csernobili katasztrófa
DESCRIPTION
Csernobili katasztrófa. Tények – képek – adatok (gyűjtemény). 1986. április 26., csernoboili erőmű, 4-es blokk. nagyobb volt a sugárzás, mint a hirosimai és a nagaszaki atombombánál - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
Csernobili katasztrófa
Tények – képek – adatok
(gyűjtemény)
1986. április 26., csernoboili erőmű, 4-es blokk.
nagyobb volt a sugárzás, mint a hirosimai és a nagaszaki atombombánál
Nem indokolatlan atomcsapásról beszélni: a robbanás okozta radioaktív sugárzás több százszorosan haladta meg a Hirosimára és Nagaszakira dobott amerikai atombombák által keltett sugárzásét.
A XX. század legsúlyosabb nukleáris balesetét az erőmű mérnökei idézték elő, akik egy igencsak rosszul sikerült kísérlet során azt próbálták modellezni az ukrajnai Csernobilben, a működő 4-es reaktoron, hogy áramkimaradás esetén a tartalékrendszer képes-e hűteni a blokkot.
A kezelőszemélyzet elveszítette az irányítást a kísérlet felett, és a reaktor vészesen felmelegedett. A reaktormag leolvadt, és a hűtőrendszer vize bejutott az aktív zónába.
Az emiatt bekövetkezett robbanás ledobta a reaktor tetejét, szétszórta az izzó maradványokat és félig romba döntötte az épületet.
Előzmények 1986. 04. 25., péntek
Időpont Esemény Kommentár
01:06 Elkezdik csökkenteni a reaktor teljesítményét.
14:00 Zóna üzemzavari hűtőrendszer kikapcsolása!
14:00 A teherelosztó utasítja az erőművet a további teljesítménycsökkentés elhalasztására.
A blokk teljesítményét 50%-ra állították be, a két gőzturbina-generátor egységből az egyiket leállították. A csökkentett teljesítmény miatt a reaktorban neutronmérgek (erős neutronelnyelő anyagok, pl. xenon-135) kezdenek felhalmozódni. Csökken a reaktor manőverező képessége.
23:10 A teherelosztó engedélyt ad a leállásra, az operátorok csökkenteni kezdik a teljesítményt.
24:00 Műszakváltás Új operátorok érkeznek a vezénylőbe, akik nem készültek fel a kísérletre
VÉGKIFEJLET: 1986. 04. 26., szombat
01:23:44 A reaktor teljesítménye néhány másodperc alatt a névleges érték százszorosára nő.
A teljesítmény megugrása miatt hirtelen nagy mennyiségű gőz szabadul fel.
01:23:45 A fűtőelempálcák felhasadnak.
01:23:49 Az üzemanyagcsatornák (hűtőcsövek) fala felnyílik.
Gőzrobbanás. A reaktorban lévő összes víz pillanatok alatt elpárolog, a gőznyomás szétveti a reaktort és a biológiai védelmet (beton árnyékolást).
Gázrobbanás. A vízgőz a forró grafittal, illetve a reaktor szerkezeti anyagaival reakcióba lépve gyúlékony hidrogént és szén-monoxidot termel. Ezek a gázok a reaktor felnyílása után a levegő oxigénjével elkeveredve berobbannak.
01:24
Grafittűz. A szabaddá vált grafit begyullad és napokig ég.
A Csernobil 4-es blokk a katasztrófa után
Blokk neve Indítás dátuma Leállítás dátuma
Oroszország:
Szentpétervár 1 (950MW) 1974/11/01
Szentpétervár 2 (950MW) 1976/02/11
Szentpétervár 3 (950MW) 1980/06/29
Szentpétervár 4 (950MW) 1981/08/29
Szmolenszk 1 1983/09/30
Szmolenszk 2 1985/07/02
Szmolenszk 3 1990/01/30
Kurszk 1 (700MW) 1977/10/12
Kurszk 2 (700MW) 1979/08/17
Kurszk 3 (950MW) 1984/03/30
Kurszk 4 (950MW) 1986/02/05
Litvánia:
Ignalina 1 (1250MW) 1984/05/01 2004/12/31
Ignalina 2 ( „ ) 1987/08/20
Ukrajna:
Csernobil 1 (700MW) 1978/05/27 1996/11/30
Csernobil 2 (700MW) 1979/05/28 1991/10/11
Csernobil 3 (925MW) 1982/06/08 2000/12/15
Csernobil 4 (1000MW) 1984/03/26 1986/04/26
RBMK típusú reaktorok a FÁK területén
Diagram of an RBMK-1000 of the same type as reactor no. 4 in Chernobyl.
