Editörün Notu: Bu hikaye 10 Haziran Pazartesi saat 16.45'te güncellenmiştir. EDT.
Yeni HBO mini dizisi "Chernobyl" da Rus bilim adamları, kuzey Avrupa'ya radyoaktif madde yayan Çernobil Nükleer Santrali'nde Reaktör 4'teki patlama nedenini ortaya çıkardılar.
RBMK-1000 adı verilen bir reaktörün Çernobil kazasından sonra temelde kusurlu olduğu keşfedildi. Yine de Rusya'da hala aynı tip reaktör çalışıyor. Güvende olup olmadıklarını nasıl bilebiliriz?
Kısa cevap, biz değiliz. Uzmanlar, bu reaktörlerin başka bir Çernobil tarzı felaket riskini azaltmak için değiştirildiğini, ancak yine de çoğu Batı tarzı reaktör kadar güvenli olmadığını söylüyorlar. Ve benzer kusurlara sahip yeni tesislerin inşasını engelleyecek uluslararası bir koruma yoktur.
Edwin Lyman, "Şu anda çeşitli ülkelerde standart hafif su reaktöründen önemli ölçüde farklı olarak kabul edilen çok sayıda farklı tipte reaktör var ve bunların çoğunda tasarımcıların önemsiz gösterdiği güvenlik kusurları var." üst düzey bilim adamı ve İlgili Bilim Adamları Birliği'nde Nükleer Güvenlik Projesi'nin vekil müdürü.
"Daha fazla şey değişir," dedi Lyman Canlı Bilim'e, "daha fazla aynı kalıyorlar."
Reaktör 4
Çernobil felaketinin merkezinde, sadece Sovyetler Birliği'nde kullanılan bir tasarım olan RBMK-1000 reaktörü vardı. Reaktör, çoğu Batı ülkesinde kullanılan standart tasarım olan çoğu hafif su nükleer reaktöründen farklıydı. (Washington eyaletindeki Hanford Sitesindeki bazı erken ABD reaktörleri benzer kusurlarla benzer bir tasarıma sahipti, ancak 1960'ların ortalarında düzeltildi.)
Hafif su reaktörleri, dolaşan bir su kaynağı ile soğutulan nükleer malzeme (çekirdek) içeren büyük bir basınçlı kaptan oluşur. Nükleer fisyonda, bir atom (bu durumda uranyum), diğer atomlara zıplayıp ısıyı ve daha fazla nötronu ayırmalarına ve serbest bırakmalarına neden olan ısı ve serbest nötronlar yaratır. Isı, dolaşan suyu buhara çevirerek elektrik üreten bir türbini döndürür.
Hafif su reaktörlerinde, su ayrıca çekirdek içinde devam eden nükleer fisyonun kontrolüne yardımcı olmak için bir moderatör görevi görür. Bir moderatör serbest nöronları yavaşlatır, böylece fisyon reaksiyonuna devam etme olasılıkları daha yüksektir ve reaksiyonu daha verimli hale getirir. Reaktör ısındığında, daha fazla su buhara dönüşür ve bu moderatör rolünü oynamak için daha az kullanılabilir. Sonuç olarak, fisyon reaksiyonu yavaşlar. Bu negatif geri besleme döngüsü, reaktörlerin aşırı ısınmasını önlemeye yardımcı olan önemli bir güvenlik özelliğidir.
RBMK-1000 farklıdır. Ayrıca bir soğutucu olarak su kullandı, ancak moderatör olarak grafit bloklarla. Reaktör tasarımındaki değişiklikler, normalden daha az zenginleştirilmiş yakıt kullanmasına ve çalışırken yakıt doldurulmasına izin verdi. Ancak soğutucu ve moderatör rolleri ayrıldığında, "daha fazla buhar, daha az reaktivite" nin negatif geri besleme döngüsü kırıldı. Bunun yerine, RBMK reaktörleri "pozitif boşluk katsayısı" olarak adlandırılan şeye sahiptir.
Bir reaktör pozitif bir boşluk katsayısına sahip olduğunda, soğutma suyu yavaşlamak yerine buhar haline geldiğinde fisyon reaksiyonu hızlanır. İsveç Savunma Araştırma Ajansı'ndan emekli bir nükleer fizikçi Lars-Erik De Geer, kaynatmaların suda kabarcıklar veya boşluklar açması nedeniyle nötronların fisyon artırıcı grafit moderatörüne doğru gitmesini kolaylaştırıyor.
Oradan Live Science'a verdiği demeçte, sorun ortaya çıkıyor: Bölünme daha verimli hale geliyor, reaktör ısınıyor, su buharlaşıyor, bölme hala daha verimli hale geliyor ve süreç devam ediyor.
