Çernobil 4. reaktörün felaketten sonraki durumu
1986’da Ukrayna’daki (O dönemde SSCB’nin bir parçasıydı) Kiev’in 140 km kuzeyinde bulunan Çernobil Nükleer Santrali’nde gerçekleşen kaza, her biri 1.000 Megawatt (MW) gücünde olan dört reaktörün hatalı tasarımının yanı sıra reaktörlerden birinde deney yapmak için güvenlik sisteminin devre dışı bırakılıp peşpeşe hatalar meydana gelmesi nedeniyle oldu.
Deneyin yapılacağı 25 Nisan 1986 günü önce reaktörün gücü yarıya düşürüldü, ardından da acil soğutma sistemi ile deney sırasında reaktörün kapanmasını önlemek için tehlike anında çalışmaya başlayan güvenlik sistemi devre dışı bırakıldı. 26 Nisan günü saat 00:23’ü biraz geçe teknisyenler deneyin son hazırlıklarını tamamlamak üzere ek su pompalarını çalıştırdılar. Bunun sonucunda gücünün yüzde 7’siyle çalışmakta olan reaktörde buhar basıncı düştü ve buhar ayırma tamburlarındaki su düzeyi güvenlik sınırının altına indi. Normal olarak bu durumda reaktörün güvenlik sistemine ulaşması gereken sinyaller de teknisyenler tarafından engellendi. Su düzeyini yükseltmek için buhar sistemine koşulların oluştuğuna karar verildi. Büyük patlama ise saat 01:23 meydana geldi.
Deneyin amacı; reaktörün çalışması aniden durdurulduğunda buhar türbinlerinin daha ne kadar süreyle çalışmayı sürdüreceğini ve böylece ne kadar süre acil güvenlik sistemine güç sağlayabileceğini öğrenmekti. Geriye kalan öteki acil güvenlik sinyali bağlantılarını da kestikten sonra türbinlere giden buhar akışı durduruldu. Bunun sonucunda dolaşım pompaları ve reaktörün soğutma sistemi yavaşladı. Yakıt kanallarında ani bir ısı yükselmesi görüldü ve yapısal özellikleri nedeniyle reaktör tümüyle denetimden çıkmış oldu. Tehlikeyi fark eden teknisyenler, reaktörün durdurulmasını sağlamak amacıyla bütün denetim çubuklarını derhal sisteme sokmaya karar verdiler; ama aşırı derecede ısınmış bulunan reaktörlerde saat 01:26’te, yani deneye başlanmasından bir dakika sonra iki patlama oldu. Bu patlamanın ayrıntıları tam olarak bilinmemekle birlikte denetim dışı bir çekirdek tepkimesinin gerçekleşmiş olduğu anlaşılmaktadır. Üç saniye içinde reaktörün gücü %7’den %50’ye fırladı. Yakıt parçacıklarının soğutma suyuyla karşılaşması, suyun bir anda buhara dönüşmesine yol açtı. Oluşan aşırı buhar basıncı reaktörün ve santral binasının tepesini uçurdu. Reaktördeki zirkonyum ve grafitin yüksek sıcaklıktaki buharla karşılaşması sonucu oluşan hidrojen yanarak bütün santralı alevler içinde bıraktı.
26 Nisan 1986 saat 01.23’te 4 numaralı reaktör çekirdeğinde patlamalara neden olan katastrofik güç artışı yaşadı. Bu patlamalar, atmosfere çok miktarda radyoaktif yakıtın ve hammaddenin yayılmasına ve kolayca tutuşabilen grafit moderatörünün tutuşmasına neden oldu. Reaktör herhangi bir sağlam muhafaza kazanı ile kaplanmadığı için yanan grafite moderatörü dumanla taşınan radyoaktif parçacıkların yayılımını arttırdı. Normal kapama işleminde meydana gelen kaza olası acil bir durumda devreye giren soğutma özelliği güvenliğinin planlanmış bir testi sırasında oluştu.
