HTML

Érthetően az atomreaktorokról

Friss topikok

  • Chimer: @Proud Mary: Írd már le, mi a gond és "valójában" hogyan történt a baleset, és hogyan működik egy ... (2019.06.25. 10:07) A csernobili baleset okai
  • molnibalage: @Mikrobi: A modern harcászatban az egy kötelékben (flight) repülő gépek között minimum km-es távol... (2015.05.04. 11:42) Kevés az urán?
  • molnibalage: Ezek szerint a szerző nem lát perspektívát a LFT reaktorokban? (2015.04.27. 17:27) Mire jó a tórium?
  • Kurt úrfi [teuto-nordikus parasztlegény]: Ez is érdekes. http://www.haea.gov.hu/web/v2/portal.nsf/att_files/eloadasok/$File/d_sukosd.pdf?Op... (2014.11.03. 05:02) Miért nem atombombák a paksi reaktorok?
  • belekotty: Az első részt kifelejtettem. wwwold.kfki.hu/fszemle/archivum/fsz6101/pocs6101.html (2014.04.25. 10:37) Hogyan keletkezett az urán?

Címkék

A csernobili baleset okai

2014.02.13. 20:12 atombuzi

A baleset okairól és következményeiről Aszódi Attila egy a
Fizikai Szemlében megjelent cikkéből idéznék és fűznék hozzá magyarázatot.

http://wwwold.kfki.hu/fszemle/archivum/fsz0604/aszodi0604.html

"A csernobili 4. reaktor balesete
Csernobilban 1986. április 26-án a 4. blokkon egy rosszul megtervezett és
még több hibával végrehajtott üzemviteli kísérlet során az öngerjesztő
tulajdonságokkal bíró reaktort olyan üzemállapotba manőverezték, melyben a
- reaktor felépítéséből adódó - pozitív visszacsatolások felerősödtek. A
blokk operátorai több fontos védelmi rendszert kikapcsoltak, és az írott
üzemviteli utasításokat, biztonsági előírásokat is többszörösen
megsértették. Ennek és a reaktor konstrukciós hibáiból adódó kedvezőtlen
fizikai tulajdonságok következményeként 1986. április 26., szombat hajnali
1 óra 23 perckor a reaktor megszaladt, vagyis abban a láncreakció
ellenőrizhetetlenné, szabályozhatatlanná vált, és néhány másodperc alatt a
reaktorban megtermelt hőteljesítmény a névleges 7%- áról a névleges
10000%-ára (százszorosára) ugrott fel.

A nagy teljesítményugrás következtében létrejött gőzrobbanás felhasította a
hűtőcsatornák csöveinek falát, és forró víz áramolhatott a grafit
moderátorra. Ez robbanóképes gázok keletkezéséhez vezetett, ami két
másodperccel a gőzrobbanás után egy újabb robbanást okozott. A két robbanás
erejét jól jellemzi, hogy a reaktor hűtőcsatornái fölött elhelyezkedő
hatalmas, 3000 tonna súlyú reaktorfedél körülbelül 50 méter magasra repült,
a reaktorcsarnok tetejébe ütközött - kiszakítva a tetőszerkezetet -, majd
oldalára fordulva visszazuhant a reaktorba (a szarkofággal kapcsolatban
lásd még később az erről szóló fejezetet és a 3. ábrát).

A csernobili atomerőműben alkalmazott RBMK reaktortípus felépítését és
működését tekintve alapvetően különbözik a Pakson vagy Nyugat-Európában
alkalmazott nyomottvizes reaktortípustól. A csernobili típus meghatározó
eleme az a hatalmas méretű, mintegy 800 köbméteres grafittömb, amelyben
csatornákon belül fémcső fémcsövekben helyezkednek el az
üzemanyag-kazetták. A reaktor hűtővize ezekben a fémcsövekben áramlik, és a
kétszer 3,5 m (összesen 7 m) hosszú üzemanyag-kazetták is a hűtőcsöveken
belül foglalnak helyet. A grafit (neutronlassító) és a hűtővíz együttes
jelenléte a csernobili reaktorban több hátránnyal is jár:

    A reaktor bizonyos üzemállapotokban nem stabil, abban a pozitív
reaktorfizikai visszacsatolások miatt öngerjesztő folyamatok indulhatnak
be. Ez a tulajdonsága vezetett az 1986-os balesetben az elso robbanáshoz, a
gozrobbanáshoz, és a reaktor ezen fizikai tulajdonsága (vagyis a hibás
konstrukció) a baleset alapvető oka.
    A nagyméretű grafittömböt nem vették körül nagy nyomásra méretezett
reaktortartállyal, és a reaktor köré nem építettek megfeleloen méretezett
hermetikus védőépületet sem, így a robbanás hatására a reaktor
üzemanyagából kikerülő radioaktivitás közvetlenül a környezetbe juthatott.
    A grafit és a víz együttes jelenléte további veszéllyel jár: ha a
hűtőcsatornák sérülése miatt víz áramlik a forró grafitra, az úgynevezett
városigáz-reakció játszódik le, amelyben hidrogén és szén-monoxid
keletkezik. Ez a levegő oxigénjével robbanógázt képez, ami Csernobilban a
második robbanást okozta.
    A grafit a robbanások hatására meggyulladt, ami tíz napig magas
hőmérsékletű grafittűzhöz vezetett, és jelentősen növelte a környezetbe
kikerülő radioaktivitás mennyiségét.

