Para saintis Sweden sampai pada kesimpulan bahawa letupan nuklear lemah berlaku semasa kemalangan di loji tenaga nuklear Chernobyl. Pakar menganalisis tindak balas nuklear yang paling mungkin berlaku di reaktor dan mensimulasikan keadaan meteorologi untuk penyebaran produk pembelahan. "Lenta.ru" menceritakan tentang artikel oleh penyelidik yang diterbitkan dalam jurnal Nuclear Technology.
Kemalangan di loji tenaga nuklear Chernobyl berlaku pada 26 April 1986. Bencana itu mengancam pembangunan tenaga nuklear di seluruh dunia. Zon pengecualian sejauh 30 kilometer telah dibuat di sekitar stesen. Kejatuhan radioaktif bahkan jatuh di wilayah Leningrad, dan isotop cesium ditemui dalam peningkatan kepekatan pada daging lichen dan rusa di wilayah Artik Rusia.
Terdapat pelbagai versi penyebab bencana. Selalunya, mereka menunjukkan tindakan yang salah dari kakitangan loji tenaga nuklear Chernobyl, yang menyebabkan pencucuhan hidrogen dan pemusnahan reaktor. Walau bagaimanapun, beberapa saintis percaya bahawa terdapat letupan nuklear yang sebenar.
Neraka mendidih
Reaksi rantai nuklear dikekalkan dalam reaktor atom. Inti atom berat, misalnya, uranium, bertabrakan dengan neutron, menjadi tidak stabil dan terurai menjadi dua produk nukleus yang lebih kecil. Dalam proses pembelahan, tenaga dan dua atau tiga neutron bebas cepat dibebaskan, yang seterusnya menyebabkan kerosakan inti uranium lain dalam bahan bakar nuklear. Oleh itu, jumlah peluruhan meningkat secara eksponen, tetapi tindak balas rantai di dalam reaktor dikawal untuk mengelakkan letupan nuklear.
Dalam reaktor nuklear terma, neutron cepat tidak sesuai untuk atom berat yang menarik, jadi tenaga kinetiknya dikurangkan menggunakan moderator. Neutron perlahan, yang disebut neutron termal, cenderung menyebabkan kerosakan atom uranium-235 yang digunakan sebagai bahan bakar. Dalam kes seperti itu, seseorang membincangkan mengenai keratan rentas tinggi untuk interaksi inti uranium dengan neutron. Neutron termal sendiri disebut demikian kerana mereka berada dalam keseimbangan termodinamik dengan persekitaran.
Inti loji tenaga nuklear Chernobyl adalah reaktor RBMK-1000 (reaktor saluran berkuasa tinggi dengan kapasiti 1000 megawatt). Pada asasnya, ia adalah silinder grafit dengan banyak lubang (saluran). Grafit bertindak sebagai moderator, dan bahan bakar nuklear dimuat dalam elemen bahan bakar (batang bahan bakar) melalui saluran teknologi. Batang bahan bakar terbuat dari zirkonium, logam dengan penampang penangkap neutron yang sangat kecil. Mereka membenarkan neutron dan haba masuk, yang memanaskan penyejuk, mencegah kebocoran produk pembusukan. Batang bahan bakar boleh digabungkan menjadi unit bahan bakar (FA). Elemen bahan api adalah ciri reaktor nuklear heterogen di mana moderator dipisahkan dari bahan bakar.
Video promosi:
RBMK adalah reaktor gelung tunggal. Air digunakan sebagai pembawa haba, yang sebahagiannya berubah menjadi wap. Campuran wap-air memasuki pemisah, di mana wap dipisahkan dari air dan dihantar ke generator turbin. Wap yang dihabiskan terkondensasi dan memasuki semula reaktor.
Penutup reaktor RBMK
Terdapat cacat dalam rancangan RBMK, yang berperan besar dalam bencana di loji tenaga nuklear Chernobyl. Faktanya ialah jarak antara saluran terlalu besar dan terlalu banyak neutron cepat dihambat oleh grafit, berubah menjadi neutron termal. Mereka diserap dengan baik oleh air, tetapi gelembung wap sentiasa terbentuk di sana, yang mengurangkan ciri penyerapan pembawa haba. Akibatnya, kereaktifan meningkat, air semakin panas. Maksudnya, RBMK dibezakan dengan pekali kereaktifan wap yang cukup tinggi, yang menyukarkan kawalan terhadap tindak balas nuklear. Reaktor harus dilengkapi dengan sistem keselamatan tambahan; hanya kakitangan yang berkelayakan sahaja yang boleh mengusahakannya.