RBMK technológia áttekintése
A reaktor aktív zónája 25*25 cm-es grafit-tömbökből áll, közöttük függőlegesen helyezkednek el a nagy nyomás alatt tartott csövek. Ezek magukba foglalják a fűtőelemeket és a közöttük áramló hűtőközeget. Az aktív zónából víz-gőz keverék lép ki (tehát a reaktor forralóvizes), amit a cseppleválasztóban szeparálnak. Az itt elválaszott gőz kerül a turbinára, majd kondenzáció és előmelegítés után vissza a reaktorba.
Az RBMK rövid reaktorfizikai - technológiai ismertetése
Az RBMK-1000 reaktor lelke egy grafittömbökből felépített álló henger, amely hatalmas méretű: magassága 11,8 m, átmérője 13,8 m. Ezt függőleges irányban szabályos rendben csatornák járják át. 1693 csatornában felfele 81 bar nyomás alatti víz áramlik. A csatornák belsejében 7 m hosszban vannak fűtőelemek, amelyekben a maghasadások energiája hővé alakul, felfűtve és részben elforralva a vizet. Minden csatornához egy-egy vizet hozzávezető és egy-egy gőz-víz keveréket elvezető, bontható cső csatlakozik.
A sok-sok csatornától összegyűjtött gőzt kazándob szerű szeparátorokban leválasztják és a turbinákhoz vezetik. A turbinákban a gőz munkát végez, majd a kondenzátorban lecsapódik. A csapadékvíz a tápvíz rendszeren keresztül a dobok vízterébe kerül. Innen ejtőcsöveken megy a keringtető szivattyúkra, amelyek a reaktor alján újra benyomják a csatornákba.
További 179 csatornában nem fűtőelem van, hanem mozgatható szabályozó
rudak és a reaktor vészleállítására szolgáló biztonságvédelmi rudak. Ha ezek a neutron-elnyelő anyagot tartalmazó rudak mélyebben, vagy teljesen a reaktorba kerülnek, a láncreakció csillapodik és a reaktor által termelt hő csökken, vagy a reaktor leáll. A szabályozó rudakat feljebb húzva a teljesítmény növelhető. A nagy reaktor fizikai szempontból egymáshoz lazán kapcsolódó részekből áll, a szinte külön életet élő részek teljesítményét külön szabályozók hangolják össze és egyenlítik ki.
Az RBMK reaktorok tervezési hibája miatt a szabályozórudak alsó és felső szakasza grafittartalmú.
• A szabályzat szerint álló reaktorban a szabályozórúd D helyzetben van. Üzem közben a C helyzetet foglalja el, amikor is a neutronelnyelő bóracél helyett grafit helyezkedik el az aktív zónában. Most azonban a felszaporodott reaktormérgek miatt az automatika a nem megengedett A magasságig emelte ki a szabályozórudakat. Így a reaktorzónában a szabályozórúd helyét grafit helyett víz foglalta el. Ha ebben az állapotban a teljesítmény csökkentése céljából a rudakat beljebb tolják, a neutronokat gyengén nyelő víz helyét a neutronokat egyáltalán nem fogyasztó grafit foglalja el, tehát átmenetileg a teljesítmény növekedése következik be.
• Erről azonban a reaktoroperátorok nem voltak tájékoztatva, ezért úgy döntöttek, nem veszik figyelembe a szabályozórudak kihúzásának mértékét korlátozó szabályzatot.
• A reaktor ekkor dinamikailag más volt, mint amilyen-nek az operátorok ismerték. További konstrukciós hibának kell tekintenünk azt is, hogy a szabályozó-rudakat mozgató szerkezet kialakítása egyáltalán lehetővé tette a rudak túlzott mértékű kihúzását.