Felakete devam
Çernobil fabrikası tam güçle çalışırken, bu büyük bir sorun değildi, dedi Lyman. Yüksek sıcaklıklarda, fisyon reaksiyonuna güç veren uranyum yakıt, daha fazla nötronu emme eğilimindedir ve bu da onu daha az reaktif hale getirir.
Düşük güçte, RBMK-1000 reaktörleri çok kararsız hale gelir. 26 Nisan 1986'da Çernobil kazası sırasında, operatörler santralin türbininin elektrik kesintisi sırasında acil durum ekipmanı çalıştırıp çalıştırmayacağını görmek için bir test yapıyorlardı. Bu test, tesisin düşük güçte çalıştırılmasını gerektiriyordu. Güç düşürülürken, operatörler süreci Kiev'in güç yetkilileri tarafından durduruldu. Geleneksel bir tesis çevrimdışı hale gelmişti ve Çernobil'in elektrik üretimine ihtiyaç vardı.
De Geer, "Sonunda her şeyin gerçekleşmesinin ana nedeni buydu." Dedi.
Tesis 9 saat kısmi güçte çalıştı. Operatörler, geri kalan kısmın çoğuna güç vermek için ileri gittiğinde, reaktörde nötron emici ksenon birikmesi vardı ve uygun fisyon seviyesini koruyamadılar. Güç neredeyse hiçbir şeye düşmedi. Operatörler, onu arttırmaya çalışırken, nötron emici bor karbürden yapılan ve fisyon reaksiyonunu yavaşlatmak için kullanılan kontrol çubuklarının çoğunu çıkardı. Operatörler ayrıca reaktörden su akışını azalttı. Nükleer Enerji Ajansı'na göre bu durum, pozitif boşluk katsayısı problemini daha da artırdı. Aniden, tepki gerçekten çok yoğunlaştı. Saniyeler içinde güç, reaktörün dayanacak şekilde tasarlandığından 100 kat arttı.
Başladıktan sonra durumu tekrar kontrol altına almayı zorlaştıran başka tasarım kusurları da vardı. Örneğin, kontrol çubukları grafit ile devrildi, diyor De Geer. Operatörler, reaktörün saman teline gitmeye başladığını ve kontrol çubuklarını indirmeye çalıştığını görünce sıkıştılar. Anlık etki, fisyonu yavaşlatmak değil, yerel olarak arttırmaktı, çünkü uçlardaki ek grafit başlangıçta fisyon reaksiyonunun verimliliğini arttırdı. Bunu iki patlama hızla takip etti. Bilim adamları her patlamaya neyin sebep olduğunu hala tartışıyorlar. Her ikisi de sirkülasyon sistemindeki hızlı basınç artışından kaynaklanan buhar patlamaları olabilir veya biri buhar ve ikincisi arızalanan reaktördeki kimyasal reaksiyonlardan kaynaklanan hidrojen patlaması olabilir. Patlamadan sonra Moskova'nın 230 mil (370 kilometre) kuzeyindeki Cherepovets'te ksenon izotoplarının tespit edilmesine dayanarak, De Geer ilk patlamanın aslında atmosfere birkaç kilometre vuran bir nükleer gaz jeti olduğuna inanıyor.
Değişiklikler yapıldı
Kazadan hemen sonra, Sovyetler Birliği'nde "çok sinir bozucu bir zaman" oldu, 1986'da Moskova'da bulunan Teksas A&M Üniversitesi'nde teknoloji tarihçisi Jonathan Coopersmith, ilk başta Sovyet yetkilileri bilgileri yakın tuttu; devlet tarafından yönetilen basın hikayeyi gömdü ve söylenti değirmeni devraldı. Ancak İsveç'te çok uzakta, De Geer ve bilim adamları zaten olağandışı radyoaktif izotopları tespit ediyorlardı. Uluslararası toplum yakında gerçeği bilecekti.
14 Mayıs'ta Sovyet lideri Mikhail Gorbaçov neler olduğu hakkında açtığı televizyonda bir konuşma yaptı. Canlı bilim, Coopersmith'in Sovyet tarihinde bir dönüm noktası olduğunu söyledi.
Sovyetler Birliği'ndeki yeni şeffaflık politikasına atıfta bulunan Coopersmith, "Bu glasnostu gerçeğe dönüştürdü." Dedi.
Ayrıca nükleer güvenlik için işbirliği içinde yeni bir dönem açtı. Ağustos 1986'da Uluslararası Atom Enerjisi Ajansı Viyana'da bir kaza sonrası zirvesi düzenledi ve katılan De Geer, Sovyet bilim adamları, eşi görülmemiş bir açıklık duygusu ile ona yaklaştı.
