ČERNOBILSKA KATASTROFA

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.