Zweedse wetenschappers zijn tot de conclusie gekomen dat tijdens het ongeval in de kerncentrale van Tsjernobyl een zwakke nucleaire explosie heeft plaatsgevonden. Deskundigen analyseerden het meest waarschijnlijke verloop van kernreacties in de reactor en simuleerden de meteorologische omstandigheden voor de voortplanting van splijtingsproducten. "Lenta.ru" vertelt over een artikel van onderzoekers gepubliceerd in het tijdschrift Nuclear Technology.
Het ongeval in de kerncentrale van Tsjernobyl vond plaats op 26 april 1986. De ramp bedreigde de ontwikkeling van kernenergie over de hele wereld. Rondom het station werd een uitsluitingszone van 30 kilometer gecreëerd. Radioactieve neerslag viel zelfs in de regio van Leningrad, en cesiumisotopen werden in verhoogde concentraties aangetroffen in korstmossen en hertenvlees in de arctische regio's van Rusland.
Er zijn verschillende versies van de oorzaken van de ramp. Meestal duiden ze op de verkeerde acties van het personeel van de kerncentrale van Tsjernobyl, wat leidde tot de ontsteking van waterstof en de vernietiging van de reactor. Sommige wetenschappers geloven echter dat er een echte nucleaire explosie heeft plaatsgevonden.
Kokende hel
Een nucleaire kettingreactie wordt gehandhaafd in een atoomreactor. De kern van een zwaar atoom, bijvoorbeeld uranium, botst met een neutron, wordt instabiel en vervalt in twee kleinere kernen - vervalproducten. Tijdens het splijtingsproces komen energie en twee of drie snelle vrije neutronen vrij, die op hun beurt het verval veroorzaken van andere uraniumkernen in nucleaire brandstof. Het aantal verval neemt dus exponentieel toe, maar de kettingreactie in de reactor wordt gecontroleerd om een nucleaire explosie te voorkomen.
In thermische kernreactoren zijn snelle neutronen niet geschikt om zware atomen te exciteren, dus wordt hun kinetische energie verminderd met behulp van een moderator. Langzame neutronen, thermische neutronen genoemd, veroorzaken eerder het verval van de uranium-235-atomen die als brandstof worden gebruikt. In zulke gevallen spreekt men van een hoge doorsnede voor de interactie van uraniumkernen met neutronen. Thermische neutronen worden zelf zo genoemd omdat ze in thermodynamisch evenwicht zijn met de omgeving.
Het hart van de kerncentrale van Tsjernobyl was de RBMK-1000-reactor (een high-power kanaalreactor met een capaciteit van 1000 megawatt). In feite is het een grafietcilinder met veel gaten (kanalen). Grafiet fungeert als moderator en splijtstof wordt via de technologische kanalen in splijtstofelementen (brandstofstaven) geladen. De brandstofstaven zijn gemaakt van zirkonium, een metaal met een zeer kleine doorsnede voor het vangen van neutronen. Ze laten neutronen en warmte door, waardoor het koelmiddel wordt verwarmd, waardoor lekkage van bederfde producten wordt voorkomen. Brandstofstaven kunnen worden gecombineerd tot brandstofassemblages (FA). Brandstofelementen zijn kenmerkend voor heterogene kernreactoren waarin de moderator gescheiden is van de brandstof.
Promotie video:
RBMK is een reactor met één lus. Water wordt gebruikt als warmtedrager, dat gedeeltelijk in stoom verandert. Het stoom-watermengsel komt de separatoren binnen, waar de stoom wordt gescheiden van het water en naar de turbinegeneratoren wordt gestuurd. De afgewerkte stoom wordt gecondenseerd en komt terug in de reactor.
RBMK-reactordeksel
Er was een fout in het ontwerp van de RBMK, die een fatale rol speelde bij de ramp bij de kerncentrale van Tsjernobyl. Feit is dat de afstand tussen de kanalen te groot was en dat te veel snelle neutronen werden geremd door grafiet, waardoor ze in thermische neutronen veranderden. Ze worden goed door water opgenomen, maar daar ontstaan constant stoombellen, waardoor de absorptie-eigenschappen van de warmtedrager afnemen. Hierdoor neemt de reactiviteit toe, warmt het water nog meer op. Dat wil zeggen, RBMK onderscheidt zich door een voldoende hoge dampreactiviteitscoëfficiënt, wat de controle over het verloop van een nucleaire reactie bemoeilijkt. De reactor moet worden uitgerust met aanvullende veiligheidssystemen; er mag alleen hooggekwalificeerd personeel aan werken.
Brak brandhout
Op 25 april 1986 was een stillegging van de vierde krachtcentrale in de kerncentrale van Tsjernobyl gepland voor geplande reparaties en een experiment. Deskundigen van het Hydroproject Research Institute stelden een methode voor voor noodstroomvoorziening naar de pompen van het station met behulp van de kinetische energie van een turbinegenerator die door traagheid draait. Dit zou het mogelijk maken om, zelfs in het geval van een stroomstoring, de circulatie van de koelvloeistof in het circuit in stand te houden totdat de back-upstroom wordt ingeschakeld.
