Černobil je mali gradić u Ukrajini, gotovo na samoj granici
Ukrajine s Bjelorusijom subote 26. travnja 1986 bio potpuno nepoznat u
svjetskim okvirima, a nakon tog datuma postao sinonim katastrofe radi
eksplozije unutar nuklearnog reaktora koja je prouzročila najveću nuklearnu
katastrofu u povijesti. Sama nuklearna elektrana nije bila smještena u samom
gradu Černobilu već ustvari 18 km sjeverozapadno od gradića Černobila, a
sastojala se od četiri reaktora tipa RBMK-1000koji je sve do, od kojih je prvi
stavljen u pogon 1977 godine, a kobni četvrti reaktor 1983 godine. Černobilska
nuklearna elektrana je u punom kapacitetu sa sva četiri reaktora u radu davala
otprilike 10 % ukupne električne energije Ukrajine. Eksplozija je globalno
odjeknula u svim svjetskim medijima i pojavio se velik strah u sigurnost
sovjetskih nuklearnih postrojenja te je i sama sovjetska vlada pod pritiskom
svjetske javnosti morala maknuti veo tajnosti sa svojih nuklearnih projekata,
budući da su daljnje eksplozije uzrokovane eksplozijom unutar nuklearnog
reaktora četiri proširile radioaktivni oblak izvan granica tadašnjeg sovjetskog
saveza u istočnu, zapadnu i sjevernu Europu pa čak i u neke istočne dijelove
sjeverne Amerike.
EKSPLOZIJA NUKLEARNOG REAKTORA BROJ ČETIRI
Dan uoči kobne eksplozije, odnosno 25. travnja 1986 godine
vršena su testiranja u nuklearnoj elektrani koja su trebala testirati
sposobnost turbina da generiraju dovoljne količine električne energije za
pokretanje sigurnosnih sistema samog reaktora. Budući je za rad nuklearnog
reaktora RBMK-1000 potrebna voda koja neprestano cirkulira u jezgri dokle god
ima nuklearnog goriva, cilj testa je ustvari bio utvrditi mogu li turbine u
fazi gašenja proizvesti dovoljno energije da pokrenu vodne pumpe o kojima ovisi
rad samog nuklearnog reaktora. U skladu s tim testiranjem tijekom četvrtka 25.
travnja 1986. godine pripremljeni su svi potrebni uvjeti kako bi testiranje
moglo početi te se tako počela postepeno smanjivati i produkcija električne
energije sve do 50% posto mogućnosti reaktora, a zatim se potpuno neočekivano
isključila regionalna elektrana koja je to područje opskrbljivala potrebnom
električnom energijom. Nakon toga uslijedila je naredba od strane kontrolora u
Kijevu da se daljnje postepeno smanjivanje odgodi jer je još bila večer te je
struja bila potrebna čitavoj regiji. Zahvaljujući toj neželjenoj okolnosti
testiranje je odgođeno i povjereno u ruke noćne smjene koja je imala vrlo malo
iskustva s radom u nuklearnim elektranama jer je velika većina njih bila
dovedena iz elektrana koje su funkcionirale na ugljen.
Nuklearni reaktor broj četiri nakon eksplozije. Vidljiva su
znatna oštečenja reaktora (u sredini) i generatorske zgrade (dolje).
Oko 23 sata navečer tog dana kontrolor je dao odobrenje za
nastavak postupka te je nazivna snaga reaktora od 3.2 GW trebala biti smanjena
na 0.7-1.0 GW kako bi se moglo provesti testiranje na donjoj granici snage
reaktora. No problem je postojao u činjenici što nova smjena nije znala da je
prva smjena već uradila postepeno smanjivanje snage reaktora, te su slijedili
izvorne smjernice testiranja, a što je prouzročilo prebrzo smanjenje snage
reaktora. Posada je vjerovala kako je uzrok brzom opadanju snage reaktora kvar
u jednom od automatskih regulatora snage, što je bio potpuno pogrešni zaključak.
