Nieprawidłowo przeprowadzony test bezpieczeństwa doprowadził do przegrzania i częściowego stopienia rdzenia reaktora numer 4, rozkładu chłodzącej go wody i wybuchu powstałego wodoru. Zapaliły się grafitowe elementy. Obudowa reaktora została rozerwana, do atmosfery trafił radioaktywny pył.

Katastrofa w Czarnobylu została zakwalifikowana do 7., najwyższego stopnia („wielka awaria”) w międzynarodowej skali zdarzeń jądrowych i radiologicznych (INES) – ten sam stopień osiągnęła katastrofa w Fukushimie. Jednak Czarnobyl był największą w historii katastrofą psychologiczną.

Budowa elektrowni jądrowej w pobliżu miasta Prypeć na Ukrainie rozpoczęła się w latach 70. XX wieku. Reaktor nr 4 oddano do użytku w roku 1983. Przedtem należało przeprowadzić test zabezpieczeń, ale zaniechano go, by zdążyć przed terminem.

Podczas normalnej eksploatacji część wytwarzanej energii zużywana jest na własne potrzeby bloku energetycznego - głównie pomp chłodzących i automatyki. Nawet wyłączony reaktor musi być chłodzony – energii powinny dostarczyć spalinowe agregaty prądotwórcze, a potem inne bloki lub elektrownie.

Okazało się, że agregaty awaryjne dostarczają dość mocy dopiero po 60 sekundach od włączenia. Bezwładność wirującego po odcięciu pary turbogeneratora dostarczała energii tylko przez 15 sekund – później napięcie stawało się zbyt niskie. Zatem przez 45 sekund systemy nie byłyby zasilane.

Zamiast zastosować szybciej startujące agregaty, radzieccy inżynierowie dodali do turbogeneratora stabilizator napięcia. Miał pozwolić na zasilanie bez przerw - jednak w praktyce tego nie sprawdzono.

By zasymulować awarię, zaplanowano zmniejszenie mocy reaktora, odcięcie dopływu pary do generatorów i zmierzenie, jak długo będą zasilane systemy.

Test miał się odbyć 25 kwietnia na dziennej zmianie, gdy pracowali najbardziej doświadczeni. Zmniejszono moc, jednak dyspozytorzy z Kijowa pozwolili wyłączyć reaktor dopiero o godz. 23.04. O północy przygotowania do eksperymentu przejęła nocna zmiana. Przekazane jej opisy procedur były pełne skreśleń i poprawek.

Od początku testu w dyspozytorni pozostawał zastępca naczelnego inżyniera Anatolij Diatłow oraz zespół ekspertów.

Podczas zmniejszania mocy cieplnej reaktora z nominalnej 3,2 GW do zakładanej 0,7–1,0 GW moc spadła do zaledwie 30 megawatów. Było to spowodowane powstaniem dużych ilości ksenonu 135, który pochłania neutrony i wygasza reakcję rozszczepiania. Operatorzy nie zdawali sobie z tego sprawy - mogli uważać, że spadek mocy ma związek z awarią automatyki.

Mała moc nie pozwalała przeprowadzić eksperymentu. By ją zwiększyć, operatorzy usunęli zbyt wiele prętów kontrolnych - ale reaktor osiągnął moc tylko 200 MW, trzy razy za niską. Jednak Diatłow wymusił kontynuację testu.

O godz. 1.05 zwiększono obieg wody chłodzącej, co obniżyło temperaturę rdzenia. Spadło wytwarzanie pary wodnej - nadmiar ciekłej wody, pochłaniającej więcej neutronów niż para pogłębił spadek mocy. Operatorzy wysunęli kolejne pręty - reaktor stał się niestabilny i pozbawiony kontroli. Automatyczny system bezpieczeństwa powinien go wygasić, ale operatorzy wcześniej go wyłączyli.

Wreszcie, o godz. 01:23:04 rozpoczął się eksperyment. Wyłączenie dopływu pary do turbin pogorszyło zasilanie pomp. Wzrosła produkcja pary, która pochłania mniej neutronów niż woda – temperatura i moc reaktora lawinowo rosły.

O godz. 01:23:40 Aleksander Akimow, kierownik zmiany, próbował wygasić reaktor całkowicie wsuwając pręty kontrolne. Jednak mechanizm nie zadziałał prawidłowo. Prawdopodobnie przyczyną była mała prędkość prętów oraz ich konstrukcja. Pręty, których zasadniczym elementem był pochłaniający neutrony węglik boru miały grafitowe końcówki. Grafit to moderator – spowalnia szybkie neutrony, co zwiększa wydajność reakcji łańcuchowej. Wprowadzenie do reaktora uprzednio wysuniętych prętów zamiast wygaszenia spowodowało wzrost mocy. Późniejsze symulacje wykazały, że należało wznowić dopływ wody, a dopiero później wyłączyć reaktor. Akimow postąpił zgodnie z obowiązującą procedurą, co zamiast zatrzymać wzrost mocy spowodowało katastrofę.

Rdzeń się przegrzał. Kanały paliwowe popękały, blokując pręty kontrolne. O godz. 01:23:47 moc reaktora wzrosła do 30 GW, dziesięciokrotnie przekraczając normalny poziom. Ciśnienie rozsadziło rury z wodą chłodzącą, paliwo zaczęło się topić.