A nyomottvizes reaktorokra nem jellemzőek a fenti hátrányos tulajdonságok:
a nyomottvizes reaktorokban nincs grafit, alapkövetelmény, hogy abban
öngerjesztő folyamatok ne tudjanak kialakulni (a negatív visszacsatolás
alapvető tervezési követelmény, ami belső biztonságot ad a nyomottvizes
reaktoroknak). Ha nincs grafit, nyilvánvalóan grafittűz sem tud kiütni.
Ezen túl a nyomottvizes reaktoroknál a hasadóanyagot tartalmazó aktív zónát
egy nagy nyomásra méretezett reaktortartály veszi körül, és a blokkok
primer körét megfelelően méretezett hermetikus védőépületben helyezik el.
Így tulajdonképpen két mérnöki gáttal több van a nyomottvizes reaktorokban,
emiatt környezetük sokkal nagyobb biztonságban van, mint a csernobili
típusú blokk esetében. "

Idáig az idézet. Amit hozzáfűznék:

A balesethez egy ismert, ám de figyelmen kívül hagyott reakció vezetett.
Ezt az úgynevezett reaktor mérgezést már Wigner Jenő észlelte a hanfordi
reaktoroknál, az effektus magyarázata pedig Teller Edéhez fűződik.
Ennek lényege hogy a hasadások során keletkezik tellur-135 és jód-135 izotóp többek között. A tellúrnak sok izotópja van, például a tellúr-128 felezési ideje 2.2 septillion év (2.2E+24!!)
Csakhogy a tellúr-135 felezési ideje 19 másodperc és jód-135 izotóppá alakul, amely 6.6 óra felezési idővel xenon-135-ös izotópot ad. A xenon-135-nek pedig van egy csúnya tulajdonsága, a termikus neutronokat nagyon szereti elnyelni.
Ekkor áll elő az úgynevezett Teller effektus, a xenon kilengés.
http://www.feltalaloink.hu/tudosok/tellerede/html/teledetal2.htm
Míg az urán-235 hasadási keresztmetszete néhány száz barn a termikus neutron spektrumban, addig a xenon-135 befogási hatákeresztmetszete egymillió barn körüli. Vagyis a keletkező xenon-135 elnyeli a neutronokat és xenon-136-á alakul, ami már nem olyan nagy neutron befogó.
Ezt onnan ismerték fel, hogyha egy reaktort leállítottak, akkor néhány óra múlva nagyon nehéz,vagy lehetetlen volt az újraindítás, illetve egy frissen indított reaktor egy idő után magától leállt, ha nem csökkentettek a fékezésen.
Egy üzemelő reaktorban a folyamatos neutronfluxus a xenon-135 szintet alacsonyan tartja, de ha a reaktort leállítják, akkor rövid idő múlva annyi xenon-135 halmozódik fel, hogy az újraindítás nehéz vagy lehetetlen, ezért hívják reaktor méregnek. Ezt az USA titokban tartotta, talán ha még azelőtt az oroszok tudomásukra jut, nem fognak neki az RBKM reaktorok kifejlesztéséhez.
Az oroszok később már tisztában voltak ezzel a kockázattal, de ezeknek a reaktoroknak az olcsósága nagyon csábító volt a villamosságra éhes orosz gazdaságnak.
Csernobilban egy kísérletet hajtottak végre, leállították a 4-es számú reaktort és azt akarták kipróbálni, hogy az így termelt gőz elegendő energiát termel ahhoz, hogy a reaktor hűtését biztosító szivattyúkat működtessék, amíg a dízel generátorok beindulnak.
A orosz nyomozóhatóságok szerint ehhez a reaktor típushoz értő mérnök nem volt jelen amikor az újraindították a reaktort, mert szóltak a villamos rendszer írányítók hogy kell a termelt áram.
A reaktor leállításával elkezdett felgyűlni a xenon-135 izotóp.  Amikor a reaktort újra akarták indítani, már olyan szintet ért el, hogy az összes fékezőrúd kihúzásával sem növekedett a teljesítmény, hanem 7 százalékon működött.  Az operátorok kiiktatták a vészleállító rendszereket is.
Csakhogy csökkent a jód-135 szint amiből a xenon-135 keletkezik és az maga is bomlik és cézium-135 izotóppá alakul ami már nem olyan erős neutron elnyelő. Továbbá az alacsony szinten működő reaktor neutron fluxusa is fogyasztotta a xenon-135 izotópot xenon-136-á alakítva, amely szintén már nem nagy neutron elnyelő.
 Ekkor elérkezett az a pont, ahol a xenon-135 szintje olyan alacsonyra csökkent, hogy a reaktor teljesítménye megnőtt, ami a neutron fluxus megnövekedésével járt.  A megnövekedett neutron fluxus azonban a maradék xenon-135 izotópot azonnal elfogyasztotta, így a reaktor mindenféle fékezés híján megfutott.
