Dodano: 12 maj 2021r.

Tajemniczy wzrost temperatury w gruzach elektrowni atomowej w Czarnobylu

Naukowcy monitorujący ruiny elektrowni jądrowej w Czarnobylu zaobserwowali wzrost aktywności paliwa uranowego zakopanego głęboko w zniszczonej hali reaktora. Naukowcy nie mają pojęcia dlaczego tak się dzieje. Obecnie trwają badania w celu ustalenia, czy problem sam się ustabilizuje, czy też będzie wymagał niebezpiecznej i trudnej interwencji, aby zapobiec kolejnemu wypadkowi.

Budowa Arki - stalowej konstrukcji osłaniającej reaktor nr 4 w elektrowni jądrowej w Czarnobylu

 

Od pięciu lat czujnik wykrywający emisje neutronów pochodzących z paliwa jądrowego, znajdującego się w gruzach elektrowni atomowej w Czarnobylu, wykazuje stopniowy wzrost aktywności. Naukowcy nie mają pojęcia dlaczego tak się dzieje. Być może nic to nie oznacza, jednak eksperci nie wykluczają, że w przyszłości może dojść do jakiejś gwałtownej reakcji.

Dokładne umiejscowienie rozszczepiającego się materiału jest bardzo trudne. Znajduje się on pod gruzem i ciężkimi płytami betonowymi. Sprawia to, że szczegółowe badania i potencjalne rozwiązania problemu stanowią ogromne wyzwanie dla ekspertów.

Naukowcy z Kijowa zajmujący się bezpieczeństwem elektrowni atomowych w ramach instytutu Safety Problems of Nuclear Power Plants (ISPNPP) nie wiedzą jeszcze co dokładnie się dzieje. Możliwe, że odnotowany wzrost liczby elektronów oznacza nadciągający wybuch. Może też być to przysłowiowa burza w szklance wody. - Wciąż jest wiele niewiadomych - mówi Maxim Saveliev z ISPNPP. - Nie możemy wykluczyć możliwości wybuchu – dodaje.

Możliwa reakcja łańcuchowa

Pod koniec kwietnia 1986 r., po nieoczekiwanym spadku mocy podczas testu bezpieczeństwa, reaktor czwartego bloku w elektrowni atomowej w Czarnobylu uległ stopieniu. Para wodna powstała w wyniku wybuchy wyrzuciła falę materiału radioaktywnego, który rozniósł się po Europie, przyczyniając się do problemów zdrowotnych tysięcy ludzi.

W pomieszczeniach i korytarzach zburzonego obiektu gromadziło się rozgrzane paliwo jądrowe zmieszane ze stopionymi okładzinami cyrkonowymi, grafitowymi prętami kontrolnymi i piaskiem. Ta zabójcza „lawa” ostatecznie zestaliła się w korium - materiał zawierający paliwo uranowe (fuel-containing material - FCM). Większość znajduje się w pomieszczeniu 305/2.

Przez dziesiątki lat izotopy uranu nadal wystrzeliwały ze swoich jąder neutrony. Jeśli neutron znajdzie się wystarczająco blisko jądra innego izotopu, może naruszyć delikatną równowagę i przyczynić się do uwolnienia kolejnych neutronów. Przy wystarczająco dużej koncentracji atomów, reakcja łańcuchowa może wygenerować ogromne ilości energii w krótkim czasie.

Woda przyspiesza reakcję

Neutrony wyrzucane z rozpadającego się atomu uranu zwykle poruszają się zbyt szybko, by można je było łatwo wychwycić. Jednak spowalniają, jeśli przechodzą przez ośrodki takie jak woda. Mają wtedy znacznie większą szansę na zapoczątkowanie rozpadu jądra atomowego. Stąd naukowcy wiedzą, że szybkość rozszczepienia wzrasta w FCM, gdy materiał jest mokry.

Przez lata ruiny reaktora były częściowo wystawione na działanie żywiołów, a ulewy wsiąkały w plątaninę zawalonego betonu i starych maszyn. W obawie, że woda deszczowa może spowodować nadmiar rozszczepień w FCM, inżynierom udało się pokryć część z nich pochłaniającym neutrony roztworem azotanu gadolinu.

W listopadzie 2016 r. nad terenem ruin elektrowni ukończono budowę bardziej wytrzymałego sarkofagu. Ogromna konstrukcja, zwana New Safe Confinement (NSC), a potocznie Arką, znacznie lepiej radzi sobie z utrzymaniem wszystkiego w suchości.

Jednak przestrzeń pod starym reaktorem bloku czwartego wciąż wskazuje znaczną aktywność, a emisja neutronów rośnie powoli, ale znacząco od czasu wzniesienia NSC.

Nie wiadomo co jest przyczyną powolnego wzrostu liczby neutronów. Według obliczeń naukowców z ISPNPP możliwe, że reakcje łańcuchowe zachodzą szybciej w miarę wysychania FCM.

Naukowcy nie wiedzą co robić

Badacze zastanawiają się co zrobić z problemem. Pytanie jest palące, bo cały obszar pod NSC powoli wysycha. Z kolei nasączenie całości azotanem gadolinu może być bardzo trudne, ze względu na umiejscowienie ruin. Z tego samego powodu niemożliwe jest umieszczenie dokładniejszego czujnika bliżej źródła emisji neutronów.

Ponieważ emisja rośnie bardzo powoli, ryzyko zapoczątkowania nowej reakcji łańcuchowej wydaje się niewielkie. Nawet jeśli do niej dojdzie, nie powinna ona być tak katastrofalna, jak wydarzenia z 1986 roku.

Biorąc jednak pod uwagę delikatną równowagę FCM oraz fakt, że pomieszczenie 305/2 zawiera około połowy oryginalnego paliwa reaktora, nawet niewielka eksplozja mogłaby rozsiać radioaktywne odłamki bardzo daleko.

Na razie niewiele można zrobić poza obserwacjami. Naukowcy mają nadzieję, że z czasem problem sam się rozwiąże.

 

Źródło: Science Magazine