Pecah kayu bakar
Pada 25 April 1986, penutupan unit kuasa keempat dirancang di loji tenaga nuklear Chernobyl untuk pembaikan berjadual dan percubaan. Pakar dari Institut Penyelidikan Hidropro mencadangkan kaedah untuk bekalan kuasa kecemasan ke pam stesen menggunakan tenaga kinetik penjana turbin yang berputar oleh inersia. Ini akan memungkinkan, walaupun berlaku pemadaman kuasa, untuk mengekalkan peredaran pendingin di litar sehingga kuasa sandaran dihidupkan.
Menurut rancangan itu, eksperimen itu akan dimulakan apabila daya termal reaktor turun menjadi 700 megawatt. Tenaga dikurangkan sebanyak 50 peratus (1600 megawatt), dan proses mematikan reaktor ditunda selama kira-kira sembilan jam atas permintaan dari Kiev. Sebaik sahaja penurunan daya disambung semula, tiba-tiba turun menjadi hampir sifar akibat tindakan yang salah dari kakitangan loji tenaga nuklear dan keracunan xenon reaktor - pengumpulan isotop xenon-135, yang mengurangkan kereaktifan. Untuk mengatasi masalah mendadak, batang penyerap neutron kecemasan dikeluarkan dari RBMK, tetapi daya tidak naik melebihi 200 megawatt. Walaupun reaktor tidak stabil, percubaan bermula pada 01:23:04.
Gambar rajah reaktor ChNPP
Pengenalan pam tambahan meningkatkan beban pada generator turbin yang habis, yang mengurangkan jumlah air yang memasuki teras reaktor. Bersama dengan kereaktifan wap yang tinggi, ini meningkatkan daya reaktor dengan cepat. Percubaan untuk memperkenalkan rod penyerap kerana reka bentuknya yang buruk hanya menjadikan keadaan lebih buruk. Hanya 43 saat selepas permulaan eksperimen, reaktor itu runtuh akibat satu atau dua letupan kuat.
Berakhir di dalam air
Saksi mata mendakwa bahawa unit kuasa keempat loji janakuasa nuklear musnah oleh dua letupan: yang kedua, yang paling kuat, berlaku beberapa saat selepas yang pertama. Kecemasan dipercayai berlaku akibat pecahnya paip di sistem penyejukan yang disebabkan oleh penyejatan cepat air. Air atau wap bertindak balas dengan zirkonium dalam sel bahan bakar, menyebabkan sejumlah besar hidrogen terbentuk dan meletup.
Para saintis Sweden percaya bahawa dua mekanisme yang berbeza menyebabkan letupan, salah satunya adalah nuklear. Pertama, pekali kereaktifan wap yang tinggi meningkatkan jumlah wap yang terlalu panas di dalam reaktor. Akibatnya, reaktor meletup, dan penutup atasnya 2000 tan melayang beberapa puluh meter. Oleh kerana elemen bahan bakar terpasang padanya, ada kebocoran utama bahan bakar nuklear.
Unit kuasa keempat ChNPP yang musnah
Kedua, penurunan kecemasan batang penyerap menyebabkan apa yang disebut "kesan akhir". Pada Chernobyl RBMK-1000, batang terdiri daripada dua bahagian - penyerap neutron dan pemindahan air grafit. Apabila rod dimasukkan ke dalam teras reaktor, grafit menggantikan air penyerap neutron di bahagian bawah saluran, yang hanya meningkatkan pekali kereaktifan wap. Bilangan neutron terma meningkat dan tindak balas rantai menjadi tidak terkawal. Letupan nuklear kecil berlaku. Aliran produk pembelahan, bahkan sebelum pemusnahan reaktor, menembusi ke dalam dewan, dan kemudian - melalui bumbung nipis unit kuasa - memasuki atmosfera.
Buat pertama kalinya, para pakar mula bercakap mengenai sifat letupan nuklear pada tahun 1986. Kemudian saintis dari Khlopin Radium Institute menganalisis pecahan gas mulia yang diperoleh di kilang Cherepovets, di mana nitrogen cair dan oksigen dihasilkan. Cherepovets terletak seribu kilometer di utara Chernobyl, dan awan radioaktif melintasi kota pada 29 April. Penyelidik Soviet mendapati bahawa nisbah aktiviti isotop 133Xe dan 133mXe adalah 44.5 ± 5.5. Isotop ini adalah produk pembelahan jangka pendek, yang menunjukkan letupan nuklear lemah.
Para saintis Sweden mengira berapa banyak xenon terbentuk di reaktor sebelum letupan, semasa letupan, dan bagaimana nisbah isotop radioaktif berubah hingga kejatuhannya di Cherepovets. Ternyata nisbah kereaktifan yang diamati di kilang dapat timbul sekiranya terjadi letupan nuklear dengan kapasiti 75 tan setara TNT. Menurut analisis keadaan meteorologi untuk periode 25 April - 5 Mei 1986, isotop xenon naik hingga ketinggian hingga tiga kilometer, yang mencegah pencampurannya dengan xenon yang terbentuk di reaktor bahkan sebelum kemalangan.