Pár másodperc alatt a névleges 3 GW hőteljesítményéről annak százszorosára ugrott független szakértők szerint.
 Az orosz kivizsgálók szerint 15-20 másodperc alatt csak a tízszeresére nőtt.
Ez nem vág össze azzal hogy miért nem nyomták meg azonnal a vészleállítót.
A reaktor operátor hiába kapott a vészleállító gombjához, már egy borzalmas láncreakció indult meg.
Először is a vészleállító rudak alja grafitból volt, így azok még jobban növelték a moderációt, ezáltal a reaktor teljesítményt.
A csövek addigra a hirtelen hőhatástól elgörbültek és a rudak sem estek be teljesen.
Továbbá a csernobili reaktorok üregtényezője pozitív.  Ez a grafitos reaktorok sajátossága, ezért nem engedélyezik az USA-ban békés célra a grafitos reaktorokat. Még Ford elnök rendelte el, aki tanult egy szemeszter reaktorfizikát.
A neutronok moderálását döntően a grafit végzi ezekben a reaktorokban. A nyomott vizes reaktorok nem tartalmaznak grafitot (Paks), így megfutásuk  esetén a képződő gőzbuborékok miatt a moderálás csökken, így azok leállnak.
Azonban a víz nem csak moderál, hanem nyel is el neutronokat.  Vagyis egy pozitív üregtényezőjű reaktor
esetén a víz hiába forr meg, jobban csökkent a neutron elnyelés mint a moderálás - a grafit marad és moderál, de nem nyel el - és így a megfutásra pozitív visszacsatolás történik a képződő gőzbuborékok miatt.
A xenon-135 mérgezésből adódó megfutást ugyan nyomottvizes reaktorban is elő lehetne idézni - Pakson a reaktoroperátorok a vészleállítót nem tudják kiiktatni, tehát ott még így sem - de ott a fékezést nem csak a fékező rudak, hanem a vízbe adagolt bórsav is végzi, a reaktor egyenletes kiégése végett.
Vagyis egy xenon mérgezés esetén a paksi reaktorban hiába húzzák ki az összes rudat, a reaktor egyáltalán nem fog működni.
Ha napokat várnak, akkor is nagyon lassan indul meg. A primer kör vizének kicserélése kellene hozzá hogy csernobili megfutást lehessen előidézni. Csernobilban természetes uránt használtak, ezért a hűtővízbe nem adagoltak fékező anyagot.
A több, egymást erősítő tényező okozta megfutás további katasztrófát okozott.
Megnőtt a víz nyomása, a csövek felhasadtak. Ekkor a szuperkritikus vízgőz, amely gyakorlatilag oxidáló szer magas hőmérsékleten, reakcióba lépett a grafittal C + H2O = CO + H2 (városi gáz) és ez a reakció eleve megduplázza a gázfázisban lévő molekulák számát, ami radikálisan tovább növelte a nyomást. Ez ledobta a reaktor fedelet, ettől pedig a levegő oxigénjével keveredve egy kémiai robbanás történt, amely a grafit begyulladását okozta.
A többit mindenki ismeri.

(A szerző Kurt úrfi)

6 komment

A bejegyzés trackback címe:

https://atombuzi.blog.hu/api/trackback/id/tr765813241

Kommentek:

A hozzászólások a vonatkozó jogszabályok  értelmében felhasználói tartalomnak minősülnek, értük a szolgáltatás technikai  üzemeltetője semmilyen felelősséget nem vállal, azokat nem ellenőrzi. Kifogás esetén forduljon a blog szerkesztőjéhez. Részletek a  Felhasználási feltételekben és az adatvédelmi tájékoztatóban.

Proud Mary 2019.06.03. 15:43:44

jajjj megkúrt úrfi, ennyi hülyeséget.. ha csendben maradtál volna akkor jártál volna a legjobban.

MaCS_70 2019.06.04. 11:58:25

@Proud Mary: Részleteket, ha szabad kérnem! Mi nem stimmel a leírtakkal?

MaCS

Proud Mary 2019.06.04. 13:56:44

@MaCS_70: ez most komoly?? :DDD

semmi nem stimmel a leírtakban, ez köztudott tény.

Chimer 2019.06.25. 10:07:33

@Proud Mary: Írd már le, mi a gond és "valójában" hogyan történt a baleset, és hogyan működik egy RBMK reaktor! A cikkben leírtaknak utána lehet olvasni máshol is, tények. Az, hogy okosnak érzed magad, mert igazi cigány módjára ideböfögsz egy nagy semmit, téged minősít.