Prilikom rapidnog opadanja snage reaktora, reaktor proizvodi više nuklearno
otrovnih produkata xenon-135, a koji su uspjeli smanjiti snagu na 30 MW što je
otprilike samo 5 % one snage koja se testiranjem htjela postići. Nakon toga
posada elektrane poduzela je sigurnosne mjere u vidu uklanjanja kontrolnih
poluga (control rods) iznad nuklearnog reaktora no to nije previše pomoglo jer
se snaga reaktora povećala samo do 200 MW, što još uvijek nije predstavljalo ni
trećinu minimuma potrebnog za eksperiment. Čak i usprkos toj činjenici posada
je odlučila nastaviti sa eksperimentom te su u 01:05 sljedećeg dana bile
uključene vodne pumpe koje su trebale biti pogonjene od strane turbina, te tako
povećale protok vode iznad dopuštenih sigurnosnih mjera u 01:19. A u točno
01:23:04 započeo je fatalni eksperiment. Na kontrolnoj ploči nije bilo nikakvog
znaka koji bi upozoravao posadu na opasnost koja im prijeti. Crpkama za vodu je
bio prekinut dovod energije, a turbina je bila odvojena od reaktora te se iz
tog razloga povećala količina pare u središtu reaktora, a time i temperatura te
su se u cijevima počeli stvarati džepovi pare.
Princip rada reaktora RMBK-1000 ima veliki koeficijent
ispražnjenja. Koeficijent ispražnjenja (void coefficient) je broj koji služi za
procjenu koliko se povećava ili smanjuje termalna produktivnost nuklearnog
reaktora, a u ovom slučaju pozitivni koeficijent ispražnjenja naglo je povećao
snagu reaktora budući se smanjila voda koja inače apsorbira neutrone te je u
tom stanju reaktor postao vrlo nestabilan i nepredvidljiv. U 01:23:40 operatori
su pritisnuli dugme na kontrolnoj ploči AZ-5 koje se koristi za isključivanje
reaktora u slučaju nužde, a time su također stavljene u rad i manualne
kontrolne poluge koje su ranije bile izvađene. No sporost mehanizma umetanja
kontrolnih šipaka koje traje od 18-20 sekundi te loš dizajn kontrolnih šipaka
ustvari su postigli suprotni efekt te povećali samu brzinu reakcije. U tom
stadiju zbog povećane proizvodnje energije nastala je deformacija rada
mehanizma kontrolnih poluga jer su se kontrolne poluge zaustavile na jednoj
trećini punog ciklusa i nisu mogle zaustaviti reakciju. Sedam sekundi kasnije u
01.23.47 snaga reaktora porasla je na 30 GW, odnosno deset puta više od
uobičajenoga te su se počele otapati cijevi za gorivo i rapidno se povećao
pritisak pare, a sve to rezultiralo je ogromnom eksplozijom pare koja je
pomaknula i uništila poklopac reaktora i cijevi hladila te napravila ogromnu
rupu u krovu. Nakon što je odletio komad krova došlo je do reakcije između
kisika iz zraka sa vrlo visokim temperaturama reaktora i grafitnog moderatora
na krajevima kontrolnih poluga, uzrokujući takozvanu "Grafitnu vatru"
koja je najviše pridonijela širenju radioaktivnog oblaka na daljnja područja.
STANJE ZA VRIJEME NESREĆE I POSLJEDICE NESREĆE
Posljedice nuklearne katastrofe u Černobilju. Radioaktivni
plinovi dospjeli su čak do Italije i Njemačke.
