دانش و فناوری

مروری بر یک فاجعه؛ در نیروگاه هسته ای چرنوبیل چه اتفاقی افتاد؟

سریال چرنوبیل که به تازگی از شبکه اچ بی او پخش می شود و طرفداران زیادی پیدا کرده، بار دیگر این فاجعه زیست محیطی و انسانی را بر سر زبان ها انداخته است. یک سمت این ماجرا، بزرگ ترین فاجعه اتمی تاریخ بشر قرار دارد که در سال ۱۹۸۶ میلادی به وقوع پیوست و بخش بزرگی از کره خاکی را تحت تأثیر قرار داد، اما سمت دیگر ماجرا، پنهانکاری و دروغگویی مقامات شوروی سابق بود که ابعاد تازه ای به این واقعه بخشید.

مروری بر فاجعه نیروگاه هسته ای چرنوبیل

اینجا نمی خواهیم صحت و سقم داستان سریال چرنوبیل را بررسی کنیم، اگرچه بسیاری معتقدند روایت شبکه اچ بی او تطابق غیر قابل انکاری با واقعیت دارد. دولت شوروی سابق در تمام مراحل حادثه یعنی جلوگیری از وقوع انفجار، کنترل اوضاع پس از انفجار و حفظ جان شهروندان در مقابل پیامدهای این فاجعه اتمی به بدترین شکل ممکن عمل کرد. در این مطلب می خواهیم ببینیم که واقعاً در چرنوبیل چه اتفاقی افتاد، اما پیش از آن به اندکی مقدمات نیاز داریم.

نیروگاه هسته ای چطور کار می کند؟

مروری بر فاجعه نیروگاه هسته ای چرنوبیل

داخل هسته رآکتور اتمی، اتم های فلزات به شدت ناپایدار مثل اورانیوم با نوترون هایی که از اتم های دیگر گریخته اند، بمباران می شوند. با این کار، واکنش زنجیره ای رخ می دهد که می تواند تا بی نهایت ادامه پیدا کند: نوترون ها اتم های اورانیوم را می شکافند، نوترون های بیشتری آزاد می شوند، اتم های اورانیوم بیشتری شکافته می شوند و الی آخر. می دانید که شکافتن اتم انرژی فوق العاده زیادی را به شکل گرما آزاد می کند.

با کنترل و هدایت این گرما، می توان آب را بخار کرد و توربین ها را به چرخش درآورد. گردش توربین ها، نیروی حرکتی را به الکتریسیته تبدیل می کند. برای تنظیم شدت واکنش زنجیره ای از میله های کنترلی استفاده می شود. این میله ها، نوترون ها را جذب کرده و تعداد واکنش ها را کنترل می کنند.

در چرنوبیل چه اتفاقی افتاد؟

مروری بر فاجعه نیروگاه هسته ای چرنوبیل

۲۶ آوریل ۱۹۸۶ میلادی برابر با ششم اردیبهشت ۱۳۶۵، کارکنان شیفت شب نیروگاه هسته ای چرنوبیل در نزدیکی شهر پریپیات اوکراین، سیستم های ایمنی اضطراری و سیستم تنظیم برق را از کار انداختند تا وضعیت قطع برق را شبیه سازی کنند. البته این تست قرار بود در طول روز و با همکاری مقامات شبکه برق رسانی اوکراین انجام شود، اما به دلایلی به تأخیر افتاد و کارکنان شیفت شب آمادگی کافی را نداشتند.

هدف تست این بود که ببینند اگر برق قطع شود و شرایط اضطراری به وجود آید، آیا می توان از برق باقی مانده در توربین های بخار نیروگاه برای راه اندازی پمپ های آب و خنک سازی هسته رآکتور استفاده کرد یا خیر. برق اضطراری توربین ها فقط تا زمانی لازم است که ژنراتورهای دیزل به کار بیفتند.

