát építettek, ahová nitrogént fúvattak, hogy jobb hőelvonást érjenek el. Szeptember végére a sérült reaktort betonba ágyazták. A reaktorból közvetlenül a robbanások után jód, tellúr, cézium és nemesgázizotópok jutottak a környezetbe. Május 23-ig a reaktorban felhalmozott radioaktivitásnak mintegy 3,5 %-a szabadult ki. Legnagyobb mértékben az atomerőmű és közvetlen környezete volt szennyezve. Az atomerőmű épületeinek külső felületeit különböző oldatokkal dekontaminálták. A környék egyes helyein a talaj kb. 10 cm felső rétegét összegyűjtötték és tartályokba zárva radioaktívhulladéktárolókba szállították, másutt a talajt betonnal vagy tiszta földdel vonták be. Az atomerőmű 30 km-es körzetéből 135 000 embert telepítettek ki. Ezek még több évig nem térhetnek vissza otthonukba. Az üzemzavart követő órákban több sze-' mély súlyos sugárkárosodást szenvedett. Közülük sugárbetegségben szeptember végéig 31-en haltak meg. A csernobili üzemzavar nagy katasztrófa az atom békés hasznosításának történetében, de egyben olyan tanulságok forrása is, melyek alapján a Nemzetközi Atomenergia Ügynökség az alábbi következtetésekre jutott: — az üzemzavar során új, eddig ismeretlen fizikai jelenség felfedezésére nem került sor — az atomenergetikai kutatások során tökéletesíteni kell az olyán számítási módszereket, melyekkel ellenőrizhető és számszerűsíthető az atomerőművek biztonsága minden számbavehető üzemzavar esetén — felül kell vizsgálni az érvényben lévő biztonsági előírásokat és jobban fel kell készíteni a kezelőszemélyzetet feladata ellátására — az esetleges atomerőművi balesetek előfordulásakor a gyors tájékoztatás és segélynyújtás érdekében nemzetközi megállapodások szükségesek. Az atomenergia létezésének több mint harminc esztendeje alatt jelentős helyet vívott ki magának a világ villamosenergia-termelésében és magasfokú biztonságról tett tanúbizonyságot a környezettel és a lakossággal szemben. A világgazdaság fejlődését ma már nem lehet az atomenergetika nélkül elképzelni. További fejlesztése során azonban az eddigieknél még nagyobb hangsúlyt kell helyezni az atomerőművi berendezések megbízhatóságára és biztonságára. A csernobili üzemzavar kisvalószínűségü események egybeesése folytán következett be. A szakemberek levonták belőle a megfelelő következtetéseket és meghozzák a kellő intézkedéseket. KOVÁCS ZOLTÁN, villamosmérnök a műszaki tudomány kandidátusa 16