Yapılmaya çalışılan deney
Nükleer güç reaktörleri, aktif olarak güç üretmediğinde bile radyoaktif maddelerin bozulma ısısını gidermek için genellikle soğutucu akışı tarafından sağlanan soğutma işlemine ihtiyaç duyar. Basınçlı su reaktörleri, atık ısıyı çıkarmak için yüksek basınçlı su akışını kullanır. Kaza durumundaki bir reaktörün acil olarak durdurulmasından sonra, çekirdek hala başlangıçta tesisin toplam ısı üretiminin yaklaşık olarak % 7’ si kadar ciddi miktarda bir artık ısı üretir. Bu artık ısı soğutucu sistemleri tarafından çıkarılmazsa, ısı çekirdeğin zarar görmesine neden olabilir. Çernobil'de patlayan reaktör, yaklaşık olarak 1600 ayrı yakıt kanalından oluşuyordu ve her operasyonel kanal saatte 28 tonluk (7400 galon) su akışına ihtiyaç duyuyordu. Enerji hatları şebekesinin çökmesi durumunda harici gücün, tesisin soğutucu su pompalarını acilen çalıştırmak için uygun olmayacağı yönünde endişeler vardı. Çernobil reaktörlerinin 3 tane yedek dizel jeneratörü vardı. Her jeneratör 15 saniye içinde devreye girebiliyordu, fakat tam hıza ulaşması ve ana soğutucu su pompalarından bir tanesini çalıştırmak için gerekli olan 5.5 MW ‘lik kapasiteye ulaşması 60-75 saniye alıyordu. Bu bir dakikalık güç aralığının kabul edilemez olduğu düşünülüyordu ve buhar tirbünü rotasyonel enerjisi (ya da açısal momentum)ve artık buhar basıncının (tirbün vanaları kapalı), acil durum dizel jeneratörleri yeterli dönme hızına ve voltaja ulaşana kadar, ana soğutucu su pompalarını çalıştırabilecek elektiriği üretmek için kullanılabileceği öne sürülüyordu. Teorik olarak, analizler, bu artık momentumun ve buhar basıncının, acil durum jeneratörlerinden gelen harici enerjinin başlangıcındaki kesinti ve yeterli tam güce ulaşması arasında köprü olabilecek gücü 45 saniyeliğine sağlayabilecek potansiyele sahip olduğunu gösteriyordu. Bu yeterliliğin hala deneysel olarak doğrulanması gerekiyordu ve önceki testler hep başarısızlıkla sonuçlanmıştı. 1982’ de gerçekleştirilen ilk test, tirbün jeneratörünün uyarım voltajının yetersiz kaldığını; türbinin aniden kapanmasından sonra gerekli manyetik alanı devam ettiremediğini, gösterdi. Sistem 1984’ te modifiye edilerek tekrarlandı, fakat sonuç yine başarısız oldu. 1985’ te testler üçüncü sefer yapıldı ve yine olumsuz sonuçlarla bitti. Test prosedürü 1986 da tekrar edilecekti, ve bu testin 4 numaralı reaktörün bakım için kapatılması esnasında yapılması planlandı. Test, reaktörün elektrik kaynaklarının sekanslarını cereyan verme üzerine odaklandı. Test prosedürü, bir acil durum kapatmasıyla başlamış oldu. Reaktörün güvenliği üzerinde zararlı etkisi tahmin edilmiyordu, bu yüzden test programı reaktörün tasarım şefi ya da bilimsel idarecisi ile koordineli olarak yapılmadı. Bunun yerine sadece tesis direktörü tarafından onaylandı. Test parametrelerine göre deneyin başlangıcında reaktörün ısı üretimi 700 MW’ nin altında olmamalıydı. Test koşulları planlandığı gibi olsaydı, test hemen hemen başarıyla gerçekleşebilirdi; nihai felaket, onay verilen test prosedürüne aykırı olarak deney başlar başlamaz reaktör verimini arttırmaya zorlamaktan kaynaklandı. Çernobil santrali, 2 yıl, ilk 60-75 saniye boyunca toplam elektrik gücü kaybını karşılama kapasitesi olmadan çalıştı, ve bu yüzden önemli bir güvenlik özelliğinden yoksundu. İstasyon yöneticileri büyük olasılıkla ilk fırsatta bunu düzeltmek istedi, ki bu ciddi sorunlar meydana geldiğinde bile neden deneye devam ettiklerini ve gerekli izni neden Sovyet nükleer bakım düzenleyicisinden almadıklarını açıklar(üstelik 4 no lu reaktörde bir temsilci bulunmasına rağmen. Deney prosedürünün amaçları: 1-	Reaktör 700MW-800MW arasında daha düşük bir güç seviyesinde çalışıyor olacaktı. 2-	Buhar tirbünü jeneratörü tam hızıyla çalışıyor olacaktı. 3-	Bu koşullar sağlandığında, türbin jeneratörünün buhar desteği kapatılacaktı. 4-	Türbin jeneratörü performansının, soğutma pompalarına otomatik olarak güç sağlayan ve çalıştıran acil durum dizel jeneratörleri sıralanana kadar, soğutma pompaları için gerekli köprü gücü sağlayıp sağlayamayacağı belirlenecekti. 5-	Acil durum jeneratörleri normal yeterli hıza ve voltaja ulaştıktan sonra, türbin jeneratöre serbest bırakılacaktı.
