Rewelacje części mediów o rzekomym zagrożeniu nową katastrofą w strefie wykluczenia w Czarnobylu to nieprawda. – Największym zagrożeniem w obecnej sytuacji są popularne portale informacyjne wprowadzające czytelników w panikę – pisze Rafał Mińko, autor bloga nucleartoday.wordpress.com.
Wstęp
Jeszcze przed zbudowaniem sarkofagu nad czwartym blokiem Czarnobylskiej Elektrowni Jądrowej prowadzono monitoring wielu parametrów związanych z bezpieczeństwem jądrowym i ochroną radiologiczną. Na potrzeby tego wpisu skupimy się tylko na strumieniu neutronów mierzonym przy stopionym paliwie znajdującym się pod sarkofagiem.
Nim przejdziemy do sedna problemu, skupmy się na małej części tego co znajduje się pod sarkofagiem. W jednym z poprzednich wpisów: W głębi sarkofagu, “stopa słonia”, opisałem krótko również część zniszczonego bloku, która interesuje nas również tym razem, a chodzi o pomieszczenie 305/2.
Pomieszczenie to znajdowało się bezpośrednio pod rdzeniem reaktora, na charakterystycznej oporze w kształcie krzyża znajdowała się płyta OR, dolna część osłony biologicznej reaktora (powiedzmy z przybliżeniem, że to bliźniaczka słynnej górnej osłony – Jeleny).
Na samej płycie OR spoczywał stos grafitowy.
W wyniku awarii, doszło do uszkodzenia reaktora, a w zasadzie całego czwartego energobloku. W przypadku płyty OR najbardziej poszkodowana była południowa jej część, a tym samym w tych miejscach w pomieszczeniu 305/2 stwierdzono największe skupienia stopionego paliwa oraz elementów reaktora (co można zauważyć na grafice (2)).
Oszacowano to również na podstawie temperatur:
Jak można zauważyć na poniższej ilustracji:
pomieszczenie 305/2 jest miejscem, do którego bardzo trudno się dostać. Częściowy dostęp jest możliwy dzięki wywierconym kanałom przez które jest m.in. doprowadzany roztwór azotanu gadolinu.
Co tak na dobrą sprawę się tam znajduje?
Pomieszczenia 305/2 oraz 504/2 (szyb reaktora) sumarycznie zawierają w sobie około 120 ton uranu, 1300 ton stali, 580 ton serpentynitu czy też 750 ton grafitu. Z punktu widzenia tematu dzisiejszego wpisu najbardziej interesuje nas właśnie ten uran, z którego około 90 ton w tych pomieszczeniach jest w formie stopionego paliwa – korium.
W pierwszych latach po zbudowaniu sarkofagu (obiektu Ukrytije tłumacząc dosłownie z rosyjskiego) zauważono, że podczas silnych opadów deszczu, coraz to większe ilości wody (przedostające się pod sarkofag) zaczynały coraz to “mocniej” moderować neutrony, które spowolnione powodowały kolejne rozszczepienia w stopionych masach paliwowych. Tak jak to miało miejsce np. w czerwcu 1990 roku:
operatorzy obiektu Ukrytije dokonali dwukrotnego wtrysku azotanu gadolinu – w sumie 80 litrów roztworu, dzięki czemu wartość strumienia neutronów spadła z powrotem do poziomu sprzed silnych opadów deszczu. A podobnych zdarzeń było jeszcze parę w historii sarkofagu, niemniej poziom wody po czasie utrzymywał się już na pewnym stałym poziomie, zapewniając stan głęboko podkrytyczny dla mas paliwowych.
Momentem przełomowym dla tej sytuacji było nasunięcie Arki nad stary sarkofag, okazało się bowiem, że zaczął zachodzić proces odwrotny. O ile na początku istnienia sarkofagu napływająca woda “zwiększała” strumień neutronów, tak po przekroczeniu pewnej ilości wody zaczął zachodzić proces odwrotny i ponownie układ wchodził w niższy poziom podkrytyki (dla dociekliwych, sprawdzić czym jest: moderator-to-fuel ratio). Teraz, przez szczelność Arki wody zaczęło ubywać, więc będzie obserwowalny wzrost strumienia neutronów, aż ponownie nie zostanie przekroczone pewne maksimum.
