Katastrofa w Czarnobylskiej Elektrowni Jądrowej, katastrofa czarnobylska, katastrofa w Czarnobylu – wypadek jądrowy, który nastąpił w nocy z 25 na 26 kwietnia 1986 w reaktorze jądrowym bloku energetycznego nr 4 Czarnobylskiej Elektrowni Jądrowej. W wyniku awarii przy przegrzaniu się rdzenia reaktora doszło do wybuchu wodoru, pożaru oraz rozprzestrzenienia się substancji promieniotwórczych. Była to największa katastrofa w historii energetyki jądrowej i jedna z największych katastrof przemysłowych XX wieku. Razem z katastrofą w elektrowni jądrowej Fukushima I została zakwalifikowana do siódmego, najwyższego stopnia w skali INES. W wyniku całkowitego zniszczenia reaktora skażeniu promieniotwórczemu uległ obszar od 125 000 do 146 000 km² terenu na pograniczu Białorusi, Ukrainy i Rosji, a wyemitowana z uszkodzonego reaktora chmura radioaktywna rozprzestrzeniła się po całej Europie. W efekcie skażenia ewakuowano i przesiedlono ponad 350 000 osób. == Elektrownia jądrowa == Czarnobylska Elektrownia Jądrowa leżała w pobliżu miasta Prypeć na Ukrainie, 18 km na północny zachód od miejscowości Czarnobyl, 16 km od granicy ukraińsko-białoruskiej i około 110 km od Kijowa. W jej skład wchodziły cztery reaktory typu RBMK-1000, każdy o maksymalnej mocy cieplnej 3,2 GW. Budowa elektrowni rozpoczęła się w latach 70. Reaktor nr 1 uruchomiony został w roku 1977, po czym oddano do użytku reaktor nr 2 (1978), nr 3 (1981) i nr 4 (1983). W momencie wypadku trwała budowa kolejnych dwóch reaktorów, nr 5 i 6. == Streszczenie == === Główne przyczyny === Przyczynami technicznymi katastrofy były błędy konstrukcyjne reaktora polegające na wzroście jego reaktywności w wyniku wrzenia wody w reaktorze oraz w trakcie wprowadzania prętów kontrolnych do reaktora, wywołanym ich błędną konstrukcją. Przyczyny organizacyjne i proceduralne określono jako ogólny brak kultury bezpieczeństwa w ZSRR, polegający na braku przedkładania zasad bezpieczeństwa nad innymi celami. W szczególności brak niezależnego nadzoru bezpieczeństwa jądrowego, brak analiz bezpieczeństwa, brak udziału w eksperymencie specjalistów od bezpieczeństwa jądrowego. === Przebieg awarii === Początkiem katastrofy było rozpoczęcie zrzutu prętów bezpieczeństwa do rdzenia reaktora, które zamiast przerwać działanie, zwiększyły jego moc. Wywołane było to błędną konstrukcją prętów i zwiększeniem ilości pary w kanałach w trakcie wsuwania prętów. Zrzut awaryjny prętów nie poskutkował, przegrzanie zdeformowało kanały, a pręty nie opadły. W wyniku słabszego chłodzenia rdzenia, gwałtownie wzrosła ilość pary, która zwiększyła szybkość reakcji jądrowej. Nastąpiło uszkodzenie koszulek prętów paliwowych. Ich rozerwanie wywołało wyrzut stopionego paliwa do wody, która zamieniła się w parę z szybkością eksplozji. Reakcja pary wodnej z cyrkonem wytworzyła wodór, który wydostał się z rdzenia do grafitowego reflektora neutronów, gdzie po zmieszaniu się z powietrzem, wybuchł, niszcząc reaktor i budynek reaktora. Odsłonięty i silnie rozgrzany grafit zapalił się, a rozgrzane produkty spalania wraz z parą i pyłami powstałymi ze stopienia rdzenia, uniosły się w powietrze nawet na 10 km. Niesione jego prądami zostały rozsiane po znacznym obszarze. Pożar ugaszono dopiero po kilku godzinach. Zasypywanie reaktora trwało 10 dni. Po katastrofie, z powodów politycznych, ZSRR