O godz. 01:24:20 ciśnienie pary wysadziło 1200 – tonową osłonę reaktora. Woda chłodząca weszła w reakcję z cyrkonowymi wyściółkami kanałów paliwowych wytwarzając wodór. Po zniszczeniu osłon para wodna ulegała termolizie stykając się z grafitem o temperaturze sięgającej 3000 stopni. Powstała wybuchowa mieszanina wodoru i tlenu w stosunku 2:1.

Jej eksplozja zniszczyła budynek czwartego reaktora. Do wnętrza dostało się powietrze, powodując trwający 9 dni pożar grafitowych bloków, który uwolnił do atmosfery radioaktywny pył.

Skażenie promieniotwórcze osiągnęło w niektórych miejscach bloku taki poziom, że kilkuminutowy pobyt oznaczał przyjęcie śmiertelnej dawki. Pracownicy elektrowni i wezwani strażacy mieli dozymetry, które alarmowały, że odczyt przekracza zakres pomiarowy. Nikt nie wiedział, jaką dawkę przyjmuje.

By ugasić pożar grafitu, ze śmigłowców zrzucono tysiące ton piasku, boru, dolomitu, gliny i ołowiu. Stopione utworzyły skorupę okrywającą rdzeń. Potencjalnym zagrożeniem był znajdujący się pod reaktorem zbiornik na wodę z ewentualnych wycieków. Gdyby stopiona masa reaktora wytopiła sobie tam drogę, mogła nastąpić kolejna eksplozja. Trzeba było wypompować wodę i zbudować pod reaktorem „poduszkę" z betonu.

Obecnie za główną przyczynę awarii eksperci uważają błędny projekt reaktora RMBK -1000, który miał też produkować pluton dla wojska. Nie ma on obudowy bezpieczeństwa i nie jest szczelny. Jest niestabilny przy małej mocy, a w razie awarii moc samorzutnie rośnie – im więcej pary w rdzeniu, tym intensywniejsza reakcja łańcuchowa.

Procedury obsługi były błędne, a pora eksperymentu fatalna – w nocy najłatwiej popełnić pomyłkę. Radzieckie władze eksponowały winę operatorów - kilka osób skazano na więzienie.

Anatolij Diatłow został skazany na 10 lat. Zmarł w 1995, nie poczuwając się do błędu – twierdził, że przestrzegano oficjalnych instrukcji, a winę ponosili konstruktorzy i eksperci nadzoru, którzy zaprojektowali i dopuścili do użytku reaktor z wadami konstrukcyjnymi.

Oficjalną reakcję na katastrofę specjaliści uważają za równie katastrofalną. Władze zataiły awarię i zaprzeczały zagrożeniu, jakby w nadziei, że skutki znikną lub nikt ich nie zauważy. Naraziło to ludność na dodatkowe ryzyko, podkopało zaufanie, pogorszyło wizerunek ZSRR, jak i energetyki jądrowej. Wielu ekspertów uważa, że czarnobylska katastrofa przyczyniła się do upadku systemu komunistycznego i rozpadu ZSRR.

Brak wiarygodnych informacji sprzyjał panice i domysłom. Nazwę Czarnobyl (oznaczającą spokrewnioną z piołunem bylicę pospolitą) utożsamiano ze wspomnianą w Apokalipsie św. Jana Gwiazdą Piołun, która "zatruła trzecią część wód". Dla wielu energia jądrowa stała się złowrogim symbolem. Nawet finansista Richard M. Bookstaber, autor książki o rynkach finansowych, opisując ich nieprzewidywalność używa porównania do elektrowni atomowej. Wzrosło poparcie dla przeciwników energii jądrowej - Niemcy zrezygnowali z niej w ogóle. Zaczęto unikać słowa „jądrowy” - niemiecki „Ośrodek Badań Jądrowych” w Karlsruhe zmienił nazwę na „Ośrodek Badawczy”, a „magnetyczny rezonans jądrowy”(NMR) - metoda obrazowania ciała - na „obrazowania magnetycznym rezonansem”(MRI).

Choć reaktor numer 4 osłonięto betonowo - stalowym „sarkofagiem”, pozostałe trzy pracowały dalej. Ostatni wyłączono w grudniu 2000 r. Obecnie pochodząca z roku 1986 osłona jest mocno zniszczona. Docelowo cały blok elektrowni ma okryć nowy sarkofag "Arka", ale budowa się opóźnia (mówi się o roku 2017). Montowana kilkaset metrów od reaktora konstrukcja wysokości 150 i szerokości 260 metrów zostanie nasunięta na miejsce po szynach. Rozważane jest zdemontowanie w przyszłości starego sarkofagu za pomocą robotów.

Skutki ekonomiczne trudno oszacować – chodzi o setki miliardów dolarów. Według raportu Forum Czarnobyla (lata 2003-2005) 5 do 7 proc. wydatków budżetowych na Ukrainie było związane z katastrofą w Czarnobylu. Na Białorusi w latach w 1991 r. 22 proc. budżetu państwa było związane z katastrofą, spadając do 6 proc. w 2002 roku (głównie wydatki socjalne). (PAP)

PAP - Nauka w Polsce, Paweł Wernicki

pmw/ krf/