Do kontroli parametrów służących do oceny bezpieczeństwa jądrowego obiektu Ukrytije służą głównie dwa systemy: Finisz-R oraz Sygnał, nie wgłębiając się w szczegóły i różnice między tymi systemami, tworzą one sieć detektorów i czujników różnych parametrów pozwalając na ocenę sytuacji pod sarkofagiem w czasie rzeczywistym, dzięki tym systemom operatorzy wiedzą na bieżąco jaka jest sytuacja pod sarkofagiem.
Ostatnia zmiana wartości strumienia neutronów od momentu nasunięcia Arki przedstawiona jest na poniższym wykresie:
Można zauważyć na wykresie (8), że wzrost strumienia neutronów odbywał się stopniowo w ciągu paru lat, a nie tak jak zdążyły już napisać niektóre portale internetowe: “nagle”.
Podsumowując:
- Zmiana wartości strumienia neutronów pod sarkofagiem nie jest niczym niezwykłym, zmiany takie miały miejsce również wcześniej, a zmiany obecne były przewidziane przez specjalistów z Ukraińskiego Instytutu Bezpieczeństwa Elektrowni Jądrowych, dane te zostały z resztą przedstawione na konferencji INUDECO (27-29.04.2021 r.) odbywającej się w Czarnobylskiej elektrowni jądrowej, a w której miałem przyjemność uczestniczyć.
- Masy paliwowe są obecnie daleko od osiągnięcia stanu krytycznego <stanu wystąpienia samopodtrzymującej się reakcji łańcuchowej>.
- W przypadku, w którym strumień neutronów będzie rósł naprawdę znacząco, operatorzy mają do dyspozycji systemy wtrysku azotanu gadolinu, który silnie pochłania neutrony – wyhamowuje reakcje rozszczepienia.
- Największym zagrożeniem w obecnej sytuacji są popularne portale informacyjne wprowadzające czytelników w panikę.
Dla osób będących bardziej w jądrowym temacie napiszę tylko, że np. nominalny strumień neutronów tj. fi(0) dla NFD 006 był równy około 100 [1/(cm^2*s)]. 
Rafał Mińko, nucleartoday.wordpress.com
nuctoday@gmail.com
Bibliografia:
Лагуненко А.С. Поиск и исследование скрытых скоплений топливосодержащих материалов разрушенного 4-го блока Чернобыльской АЭС
Пазухин Э.М. Лавообразные топливосодержащие массы 4-го блока Чернобыльской АЭС: топография, физико-химические свойства, сценарий образования, влияние на окружающую среду
Е. Д. Высотский, А. А. Ключников, А.В. Михайлов, В. Н. Щербин, В. Б. Шостак, Ядерно-опасные скопления топливосодержащих материалов в объекте «Укрытие»
Боровой А.А., Богатов С.А., Пазухин Э.М. Лавообразные топливосодержащие массы объекта «Укрытие»
Гончар В.В., Жидков А.В. Динамика высокотемпературного взаимодействия аварийного ядерного топлива с конструкционными материалами РБМК
Бурлаков Е.В., Былкин Б.К., Гарин Е.В. и др. Расчетный анализ радиационных характеристик кон- струкций реактора первого блока Чернобыльской АЭС после его окончательного останова
Богатов С.А., Боровой А.А., Гаврилов С.Л. и др. База данных по местонахождению
и состоянию ядерного топлива 4-го блока ЧАЭС до и после аварии. Препринт РНЦ «Курчатовский институт»
Боровой А.А. Мой Чернобыль
А.А. Боровой, Анализ текущей безопасности объекта «Укрытие» и прогнозные оценки развития ситуации. Отчет МНТЦ «Укрытие»
Oцінка ефективності систем оперативного контролю підкритичності об’єкта «укриття», Дорошенко а. о., Муляр д. о., інститут проблем безпеки аес нан україни
Ushakov V.S., Burakov B.E., Andersen E.B. Interaction of UO2 and zircaloy during the Chernobyl accident
Raport bezpieczeństwa obiektu Ukrytije
