14. októbra 2019
havarie

Štyri jadrové havárie, ktoré by ste mali poznať

Keď obhajca jadrovej energetiky vymenuje všetky jej pozitíva, prihlási sa o slovo oponent a povie: ‚‚Nechceme ďalší Černobyľ!‘‘ To je jasné, kto by chcel? Obhajca pripomenie, že išlo o zlý dizajn, chyby operátorov a zlyhanie Sovietskeho režimu, ktorému viac šlo o renomé než o ľudské životy. Na to buchne oponent po stole a povie: ‚‚A čo Fukušima alebo Three mile Island? A čo Jaslovské Bohunice?!?‘‘

Rozumieť jadrovej energetike vyžaduje o.i. aj dobré porozumenie problémov, ktoré pri nej nastali – minimálne aby sme vedeli odhadnúť, či sa ešte môžu opakovať.

Na klasifikáciu jadrových ‘udalostí’ existuje medzinárodná stupnica INES (International Nuclear and Radiological Event Scale). Stupnice ide od 0 po 7, kde 0 je ‘Nič sa vlastne nestalo’ a 7 je ‘Veľmi vážna havária’.

Černobyľská havária je tou najzávažnejšou vôbec, hovie si na vrchole stupnice. Aj vďaka seriálu HBO asi mnohí viete, čo sa stalo. No aj tak, pokúsim sa krátke zhrnutie.

Malo dôjsť k odstávke, počas ktorej sa mal uskutočniť istý test. Celé sa to však odkladalo a reaktor dlho bežal na nízkom výkone. To je problém, lebo sa v ňom hromadil ‘neutrónový jed’, konkrétne xenón, ktorý zachytával neutróny potrebné pre udržiavanie reťazovej reakcie, čím ju tlmil.

Operátori v snahe reaktor udržať v chode pristúpili k porušeniu bezpečnostných obmedzení a plne vysunuli kontrolné tyče.

Prvou dizajnovou chybou bol zlý chod pri nízkom výkone, druhou bol ‘pozitívny kritický koeficient’. Predstavte si, že inštalujete bezpečnostný software do auta, ktorý spôsobí, že ak auto prekročí maximálnu povolenú rýchlosť, začne sa rozbiehať ešte viac. Hlúpe, že? Prehriaty reaktor vyparil vodu (ktorá v jeho prípade reakciu oslabovala) a rozbehol sa ešte viac. (Dobrý dizajn, ktorý je dnes bežný, by v prípade prehriatia reakciu spomalil alebo zastavil.)

Keď sa operátori v panike rozhodli reaktorov zastaviť, stlačili gombík, ktorý mal zasunúť kontrolné tyče. Tu sa narazilo hneď na dva ďalšie problémy dizajnu. Po prvé, zasúvanie tyčí bolo pomalé, trvalo asi 20 sekúnd. Po druhé, na spodnej časti kontrolných tyčí z bóru bolo niekoľko metrov grafitu – ktorý reakciu nie spomaľuje, ale rozbieha (za bežných okolností mal tento dizajn umožniť lepšiu kontrolu nad reakciou). Obsah reaktora sa však zdeformoval a tyče sa zasekli. Reakcia sa tak samorozbiehala ďalej, operátori sa mohli len nečinne prizerať. (Tento reaktor nemal k dispozícii ďalšiu ‘ručnú brzdu’. Rovnako nemal ani ochranný kryt alebo zadefinované krízové postupy.)

Za krátku chvíľu dosiahol reaktor podľa odhadov desaťnásobok výkonu, na ktorý bol stavaný. Potom nastal výbuch. Nemýľte sa však, nešlo o výbuch ako pri atómovej bombe. Výbuch spôsobila para a keby išlo len o neho, efekt by bol iba lokálny.

Problém však boli rádioaktívne pozostatky z reaktora, okrem paliva aj rádioaktívny grafit, ktorý slúžil ako moderátor. Teplo zmenilo grafit na popol a rádioaktívny odpad sa mohol veselo šíriť do sveta. Problém tak nebolo, že z miesta havárie unikalo žiarenie, ale že z nej unikali častice, ktoré mohli žiariť ďalej.

Ďalším problémom bolo, že sa nechladené jadro začalo topiť. Predstavte si niečo ako rádioaktívnu magmu (volá sa to kórium). Tá sa prepaľuje hlbšie do zeme a ak narazí na vodu, prudko je vyparí a dôjde k ďalšej explózii. Prípadne spôsobí kontamináciu podzemných vôd rádioaktívnymi látkami, vyberte si.

Kým haváriu spôsobil veľmi zlý dizajn reaktora, chyby operátorov, absencia krízových protokolov či iné zanedbania režimu; do jeho riešenia sa (po istom váhaní) oprel Sovietsky zväz solídne. Michail Gorbačov neskôr uviedol, že vysoký účet za odstraňovanie a zmierňovanie dôsledkov bol jedným z kľúčových faktorov pádu Sovietskeho zväzu. (Išlo o takmer 7 miliárd dolárov, posúdenie nechám na historikov.)

Na INES stupnici sa na najvyššej priečke okrem Černobyľu nachádza aj havária vo Fukušime. Asi najlepší dôkaz toho, že k havárii môže dôjsť aj vo vyspelej krajine, ktorú navyše považujeme za pomerne opatrnú. (To však neznamená, že bol dizajn reaktora dokonalý.)