eksponował głównie winę operatorów reaktora. == Sytuacja przed katastrofą == === Przyczyny eksperymentu === W trakcie budowy reaktora zmodyfikowano jego pierwotny projekt. Reaktor oddano do użytku, ale tych przeróbek, zarówno w trakcie jego rozruchu jak i później, nie przetestowano. Część energii elektrycznej wytwarzanej przez każdy blok energetyczny była zużywana na potrzeby własne tego bloku (zasilanie pomp wody chłodzącej, systemów kontrolnych itp.). Gdyby doszło do konieczności wyłączenia reaktora, energia byłaby zapewniana początkowo przez awaryjne agregaty prądotwórcze, a potem z zewnątrz (inne bloki lub elektrownie). Podczas budowy elektrowni okazało się, że awaryjne agregaty prądotwórcze uzyskują wystarczającą moc dopiero po 60 sekundach od ich włączenia, a turbogenerator po wyłączeniu reaktora dzięki sile rozpędu jest w stanie zapewniać wystarczającą moc zaledwie przez 15 sekund (później napięcie spadało poniżej wartości minimalnej wymaganej przez zasilane systemy). Oznaczało to, że przez 45 sekund systemy kontrolne i bezpieczeństwa reaktora nie byłyby zasilane. W związku z tym istniały dwie możliwości: zastosowanie agregatów prądotwórczych o krótszym czasie rozruchu albo przerobienie turbogeneratorów. Wybrane zostało to drugie rozwiązanie, zmodyfikowano układ wzbudzenia tak, że turbogenerator miał dłużej (przez 60 sekund) utrzymywać napięcie na minimalnym poziomie, wcześniejsze testy tego układu nie przyniosły pozytywnych rezultatów. W czasie prób technicznych przed odbiorem wykonano podobny eksperyment, który wykrył problem z agregatami prądotwórczymi. Potem przerobiono turbogeneratory, ale zabrakło czasu (zbliżał się czas oficjalnego oddania reaktora do eksploatacji) na powtórzenie eksperymentu. === Cele i warunki eksperymentu === Test miał wykazać, jak długo w sytuacji awaryjnej, po ustaniu napędzania turbin generatorów parą z reaktora, energia kinetyczna ich ruchu obrotowego produkuje wystarczającą ilość energii elektrycznej dla potrzeb awaryjnego sterowania reaktorem. Czas ten potrzebny jest, by uruchomić system awaryjnego zasilania elektrycznego sterowania reaktorem – mały generator elektryczny napędzany przez silnik spalinowy. Eksperyment miał polegać na znacznym zmniejszeniu mocy reaktora, następnie na zablokowaniu dopływu pary do turbin generatorów i mierzeniu czasu ich pracy po odcięciu w taki sposób zasilania. Dla przeprowadzenia eksperymentu potrzebne było symulowanie sytuacji awaryjnej. W ramach przygotowań do testu technicy wyłączyli niektóre z systemów kontroli pracy reaktora, między innymi system automatycznego wyłączania reaktora w razie awarii. Wyłączenie tego systemu nie było konieczne dla sprawnego przeprowadzenia testu, ale zdecydowano się na to, aby w razie trudności z eksperymentem móc go powtórzyć. Reaktory pracujące w czarnobylskiej elektrowni to reaktory typu RBMK-1000, które z powodu dodatniej reaktywności dla pary wodnej są niestabilne przy spadku przepływu chłodzącej je wody. W reaktorze RBMK-1000 moderatorem był głównie grafit, który jest znacznie silniejszym moderatorem (silniej spowalnia neutrony, co jest konieczne do reakcji) od wody. Wrzenie wody (zwiększenie ilości pary) w rdzeniu poprawiało własności moderujące reaktora i tym samym reakcja jądrowa ulegała przyspieszeniu wraz ze wzrostem ilości pary, co jest równoważne ze