Stanje za vrijeme nesreće je bilo veoma loše i to
prvenstveno zbog dva faktora: nepripremljenosti na mogućnost nesreće te pomanjkanja
adekvatne opreme, a što je dovelo do mnoštva daljnjih negativnih posljedica i
krivih procjena o tome što dalje napraviti. Stupnjevi radijacije u najžešće
pogođenim područjima iznosili su oko 20.000 rendgena po satu, a usporedbe radi
smrtonosna doza radijacije iznosi oko 500 rendgena na pet sati. To je
rezultiralo činjenicom da su neki nezaštićeni radnici u samo nekoliko minuta
zadobili smrtonosne doze radijacije. Negativnu okolnost je predstavljala
naročito činjenica da osoblje elektrane nije znalo koliko je radijacija ustvari
velika jer je glavni uređaj za mjerenje radijacije stradao prilikom eksplozije,
a svi ostali uređaji imali su premalu skalu očitanja radijacije (0.001 R/s) te
su pokazivali samo da je stupanj radijacije iznad gornje granice skale. Poradi
toga posada elektrane krivo je pretpostavila kako stupanj radijacije iznosi
negdje oko 3.6 R/h dok je stvarni stupanj bio oko 5.600 puta veći. Zbog tih
lažnih prikaza tada jedino radećih uređaja šef posade Aleksandar Akimov je
procijenio da je reaktor ostao netaknut, te olako ignorirao dokaze u formi
komadića grafita i goriva reaktora oko zgrade, a kasnije je čak ignorirao i
očitanja novog dozimetra radijacije koji je pokazivao povećani stupanj
radijacije tvrdeći kako je riječ o neispravnom uređaju. Akimov je zajedno s
posadom ostao do jutra nastojeći napumpati vodu u reaktor, a da pritom nitko od
njih nije nosio zaštitno odijelo. Posljedica toga bila je smrt od posljedica
radijacije Akimova i svih članova posade u roku manjem od tri tjedna nakon
nesreće. No među žrtvama nije bila samo neiskusna posada elektrane jer su u
pomoć posadi pristigli i vatrogasci kako bi ugasili vatru koja je izbila kao
posljedica eksplozije, a kojima nije rečeno da je riječ o eksploziji nuklearnog
reaktora, te su oni mislili, a i postupali kao da je riječ o gašenju običnog
požara izazvanog strujom. U pet sati ujutro vatrogasci su ugasili požar, no
velika većina njih zadobila je smrtonosne doze radijacije.
27. travnja, dan poslije eksplozije reagirala je i sovjetska
vlada nakon što se uvjerila u visoki stupanj radijacije te evakuirala
stanovništvo okolnog grada Pripyata. Od posljedica radijacije neposredno nakon
nesreće stradao je ukupan broj od 29 spasilaca, vatrogasaca i članova posade, a
oko 350.000 ljudi evakuirano je iz kontaminiranih područja u blizini reaktora.
Prema procjenama agencijama UN-a daljnjih 4.000 do 9.000 ljudi je umrlo od
posljedica te nuklearne katastrofe čiji je stupanj radijacije prema procjenama
bio jednak onome od 400 atomskih bombi bačenih na Hiroshimu. Ekosistem u
blizini reaktora također je pretrpio katastrofalne posljedice jer su četiri
kvadratna kilometra okolne šume promijenile boju u nijansu ljubičasto-smeđe
boje, te su prozvane "Crvenom šumom" (Red Forest) od strane BBC-a, a
stradao je i velik broj životinja dok su neke u potpunosti izgubile sposobnost
razmnožavanja.
MOGUĆI UZROCI KATASTROFE
Dvije su osnovne i oprečne teorije zašto je došlo do
nuklearne katastrofe u Černobilskoj nuklearnoj elektrani. Prva teorija
isključivim i jedinim krivcima smatra osoblje koje je u to vrijeme radilo u
elektrani, dok druga teorija smatra kako je za katastrofu isključivo kriv
dizajn nuklearnog reaktora RBMK-1000. Također postoji i teorija zavjere koja
smatra kako se otpočetka znalo da RBMK reaktor ima ozbiljnih problema te da se
su te informacije namjerno skrivene od osoblja te kako je to ustvari glavni
razlog zašto je većina osoblja bila sastavljena od ljudi koji nisu znali gotovo
ništa o RBMK reaktoru.