• Diatlov mégis kiadta az utasítást a kísérlet meg-kezdésére. A kivitelezők maguk kívánták irányítani a reaktort a fantáziátlan automatika helyett. A zóna üzemzavari hűtőrendszert - szabálytalanul - már pénteken 14.00 órakor kiiktatták. 26-án hajnalban pedig Diatlov engedélyével kikapcsolták azt az automatikát is, amelyik a hatalmas méretű reaktor teljesítmény-sűrűségének egyenletességét szabályozta.
1986. április 26. szombat hajnali 0:28 óra• : Hogy biztosak legyenek, a megengedett érték fölé növelték a hűtővíz keringetési sebességét. Emiatt a víz lehűlt és
csökkent a reaktorban termelődő gőz mennyisége. Mikor azután az 1,6 GW teljesítményt a tervezett 0,7 GW-ra kezdték csökkenteni, a reaktor pozitív üregtényezője miatt a teljesítmény a vártnál nagyobb mértékben csökkent: 0,03 GW-ra esett vissza. Egy napot kellet volna várni, hogy a felhalmozódott 135I és 135Xe elbomoljon, és elmúljon a xenonmérgezés okozta instabilitás.
• 1:07. Alexej Akinov és Leonid Toptunov, a két operátor a szabályzatra hivatkozva habozott, de Diatlov rájuk parancsolt, hogy a szabályozórudakat még jobban húzzák ki. Így a reaktorteljesítményt 0,2 GW értéken sikerült stabilizálni. (A szabályzat tiltja a reaktor üzemeltetését 0,7 GW hőteljesítmény alatt.) Az alacsony hőteljesítményre gondolva lecsökkentették a hűtővíz keringetésének sebességét.
• 1:22. A számítógép által utolsóként kinyomtatott adat: 0,2 GW. • 1:23. Végre elkezdődött az igazi kísérlet. Az operátor kiiktatja a SCRAM (biztonságvédelmi) automatikát is, ami a
neutronszám gyors növekedése esetén magától leállítaná a reaktort. (Ez a művelet is messzemenően szabálytalan volt. Egy korszerű erőmű esetében ez fizikailag is lehetetlen.) Ezután kikapcsolják a második turbina generátorát is, hiszen a kísérlet célja az volt, hogy áramkimaradás esetén is biztosítsák a reaktor hűtését.
• 1:23:20. Alig telik el 20 másodperc, a turbina gőzfelvételének kiesése miatt a hűtővíz hőmérséklete emelkedik, következésképp a szabályozórudak automatikusan megindulnak lefelé. Ez azonban azt eredményezi, hogy a rudak csatornájában a víz helyét grafit foglalja el (B helyzet), ami a reaktor teljesítményét több százalékkal megnöveli.
• 1:23:40. A pozitív visszacsatolású reaktor hőteljesítménye 20 másodperc alatt 0,20 GW-ról 0,32 GW-ra ugrik. Ezt látva Akimov operátor megnyomja a vészleállás gombját.
• 1:23:43. A hőteljesítmény eléri az 1,4 GW értéket. A reaktor helyenként szuperkritikussá válik prompt neutronokra is, ezáltal szabályozhatatlan lesz. A hirtelen túlhevülés miatt fellépő hőtágulás elgörbíti a szabályozórudak fémcsatornáit, így a süllyedő szabályozórudak félúton elakadnak.
• 1:23:45. A hőteljesítmény már 3 GW. A hűtővíz egyre nagyobb mennyisége forr el. Bekövetkezik, aminek a lehetőségét Tellerék már az ötvenes években megjósolták: pozitív üregtényező miatt a láncreakció az egész reaktorban megszalad.