“Bize ne kadar anlattıkları şaşırtıcıydı” dedi.
Çernobil'e yanıttaki değişiklikler arasında, operasyonda diğer 17 RBMK-1000 reaktörlerinde değişiklikler yapıldı. Nükleer enerjiyi teşvik eden Dünya Nükleer Birliği'ne göre, bu değişiklikler düşük güçte kaçak reaksiyonları önlemek için çekirdeğe inhibitörlerin eklenmesini, operasyonda kullanılan kontrol çubuklarının sayısındaki bir artışı ve yakıt zenginleştirmesinde bir artışı içeriyordu. Kontrol çubukları da, grafitin reaktiviteyi artıracak bir konuma hareket etmeyecek şekilde sonradan takılmıştır.
Çernobil'in diğer üç reaktörü 2000 yılına kadar faaliyet gösterdi ancak Litvanya'da Avrupa Birliği'ne giren ülkenin bir gereği olarak kapatılan iki RBMK daha var. Kursk'ta dört, Smolensk'te üç ve St.Petersburg'da üç RBMK reaktörü var (dördüncüsü Aralık 2018'de emekli oldu).
Bu reaktörler "bizimki kadar iyi değil," dedi De Geer, "ama eskisinden daha iyi."
Lyman, "Tasarımın, ne yaparlarsa yapsınlar düzeltilemeyen temel yönleri vardı." Dedi. Diyerek şöyle devam etti: "RBMK'nın güvenliğini, Batı tarzı hafif su reaktöründen bekleyeceğiniz standarda göre arttırabildiklerini söyleyemem."
Ek olarak, De Geer, reaktörlerin Batı tarzı reaktörlerde görüldüğü gibi tam muhafaza sistemleri ile inşa edilmediğine dikkat çekti. Toplama sistemleri, bir kaza durumunda radyoaktif gaz veya buharın atmosfere kaçmasını içeren kurşun veya çelikten yapılmış kalkanlardır.
Gözetim gözden kaçtı mı?
Lyman, bir nükleer santral kazasının potansiyel olarak uluslararası etkilerine rağmen, "güvenli" bir tesisi neyin oluşturduğuna ilişkin uluslararası bağlayıcı bir anlaşma olmadığını söyledi.
Nükleer Güvenlik Sözleşmesi, ülkelerin güvenlik önlemleri konusunda şeffaf olmalarını gerektiriyor ve tesislerin akran denetimine izin veriyor, ancak uygulama mekanizmaları veya yaptırımları olmadığını söyledi. Her ülkenin kendi düzenleyici kurumları var, bunlar sadece yerel yönetimlerin izin vermesi kadar bağımsız, dedi Lyman.
"Yavaş yolsuzluk ve iyi yönetişim eksikliği bulunan ülkelerde, herhangi bir bağımsız düzenleyici kurumun faaliyet göstermesini nasıl bekleyebilirsiniz?" Dedi Lyman.
Lyman, Sovyetler Birliği dışında hiç kimse RBMK-1000 reaktör yapmalarına rağmen, önerilen bazı yeni reaktör tasarımlarının pozitif bir boşluk katsayısı içermediğini söyledi. Örneğin, güç ürettikçe daha parçalanabilir malzeme üreten reaktörler olan hızlı damızlık reaktörler, pozitif bir boşluk katsayısına sahiptir. Rusya, Çin, Hindistan ve Japonya bu tür reaktörleri inşa ettiler, ancak Japonya'nın operasyonel olmaması ve hizmetten çıkarılması planlanıyor ve Hindistan'ın açılması planlanandan 10 yıl gerideydi. (Kanada'da çalışan küçük pozitif boşluk katsayıları olan reaktörler de vardır.)
Lyman, "Tasarımcılar, her şeyi dikkate alırsanız, genel olarak güvenli olduklarını savunuyorlar, bu yüzden bu kadar önemli değil." Dedi. Ancak tasarımcıların sistemlerine fazla güvenmemeleri gerektiğini söyledi.
"Sovyetler'i başını belaya sokan bu tür bir düşünce." Dedi. "Ve bilmediğimiz şeylere saygı duymadan bizi belaya sokan şey bu."
Editörün Notu: Bu hikaye, kontrol çubuklarının hepsinin olmasa da çoğunun reaktörden çıkarıldığını ve tasarım hatalarının giderilmesine rağmen ABD'deki bazı erken reaktörlerin de pozitif bir boşluk katsayısına sahip olduğunu not etmek için güncellendi. .