Túto haváriu spôsobilo dvoj-úder zametrasenie a tsunami. Možno si poviete: ‚‚Wow, aká smola!‘‘ No tsunami bolo vyvolané zemetrasením, takže až taká náhoda to nie je (prekvapila však jeho sila).

Priebeh bol pomerne jednoduchý. Zemetrasenie nespôsobilo nič zlé, len vyvolalo bezpečnostné vypnutie reaktora. Reaktor je však stále šialene horúci a tak sa musí chladiť – pomocou chladičov poháňaných dieselovými generátormi. A tie bolo umiestnené … hádajte kde? V pivnici. A viete čo sa stalo, keď prišlo tsunami? Presne tak – zaplavilo ich.

Z reaktorov nebolo odoberané teplo a tak došlo k ich topeniu (tzv. meltdown), čo sa snažili operátori dostať pod kontrolu chladením (napr. morskou vodou). Únik vodíka (ktorý vznikal kvôli teplu) spôsobil výbuch, ktorý zničil časť strechy, čo viedlo k úniku rádioaktívneho plynu. Toto sa zopakovalo na všetkých 4 reaktoroch (teda, jednému strecha zostala).

Obavy vyvolali aj sklady paliva, ktoré boli rovnako nechladené (hlavne pri prvom z reaktorov, keďže bol takmer úplne plný). Voda v nich začínala pomaly vrieť a hrozil únik rádioaktivnej pary. Situácia sa však stabilizovala a umožnila dodávky studenej vody, ktorá zásobníky vychladila. Dnes je (už nefunkčná) elektráreň pod kontrolou.

Na INES stupnici 6 sa nenachádza žiadna porucha elektrárne (je tam len jedna vážna havária v Kyshtymskej továrni, kde sa spracovával urán a plutónium, hlavne pre jadrové zbrane). Na stupni 5 (havária s účinkami na okolie) sa ich nachádza niekoľko – napríklad v Amerike najznámejší Three Mile Island.

Ide o elektráreň v Pensylvánii, asi tri hodiny jazdy od New Yorku. V podstate šlo o zlyhanie chladenia, ktoré viedlo k čiastočnému meltdownu. V deň havárie riešili operátori banálne znečistenie jednej z častí reaktora. Mechanická chyba obmedzila prietok chladiča, reaktor sa začal prehrievať a stúpal tlak, ktorý otvoril ventil. Ventil sa mal následne zavrieť, ale zasekol sa a zostal otvorený (no operátorom ukazoval, že je zavretý). Do vzduchu tak uniklo isté množstvo rádioaktívneho plynu, no kontrolné tyče rýchlo reaktor vypli.

V našich končinách je najznámejšia havária v elektrárni A1 v Jaslovských Bohuniciach, ktorá je na INES škále na úrovni 4 (havária s lokálnymi následkami. A1 je niečo iné ako dnešné V1 a V2). Došlo k nej 22. Februára 1977.

K palivovým článkom sa dávajú silikagélové sáčky, ktoré majú zachytiť vlhkosť (určite ste ich už našli v niečom, čo ste si kúpili. Vyzerajú ako biele čajové sáčky, len sú v nich malé guličky). Pri jednom z palivových článkov jeden zo sáčkov praskol, čo si pracovníci všimli a guličky povysávali. Nie však všetky, pár z nich ich zostalo v palivovej kazete, kde neskôr znemožnili prietok chladiacej vody, čo spôsobilo lokálne prehriatie. To viedlo k roztaveniu palivových prútov a pretaveniu nádoby moderátora (ťažkej vody). Primárny okruh bol kontaminovaný produktami štiepenia a kvôli chybám v tesnení, časť z nich prenikla aj do sekundárneho okruhu (ktorý prenáša vyrobené teplo preč od reaktora).

Kvôli tejto kontaminácii sa elektáreň uzavrela a spustila sa jej likvidácia. Pre úplnosť spomeniem, že išlo o experimentálny dizajn a nešlo o jedinú nehodu. O rok skôr zahynuli pri menšej havárii dvaja pracovníci elektrárne.

(Palivové články sa menili za pochodu, natlakovaný oxid uhličitý jeden z nich vystrelil do vzduchu a začal vo veľkom množstve unikať. Dvaja pracovníci meniaci palivové články sa snažili ujsť (aby sa neudusili), no bezpečnostné dvere boli zamknuté – aby sa zabránilo krádežiam. Ak by technici únik plynu nezastavili, reaktor by prišiel o chladenie, čo by pravdepodobne viedlo k meltdownu. Milan Antolík a Viliam Pačes tak zabránili oveľa horšej havárii, za čo dostali nejedno štátne vyznamenanie.)

Černobyľská havária bola extrém hneď v niekoľkých ohľadoch. Ostatné havárie mali oveľa jednoduchší priebeh: niečo zabránilo chladeniu rektora, došlo k jeho prehriatiu, čo vyvolalo vypustenie (zväčša malého) množstva rádioaktívneho materiálu (niekedy len v rámci elektrárne, niekedy aj mimo nej). Hociktorá ďalšia havária bledne závisťou pri porovnaní s Černobyľom. Je teda pomerne nešťastné (aj keď logické), že si pod haváriou jadrovej elektrárne ľudia predstavia zrovna práve Černobyľ.

[Samuel]

PS: Za konzultácie ďakujem Martinovi z Úradu pre jadrovú bezpečnosť.

Pridaj komentár