Kao glavni razlozi u prilog teorije o lošem dizajnu reaktora
navode se opasno visoki koeficijent ispražnjenja što pospješuje nuklearnu
reakciju ukoliko se u reaktorskoj vodi za hlađenje počnu stvarati mjehurići
pare te vrlo lako dovodi do nekontrolirane reakcije, ukoliko nema vanjskog
posredovanja. S druge strane veliki nedostatak reaktora je bio i u građi
kontrolnih poluga. Naime u nuklearnom reaktoru se kontrolne poluge stavljaju u
reaktor kako bi se usporila reakcija, a u reaktoru RBMK su krajevi tih
kontrolnih poluga u dužini od jednog metra bili od grafita, šuplji i napunjeni
s vodom dok je stvarno funkcionalni ostatak koji apsorbira neutrone i sprečava
reakciju bio napravljen od borovog karbida. Zbog tog dizajna u trenutku kad su
šipke inicijalno umetnute u reaktor grafit koji je neutronski moderator ustvari
je pospješio nuklearnu reakciju, umjesto da je uspori. Poradi toga se i u prvih
nekoliko sekundi od aktivacije kontrolnih poluga povećala produktivna snaga
reaktora, umjesto da se je kako je to bilo željeno smanjila. Nepripremljeno i
neiskusno osoblje nije znalo da su postigli suprotan efekt. Također kanali s
vodom teku vertikalno kroz jezgru što znači da se temperatura vode povećava
kako voda ide prema gore i stoga čini temperaturno stupnjevanje u jezgri. Taj
efekt naročito dolazi do izražaja ukoliko se gornji dio pretvori u potpunosti u
paru jer taj dio nakon te pretvorbe više nije propisno i dovoljno hlađen te se
time znatno povećava reaktivnost. U prilog lošeg dizajna svakako valja ubrojiti
i samo djelomični sustav zaštite od kontaminacije, a kojim su se htjeli izbjeći
veliki troškovi koje bi puni sustav zahtijevao obzirom na veličinu reaktora, a
reakciji su svakako pridonijeli i nusprodukti fisije koji su se taložili u radu
reaktora koji je bio u pogonu duže od dvije godine.
Kao glavni razlozi teorije po kojoj je osoblje isključivi
krivac za nastalu nuklearnu katastrofu ističe se da se osoblje nije držalo
propisanih procedura i sigurnosnih mjera i to prvenstveno zahvaljujući njihovom
neznanju i neiskustvu, loše komunikacije između glavnih operatora i samog
osoblja u elektrani te naročito činjenica da je noćnu smjeno radilo drugo
osoblje koje nije bilo upoznato s problemima oko prvotnog provođenja testa od
strane dnevnog osoblja te ponovno započelo ispočetka provoditi već započeti
proces.
ČERNOBIL DANAS
Černobil danas. Na sredini slike je betonski sarkofag koji
okružuje kobni reaktor broj četiri.
Prije eksplozije planirano je proširenje nuklearne elektrane
s još dva reaktora, ali nakon havarije nuklearnog reaktora broj četiri prekinut
je daljnji rad na nedovršenim reaktorima pet i šest, a oštećeni reaktor četiri
je bio zatvoren te je između mjesta nesreće i operacijskih zgrada postavljeno
200 metara betona. Prva tri reaktora su ipak uredno nastavila s radom zbog
pomanjkanja struje u Ukrajini. No i oni su u ovom trenutku stavljeni van pogona
i to reaktor broj dva nakon požara koji je izbio 1991, reaktor broj jedan 1996,
a reaktor broj tri 2000 godine kada ga je prilikom svečanosti zatvaranja
kompletne elektrane zatvorio tadašnji predsjednik Ukrajine Leonid Kutchma.