• 1:23:47. Az egyenlőtlen hőtágulás miatt felnyílnak a fűtőelempálcák. • 1:23:49. A fűtőelemek hődeformálódása eltöri a hűtőközeg csöveit. A hirtelen fejlődött gőz nyomása gőzrobbanást idéz
elő, föltépve a reaktor fedelét. • 1:24:00. A víz 1100 °C felett hidrogéntermelő kémiai reakcióba lép az uránrudakat burkoló cirkónium-ötvözettel. A törések
miatt a víz érintkezésbe kerül a grafittal is, ami szintén éghető szén-monoxid és hidrogén gáz fejlődéséhez vezet: • Zr + 2 H2O = ZrO2 + 2 H2,• C + H2O = CO + H2.•
A gyúlékony H2 és CO a külső levegő oxigénjével érintkezve felrobban. Ez a második, kémiai robbanás lesodorja az épület tetejét is. A grafit a levegőn meggyullad, füstje radioaktivitással szennyezi be az épületet, és annak egyre nagyobb környékét. Valerij Komjencsuk technikus a tető beomlása, Vladimir Sasenok villamosmérnök a robbanás következtében támadt tűz miatt azonnal meghalt. A reaktor belsejében a hőmérséklet elérte a 3000 °C-ot. A hasadási termékek az üzemanyagból az égő grafitba diffundáltak, onnan pedig a levegőbe jutottak: az összes radioaktív nemesgáz (85Kr, 135Xe), továbbá a mozgékony alkálifém-ionoknak (137Cs) és az illékony jódnak (131I) mintegy 20 %-a. A többi nehézkesen diffundáló radioaktív fémeknek (89Sr, 90Sr, 239Pu) csak 4 %-a jut ki a környezetbe. (Sajnos, az állati-emberi szervezet nem tesz különbséget Cs és K között. A Ca-tól azonban megkülönbözteti a Sr-ot: a szervezetbe beépülő Sr/Ca arány a táplálékban mérhető Sr/Ca aránynak csak 20 %-a volt.) A grafittűz 10 napon át égett, ezután sikerült bórozott homokkal és ólommal elfojtani. A bór célja a neutronok elnyelése, az ólom pedig megolvadva a levegőt zárja el a reaktortól. Ezalatt 4 EBq (4·1018 Bq) aktivitás szabadult ki a légkörbe, ami 400-szorosa volt a hirosimai atombomba által a levegőbe juttatott radioaktivitásnak, és megközelítette egy nagy hidrogénbomba kísérleti robbantásakor a légkörbe kerülő aktivitás nagyságát.
Csernobil és a szarkofág
RBMK reaktorcsarnok Ignalina Atomerőmű, Litvánia indult 1987/08/20
A Cs-137 földfelszíni lerakódása Európa területén a csernobili balesetkövetkeztében (De Cort et al., 1998)Forrás:http://www.reak.bme.hu/csernobil/index.htm?konf20
Cézium-137 kihullás Európára 1986. április 26-án
A radioaktív anyagok két nagyobb hullámban jutottak ki a reaktorból. 1)Az első nagyobb kibocsátás közvetlenül a robbanás után volt észlelhető, ebben a szétszóródott üzemanyag, és a nemesgázok domináltak. 2)A második hullámot a baleset utáni 7-10. napokon tapasztalták, amelynek a reaktorban fellépő magas hőmérséklet volt az oka. A 10. napon a reaktorzóna átolvasztotta maga alatt a betont, emiatt más anyagokkal is érintkezhetett. Ennek következtében a zóna hőmérséklete, és ezzel a radioaktív anyagok kibocsátásának mértéke is lecsökkent.
A légkörbe került radioaktív anyagok vagy egyszerűen lesüllyedve, vagy a lehulló csapadékkal együtt kerültek a földfelszínre. A talaj szennyezett-ségét általában a cézium-137 négyzetméterenkénti aktivitásával adják meg, ez az izotóp ugyanis könnyen mérhető és nagy a felezési ideje. Ez alapján a legszennyezetteb területek: az oroszországi Byransk, és a fehérorosz Gomel és Mogilev régiók. Ezekben a körzetekben néhány faluban a cézium-137 aktivitáskoncentrációja az 5000 kBq/m2-t is elérte. (Összehasonlításképp: Portugáliában 0.02 kBq/m2-t mértek a csernobili baleset hatásaként.)
A balesetet követően kezdetben délkeleti szél fújt, azaz a légkörben levő radioaktív izotópok, az ún. "radioaktív felhő" északnyugati irányba indult, ezáltal szennyeződött el Skandinávia, Hollandia, Belgium és Nagy-Britannia. Ezután megfordult a szél iránya, és a felhőt Dél- és Közép-Európa fölé fújta. A radioaktív izotópok koncentrációja azokon a helyeken nőtt meg jelentősen, ahol a felhő átvonulása csapadékkal párosult. Ez történt Ausztriában, Svájcban, Magyarországon az Észak-Dunántúlon, Németország és Skandinávia egyes részein. Ausztriában például egyes vidékeken 30-60 kBq/m2 volt a cézium-137 aktivitáskoncentrációja.