Kaza öncesindeki koşullar:
Testin uygulanmasını sağlayan koşullar 25 Nisan 1986 günü gündüz vardiyasından önce oluşturuldu. Gündüz vardiyasındaki işçiler önceden uyarıldı ve bu işçiler oluşturulan prosedürlere aşinaydı. Elektrik mühendislerinden oluşan özel bir ekip yeni voltaj düzenleme sistemini test etmek üzere oradaydı. Planlandığı gibi gündüz vardiyasının işe başlamasıyla 01:06 25 Nisanda güç ünitesinin randımanı kademeleri olarak azaltılmaya başlandı ve güç seviyesi nominal 3200 MW ısı seviyesinin % 50 sine düşürüldü. Bu noktada bir diğer bölgesel güç istasyonu beklenmedik bir şekilde devre dışı kaldı ve Kiev elektrik şebekesi denetçisi akşamları oluşan yoğun elektrik talebini karşılayacak güce ihtiyaç duyulduğu için Çernobil'de daha fazla güç azaltılmasının ertelenmesini talep etti. Çernobil santrali yöneticisi testin ertelenmesini kabul etti. Saat 23:04 te kiev elektrik şebekesi denetçisi reaktörün kapatılma işlemine devam edilmesi için izin verdi. Bu gecikmenin bazı ciddi sonuçları vardı; gündüz vardiyası geçeli çok olmuştu ve akşam vardiyası da çıkmaya hazırlanıyordu, ve gece vardiyası da işin yapılacağı gece yarısına kadar nöbeti devralmayabilirdi. Plana göre test gündüz vardiyasında bitirilmeliydi ve gece vardiyası sadece santralde beklenmedik bir kapanma olursa soğutma sistemlerinin bozulma ısısını devam ettirmekle yükümlüydü. Testi uygulamak ve hazırlanmak için gece vardiyasının zamanı çok kısıtlıydı. Vardiya değişimi sırasında güç seviyesinde % 50 den aşağı ani bir düşüş gerçekleştirildi. Alexander Akimov gece vardiyası şefiydi, ve Lenoid Taptunov kontrol çubuklarının hareketi dahil reaktörün operasyonel idaresinden sorumlu yöneticiydi. Genç bir mühendis olan Taptunov daha önce üç aylığına bağımsız bir yüksek mühendis olarak çalışmıştı. Test planı 4 numaralı reaktörün güç çıkışının kademeli olarak 700 MW-1000MW lik ısı seviyesine düşürülmesini gerektiriyordu. Test planında yer alan 700 mw seviyesine 26 Nisan 00:05 te ulaşıldı; ancak çekirdekteki nötron soğurucu ksenon 135 elementinin doğal yapısı yüzünden daha fazla azaltma işlemi yapılmasa bile reaktör gücü azalmaya devam etti. Güç yaklaşık olarak 500MW seviyesine ulaştığı için, Taptunov kasıtsız olarak reaktörü neredeyse kapatma noktasına getiren denetim çubuklarını devreye soktu. Taptunov ve Akimov radyasyon hastalığından öldüğü için ayrıntılı ve gerçek detayların bilinmesi zor. Reaktör gücü hemen hemen bir kapanma seviyesi olan 30 MW lik ya da daha az ısıya düştü, bu, test için güvenli olarak planlanan baştaki minimum güç seviyesinin yaklaşık olarak % 5 idi. Kontrol dairesi personeli, bunun üzerine kontrol çubuklarının büyük bölümünü yukarı çekerek gücü tekrar eski haline getirme kararı aldı. Birkaç dakika, personelin çubukları çekmesi, güç çıkışının artması ve ardından planlanan 700 MW değerinden çok daha düşük bir değer olan 160-200 MW de sabitlenmesi arasında geçti. İlk kapatma sırasındaki