No još uvijek potencijalna opasnost leži u takozvanom
betonskom sarkofagu, kako je u javnosti poznat zaštitni sloj betona stavljen
preko oštećenog reaktora broj četiri, odnosno njegovoj sposobnosti da zadrži
radijaciju. Naime budući da je sarkofag bio ishitreno napravljen poradi brzog
sprečavanja daljnjeg širenja radijacije ne predstavlja dugoročno optimalno
rješenje, a već je također prošao i znatan niz godina od njegove izgradnje te
se na njemu jasno vide znakovi vremena. Procjene govore da bi već jedan manji
potres bio dovoljan da sruši krov sarkofaga, a što bi značilo ispuštanje novog
radioaktivnog oblaka. Velik problem predstavlja i voda koja ulazi u sarkofag,
te širi radioaktivne čestice čitavom uništenom zgradom, a u zadnje vrijeme
velik problem predstavlja i prašina budući se mnoge radioaktivne čestice slične
pepelu gomilaju i talože. Taj problem je djelomično otklonjen ugradnjom
filtracije zraka 2001 godine. Ukrajinska vlada je u rujnu 2007 usvojila
prijedlog za izgradnjom čeličnog kućišta oko reaktora koji će stajati 1.4
milijardi dolara, a koji će biti dugačak 200 metara i širok 190 metara. Njegova
gradnja trebala bi biti završena 2012 godine. Završetkom gradnje tog čeličnog
kućišta trebalo bi se započeti i sa rastavljanjem samog nuklearnog reaktora.
ZAKLJUČAK
Černobilska nuklearna katastrofa najgora je nuklearna
katastrofa u ljudskoj povijesti koja je pozitivno osvijestila svjetsku javnost
oko potencijala opasnosti koju u sebi nosi nuklearna energija. Ova nuklearna
katastrofa pokazala je kako skupe mogu biti greške prilikom rada sa nuklearnim
reaktorima i nagnala Vlade država koje koriste nuklearne elektrane da traže
nove i sigurnije vrste nuklearnih reaktora te da postave na najviši mogući
stupanj sigurnosne mjere oko postupanja u nuklearnim elektranama. O tome je li
katastrofa nastala zbog lošeg i neiskusnog osoblja ili zbog lošeg dizajna još
se uvijek vodi debate, iako su vjerojatno oba ta uzroka pridonijela nuklearnoj
katastrofi. 29 ljudi umrlo je od posljedica izlaganju radioaktivnim tvarima
nedugo nakon eksplozije, a UN pretpostavlja kako će od posljedica
kontaminiranosti okolnih područja umrijeti još nekoliko tisuća ljudi.
Budući da sa rastom stanovništva raste i potreba za
energijom, tako raste i potreba za ovim vidom energije koji za razliku od
tradicionalnih neobnovljivih izvora gotovo da i ne ispušta opasne stakleničke
plinove, a novo konstruirane nuklearne elektrane pokazale su se vrlo pouzdanima
i sigurnima te što je najvažnije i ekološki prihvatljivima. No kao što se
najbolje vidjelo iz ovog primjera, greške u radu nuklearnih elektrana se jako
skupo plaćaju te je stoga potreban maksimalni mogući oprez, strogo poštivanje
sigurnosnih mjera, vrhunski osposobljenu posadu tih elektrana te kvalitetu
izrade potrebnih dijelova te i opciju za sigurnim suzbijanjem katastrofe
ukoliko dođe do najgorega. Samo se zadovoljavanjem tih uvjeta može spriječiti
izbijanje nove katastrofe i osigurati siguran princip rada nuklearnih elektrana
koje namiruju 16% ukupnih potreba svijeta za energijom. Na Černobilskom
primjeru se puno toga moglo naučiti, a i naučilo se, te su nuklearne elektrane
postale mjesta najvećeg mogućeg opreza. Time naravno nije riješen problem
odlaganja nuklearnog otpada, naročito ne u siromašnijim državama, a velik
problem predstavlja i terorizam koji bi se mogao okrenuti korištenju nuklearne
tehnologije. Na tome već uvelike rade kako međunarodne organizacije, tako i
vlade država koje koriste ovaj oblik energije, iako naravno opasnost uvijek
postoji.