به خاطر ایمنی کارکرد رآکتور، کارکنان نیروگاه اتمی چرنوبیل باید توان خروجی کلی را کاهش داده و نهایتاً به ۷۰۰ مگاوات می رساندند، اما خطای انسانی باعث شد میله های کنترلی بیش از حد وارد هسته شوند. همان طور که گفتیم این میله ها وظیفه کنترل واکنش زنجیره ای را بر عهده دارند و ورود بیش از اندازه آنها به هسته رآکتور، توان خروجی را به ۳۰ مگاوات رساند. اینجا محدودیت های علم فیزیک که توضیح آنها از عهده این مطلب خارج است، وارد بازی شدند و با وجود تلاش بی وقفه کارکنان، توان خروجی نیروگاه چرنوبیل فقط به ۲۰۰ مگاوات افزایش یافت. البته با همین وضعیت، آنها تصمیم گرفتند تست را ادامه دهند.

اشتباهات زنجیره ای

مروری بر فاجعه نیروگاه هسته ای چرنوبیل

مسئول پروژه تصمیم گرفت آب بیشتری را به هسته رآکتور پمپاژ کند، در نتیجه توان رآکتور باز هم کاهش یافت. قرار بود توان کل از ۷۰۰ مگاوات پایین تر نیاید، ولی به ۲۰۰ مگاوات رسیده بود. حالا باید میله های کنترل را از هسته خارج کنیم تا شدت واکنش افزایش یابد، بخار بیشتری تولید شود و نهایتاً خروجی برق بیشتری داشته باشیم. توجه داشته باشید که تمامی سیستم های ایمنی اضطراری به خاطر تست از کار افتاده اند.

ساعت ۰۱:۲۳:۰۴ تست آغاز شد. ژنراتور توربین اصلی را خاموش کردند تا ببینند آیا برق باقیمانده در شبکه می تواند پمپ های آب را تا زمان روشن شدن ژنراتورهای پشتیبان برق اضطراری روشن نگه دارد یا خیر. این فرایند فقط ۴۵ ثانیه یا اندکی بیشتر طول می کشد.

با از کار افتادن توربین ها، جریان آب داخل رآکتور هم کند شده و آب کمتری برای خنک سازی هسته وجود دارد. به همین دلیل بخشی از آب به بخار فوق گرم تبدیل می شود و اینجاست که اوضاع به هم می ریزد. در رآکتورهای نوع RBMK یعنی همان مدلی که در چرنوبیل به کار رفته بود، این حباب های بخار باعث کاهش جذب نوترون ها می شوند، یعنی تعداد نوترون های هسته به شدت افزایش می یابد و شکافت هسته ای با سرعت بیشتری رخ می دهد. واکنش بیشتر، رآکتور داغ تر، بخار بیشتر، رآکتور داغ تر و … چرخه ای که تا مرز انفجار ادامه می یابد.

البته مقامات شوروی سابق از نقص رآکتورهای RBMK اطلاع داشتند، ولی تصمیم گرفتند مهندسین و کارکنان نیروگاه را در جریان نگذارند. به هر حال دستاورد اتحاد جماهیر شوروی نباید نقصی داشته باشد. البته با وجود تمام شرایط فوق، سیستم کنترل خودکار رآکتور می توانست میله های کنترل جاذب نوترون را وارد هسته کرده و رآکتور را خنک کند، ولی این سیستم هم برای تست از مدار خارج شده بود، چون مهندسین متوجه خطر نبودند.

رآکتور از کنترل خارج شد. ساعت ۰۱:۲۳:۴۰ دکمه اضطراری را فشار دادند تا کنترل رآکتور به حالت خودکار برگردد و میله های کنترل وارد هسته شوند، اما …

بدتر از بد

مروری بر فاجعه نیروگاه هسته ای چرنوبیل

میله های کنترل در رآکتورهای RBMK نوک گرافیتی دارند و این قسمت گرافیتی به اندازه کافی جاذب نوترون نیست. لحظه ورود مجدد میله های کنترل به داخل هسته و جایگزین شدن گرافیت با آب، جهش ناگهانی در شدت واکنش و نیروی رآکتور ایجاد می کند.