Volgens het plan zou het experiment beginnen als het thermisch vermogen van de reactor daalde tot 700 megawatt. Het vermogen werd met 50 procent (1600 megawatt) verminderd en op verzoek van Kiev werd het stilleggen van de reactor ongeveer negen uur uitgesteld. Zodra de afname van het vermogen werd hervat, daalde het onverwacht tot bijna nul als gevolg van foutieve acties van het personeel van de kerncentrale en xenonvergiftiging van de reactor - de ophoping van de xenon-135-isotoop, die de reactiviteit vermindert. Om het plotselinge probleem op te lossen, werden de neutronenabsorberende staven voor noodgevallen uit de RBMK verwijderd, maar het vermogen kwam niet boven de 200 megawatt uit. Ondanks de onstabiele werking van de reactor begon het experiment om 01:23:04.
ChNPP-reactordiagram
De introductie van extra pompen verhoogde de belasting van de uitloop-turbinegenerator, waardoor er minder water in de reactorkern kwam. Samen met de hoge stoomreactiviteit nam hierdoor het vermogen van de reactor snel toe. De poging om absorberende staven te introduceren vanwege hun slechte ontwerp, maakte de situatie alleen maar erger. Amper 43 seconden na de start van het experiment stortte de reactor in als gevolg van een of twee krachtige explosies.
Eindigt in water
Ooggetuigen beweren dat de vierde krachtbron van de kerncentrale werd verwoest door twee explosies: de tweede, de krachtigste, gebeurde een paar seconden na de eerste. Aangenomen wordt dat de noodsituatie is ontstaan door een barst van leidingen in het koelsysteem, veroorzaakt door de snelle verdamping van water. Water of stoom reageerde met het zirkonium in de brandstofcellen, waardoor grote hoeveelheden waterstof werden gevormd en explodeerden.
Zweedse wetenschappers geloven dat twee verschillende mechanismen tot de explosies hebben geleid, waarvan er één nucleair was. Ten eerste verhoogde de hoge stoomreactiviteitscoëfficiënt het volume van oververhitte stoom in de reactor. Als gevolg daarvan barstte de reactor en vloog het bovenste deksel van 2000 ton enkele tientallen meters omhoog. Omdat de splijtstofelementen eraan vastzaten, was er een primair lek van nucleaire brandstof.
De vernietigde 4e krachtbron van de ChNPP
Ten tweede leidde de nooddaling van de schokdemperstangen tot het zogenaamde "einde-effect". Op de Tsjernobyl RBMK-1000 bestonden de staven uit twee delen: een neutronenabsorbeerder en een grafietwaterverplaatser. Wanneer de staaf in de reactorkern wordt ingebracht, vervangt grafiet het neutronenabsorberende water in het onderste deel van de kanalen, wat alleen de dampcoëfficiënt van reactiviteit verhoogt. Het aantal thermische neutronen neemt toe en de kettingreactie wordt oncontroleerbaar. Er vindt een kleine nucleaire explosie plaats. De stromen splijtingsproducten drongen zelfs vóór de vernietiging van de reactor de hal binnen en kwamen vervolgens - door het dunne dak van de krachtbron - de atmosfeer binnen.
Voor het eerst begonnen experts te praten over de nucleaire aard van de explosie in 1986. Vervolgens analyseerden wetenschappers van het Khlopin Radium Institute de fracties van edelgassen die werden verkregen in de fabriek van Cherepovets, waar vloeibare stikstof en zuurstof werden geproduceerd. Tsjerepovets ligt duizend kilometer ten noorden van Tsjernobyl en op 29 april trok een radioactieve wolk over de stad. Sovjetonderzoekers ontdekten dat de verhouding van de activiteiten van de 133Xe en 133mXe isotopen 44,5 ± 5,5 was. Deze isotopen zijn splijtingsproducten met een korte levensduur, wat duidt op een zwakke nucleaire explosie.
Zweedse wetenschappers berekenden hoeveel xenon er vóór de explosie, tijdens de explosie, in de reactor werd gevormd en hoe de verhoudingen van radioactieve isotopen veranderden tot hun neerslag in Tsjerepovets. Het bleek dat bij een nucleaire explosie met een capaciteit van 75 ton in TNT-equivalent de verhouding van de reactiviteiten die in de fabriek werden waargenomen, zou kunnen optreden. Volgens de analyse van de meteorologische omstandigheden voor de periode 25 april - 5 mei 1986 stegen xenon-isotopen tot een hoogte van maximaal drie kilometer, waardoor ze niet vermengd konden raken met het xenon dat vóór het ongeval in de reactor was gevormd.