wzrostem temperatury. Powoduje to samoczynny wzrost mocy reaktora, czyli dochodzi do wzbudzenia rezonansu sprzężenia zwrotnego, którego pierwotnym celem miało być kontrolowanie reakcji. W typowym reaktorze wodno-ciśnieniowym, w którym woda jest zarówno chłodziwem jak i moderatorem (spowalniaczem neutronów) wzrost temperatury powoduje wytworzenie większej ilości pary wodnej, w wyniku czego, odwrotnie niż w RBMK, słabnie spowolnienie neutronów i reakcja jądrowa zwalnia. W czarnobylskim RBMK było inaczej: w pewnym zakresie mocy konstrukcja mogła wchodzić w stany rezonansu, które należało, obniżając lub podwyższając moc przejść jak najszybciej. Inną wadą reaktorów RBMK-1000 była konstrukcja prętów kontrolnych (zawierających absorbujący neutrony bor), miały one oba końce wykonane z grafitu, po to by lepiej (mniejsze tarcie) przechodziły przez kanały w rdzeniu reaktora. Grafitowa końcówka wymagała jednak stosunkowo powolnego ich opuszczania (całe opuszczenie trwało do 20 sekund), co skutkowało w początkowej fazie opuszczania dodatkową moderacją neutronów czyli zwiększało reaktywność reaktora, choć miało jego moc w dłuższym efekcie obniżyć. Personel elektrowni nie był wystarczająco poinformowany o tych wadach reaktora i możliwych ich skutkach. == Przebieg awarii == === Przygotowania do eksperymentu === Reaktor miał zostać odłączony od sieci 25 kwietnia 1986 (piątek). Dzienna zmiana pracowników została uprzedzona o planowanym doświadczeniu i zapoznała się z odpowiednimi procedurami. Nad przebiegiem eksperymentu i działaniem nowego systemu regulacji napięcia czuwać miała specjalnie powołana grupa specjalistów w dziedzinie elektryczności pod nadzorem Anatolija Diatłowa (zastępcy naczelnego inżyniera ds. eksploatacji bloków energetycznych nr III i IV). Zgodnie z planem eksperymentu od rana moc reaktora była stopniowo obniżana aż do poziomu 50%. Wtedy jedna z okolicznych elektrowni nieoczekiwanie przerwała produkcję energii. Aby zapobiec niedoborom elektryczności, dyspozytornia mocy w Kijowie zażądała opóźnienia wyłączenia reaktora do wieczora, kompensując popołudniowy wzrost zapotrzebowania na elektryczność. O godzinie 23:04 czasu moskiewskiego z dyspozytorni mocy w Kijowie nadeszła zgoda na wyłączenie reaktora. To opóźnienie było katastrofalne w skutkach. Dzienna zmiana, zaznajomiona z procedurami, dawno już zakończyła pracę. Zmiana popołudniowa szykowała się do odejścia, a nocna, która rozpoczynała pracę o północy, miała przejąć kontrolę reaktora już w trakcie eksperymentu. Zespół ekspertów również odczuwał zmęczenie bezczynnym oczekiwaniem od rana. Według pierwotnego planu eksperyment miał być przeprowadzony za dnia, a zadaniem nocnej zmiany byłoby jedynie czuwanie nad systemem chłodzenia wyłączonego już reaktora. Dlatego też pracownicy, którzy rozpoczęli pracę o północy, nie byli przygotowani na napotkane warunki, a przekazane im opisy procedur pełne były ręcznych poprawek i skreśleń. Szefem zmiany nocnej był Aleksander Akimow, a operatorem odpowiedzialnym za obsługę reaktora Leonid Toptunow, młody inżynier z niewielkim stażem pracy (ok. 3 miesięcy). Początkowo rozpoczęto redukcję mocy cieplnej reaktora z nominalnej 3,2 GW do założonej 0,7–1,0 GW. Jednak po odłączeniu systemu regulacji moc reaktora spadła do 30 MW, było to wywołane nagromadzeniem się ksenonu-135 w wyniku wcz