ani azaltma ve seviyenin 200 MW'nin daha da altına düşmesi, ksenon 135 elementinin birikmesiyle reaktör çekirdeğindeki zehirlenmenin artmasına yol açtı. Bu, reaktör gücünün yükselmesini kısıtladı ve zehirlenme etkisini yok etmek için ek denetim çubuklarının reaktör çekirdeğinden çıkarılmasını zorunlu hale getirdi. Reaktörün düşük güçte ve yüksek zehirlenme oranında çalışması, dengesiz çekirdek sıcaklığı ile soğutucu akışı ve muhtemelen dengesiz nötron akısı ile birleşti. Bu noktada çeşitli alarmlar çalmaya başladı. Kontrol odası, su/buhar tamburlarının seviyesiyle ilgili ve besleme suyunun akış hızında değişiklikler ya da farklılıklar olduğuyla ilgili art arda gelen acil durum uyarıları aldı,bunun yanında tahliye vanalarının artan buharı bir türbin kondenserine tahliye etmek için açıldığını belirten ve nötron güç denetçisinden gelen uyarılar vardı. Bu periyotta 00:35 ile 00:45 arasında, termal termal hidrolik parametrelerle ilgili görünüşte reaktör gücünü korumak için dikkate alınmadı. Reaktör acil durum koruma sistemi acil durum sinyalleri, türbin jeneratörlerinin her ikisinin kapanmasına neden olan bir hatayı tetikledi. Bir süre sonra 200 mw lik güç seviyesinde daha çok ya da daha az sabit bir duruma ulaşıldı ve test hazırlıkları devam etti. Test planının bir parçası olarak ilave su pompaları 26 Nisan 00:05'te devreye sokuldu. Reaktör üzerinde artan soğutucu akışı oranı, reaktör çekirdeğinin hava giriş deliği soğutucusu sıcaklığının güvenlik payını azaltan ve suyun kabarcıklı kaynama sıcaklığını daha da yakınlaştıran bir artışa neden oldu. Akış saat 01:09 da izin verilen limiti aştı. Aynı zamanda, ilave su akışı tüm çekirdek sıcaklığını düşürdü ve çekirdekteki buhar boşluğunu azalttı. Ayrıca, su nötronları emdiği için ek su pompalarının devreye sokulması reaktör gücünü azalttı. Bu, operatörlerin güç devamını sağlamak amacıyla manual kontrol çubuklarını daha ileriye çekmek için harekete geçmesine neden oldu. Tüm bu yapılanlar kararsız bir reaktör konfigürasyonu oluşmasını sağladı. İlk olarak reaktörün ani durmasında devreye sokulan, güvenlik çubuklarının değerini sınırlayabilecek kontrol çubukları hemen hemen çıkarılmak üzereydi. Dahası reaktör soğutucusu kaynamayı azaltmıştı, fakat kaynama payını sınırlamıştı, bu yüzden her güç farklılığı su tarafından emilen nötronu azaltarak kaynama üretebilirdi. Reaktör, tasarımcılar tarafından oluşturulan güvenli çalıştırma koşullarının açık bir şekilde dışında olan kararsız bir konfigürasyondaydı.
Reaktör üzerine yapılan beton zırh
Çernobili yaşamış ve bölgeyi düzenli ziyaret eden ELENA FILATOVA'nın web sayfası.
↑ The Chernobyl accident in 1986 - Causes and Consequences Lecture at the Institute of Physics and Astronomy, University of Aarhus, 30 November 1994, s.12
Çernobil Hakkında belgeler, videolar ve görüntüler
Koordinatlar: 51°23′22″K 30°05′56″D﻿ / ﻿51.38944°K 30.09889°D﻿ / 51.38944; 30.09889﻿ (Chernobyl disaster)