به خاطر دمای بیش از حد هسته، میله های سوخت ترک خوردند و مسیر ورود میله های کنترلی به داخل هسته مسدود شد. سوخت هسته ای به بخش خنک کننده راه یافت و توان کل رآکتور به بیش از ۳۳۰۰۰ مگاوات رسید. تمام آب موجود در رآکتور به یکباره بخار شد و انفجار به وقوع پیوست.

باز هم بدتر

مروری بر فاجعه نیروگاه هسته ای چرنوبیل

وقتی آبی برای خنک سازی رآکتور نباشد، دما افزایش می یابد و گذاخت یا ذوب شدن سوخت اتفاق می افتد. دو ثانیه پس از انفجار اول، انفجار مهیب دوم رخ داد و بلوک محافظ سیمانی ۱۰۰۰ تنی را به آسمان پرتاب کرد. هسته رآکتور به اطراف پاشید و آتش سوزی گسترده ای را روی سقف رآکتور مجاور ایجاد کرد. بله، سه رآکتور عملیاتی دیگر هم در مجاورت این یکی فعالیت می کردند.

و باز هم بدتر

مروری بر فاجعه نیروگاه هسته ای چرنوبیل

هیچکس نمی دانست چه اتفاقی افتاده است؛ یعنی هیچکس نمی خواست باور کند که بدترین اتفاق ممکن رخ داده، بنابراین بنا را بر آتش سوزی ساده گذاشتند و فاجعه انسانی ادامه یافت.

هسته مذاب رآکتور به همراه گرافیت و بتن مذاب، با دمای بالای ۱۲۰۰ درجه می سوختند و چیزی نمانده بود که به مخزن آب زیر راکتور راه یابند. این اتفاق می توانست انفجار سوم را رقم بزند. دو نفر از نیروهای حاضر در محل به شکل داوطلبانه، مأموریت بی بازگشت را قبول کردند و به داخل مخزن رآکتور پریدند تا دریچه های آب را باز کنند. جالب اینجاست که این دو نفر به شکل معجزه واری زنده ماندند؛ یکی در ۶۰ سالگی به خاطر مشکلات قلبی درگذشت و دیگری هنوز زنده است.

پایان حادثه، آغاز فاجعه

مروری بر فاجعه نیروگاه هسته ای چرنوبیل

خطر انفجار سوم از بیخ گوش همه گذشت، ولی خطر بزرگ تری وجود داشت. اگر هسته مذاب مسیر خود را به درون زمین ادامه می داد و به سفره های آب زیر زمینی می رسید، بخش های وسیعی از قاره اروپا غیر قابل سکونت می شدند.

اینجا بود که شجاع ترین معدنچیان جهان وارد کار شدند. آنها تونلی زیر نیروگاه کندند و تمام ذخایر نیتروژن مایع موجود در این کشور را به داخل تونل ها پمپاژ کردند تا زمین را منجمد کنند. بقایای رادیواکتیو حاصل از انفجار هم باید دوباره داخل رآکتور ریخته می شد تا بتوانند روی آن را ببندند.

البته این کار از عهده ربات ها بر نمی آمد، چون ظرف چند ثانیه به خاطر شدت تشعشعات رادیواکتیو محیط از کار می افتادند. بنابراین اجرای این عملیات هم بر عهده سربازها افتاد، سربازانی که نهایتاً ۴۰ ثانیه در این شرایط وحشتناک دوام می آوردند.

دیگر کاری از دست هیچکس بر نمی آمد. فقط باید نیروگاه را به طور کامل می بستند، منطقه را تخلیه می کردند، هزاران کیلومتر مربع زمین اطراف را از آلودگی های هسته ای پاک می کردند و تمامی موجودات زنده اطراف را از بین می بردند که آلودگی به مناطق دیگر منتقل نشود. تازه عواقب زیست محیطی و پیامدهای انسانی به کنار … فاجعه اتمی چرنوبیل اینگونه اتفاق افتاد.