Európa legkevésbé szennyezett országai Spanyolország, Franciaország és Portugália voltak.
Európán kívül Japánban és Észak-Amerikában lehetett a balesettel összefüggő, csekély radioaktivitás-növekedést mérni. A déli féltekén nem lehetett kimutatni a baleset hatását.
Sugárzás mértékéről
A sugárdózis alapegysége az 1 Gy (Gray), ami az a sugárdózis, amelyet 1 kg tömegű anyag elnyel, ha vele állandó intenzitású sugárzás útján 1 J energiát közlünk. (Valamilyen anyagot ért sugárzás mértékét az ún. elnyelt dózissal jellemezzük: ez az adott anyagban elnyelt energia, és a besugárzott tömeg hányadosa. Mértékegysége a J/kg, amit Gray-nek (Gy) nevezünk.
A nukleáris medicina azonban az ún. effektív dózissal számol - mértékegysége 1 Sv (Sievert) - ami a sugárzás fajtájának és a besugárzott terület anyagminőségének függvényében mutatja meg az adott dózis biológiai hatását. A háttérsugárzásból az emberi szervezetet érő effektív dózis évente mintegy 2 mSv (miliSv). (A különböző szervek is másképp reagálnak adott besugárzásra: a csont velőt például jóval kisebb dózis is károsíthatja, mint például a csontfelszínt. Ezt minden szervre egy-egy súlyozó tényező fejezi ki. Az adott szervben az egyenérték dózist és az említett súlyozó tényezőt öszeszorozva, és valamennyi szervre összeadva az effektív dózisegyenértéket kapjuk, amely már képes kifejezni a teljes szervezet várható károsodását. Az effektív dózisegyenérték mértéegysége szintén a J/kg, neve Sievert (Sv). )
A csernobili és a paksi üzemzavar hatása
Csernobil1986. ápr. 26.
Paks2003. ápr. 10-11.
A legmagasabb becsült effektív dózis
200 miliSv (az erőmű dolgozói, katonák stb.)
0,12 mikroSv
A szennyezett területeken élők átlagos effektív dózisa
20-50 miliSv között
0,01-0,02 mikroSv között
A magyar lakosságot élete során érő összes effektív dózis
0,3-0,4 miliSv 0
Magyarországot a radioaktív felhő április 29-én érte el, északkeleti irányból. A felhő elvonulását néhol csapadék is kísérte, emiatt az országon belül is jelentős eltérések voltak tapasztalhatók a szennyezettségben. Hazánkban a legszennyezettebb területek az Észak-Dunántúl, és a főváros környéke. Ezeken a területeken a cézium-137 aktivitáskoncentrációját a talajon a 2-5 kBq/m2 körüli értéknek mérték.
A lakosság sugárterhelését egyrészt a talajra és a növényekre kihullott szennyeződés által okozott külső terhelés, másrészt ugyanezen anyagok táplálékláncba kerülése miatti belső terhelés adta.
(Eleinte a jód-131, később a cézium dominált.) A belégzés miatti belső sugárterhelés igen csekély volt.
A levegőben főként a cézium-134, cézium-137, jód-131, jód-132 radioaktív izotópokat lehetett észlelni.
A felsorolt izotópokat a friss növényekben lehetett kimutatni, majd később az állati ételekben (tej, hús) is.
A csernobili baleset következményeként az átlag magyar lakos várhatóan egész élete során összesen 0.23 mSv külső és 0.09 mSv belső terhelésből származó effektív egyenértékdózist kap. Ez összesen 0.3-0.4 mSv-et jelent. (Összhasonlításként: a természetes sugárzás miatt évente átlagosan 2-3 mSv dózis éri szervezetünket.) Európai viszonylatban ez egyébként a "középmezőnyt jelenti":
Jelenlegi tudásunk szerint tehát Magyarországon nem mutatható ki a csernobili atomerőműbaleset káros egészségügyi hatása.
Hazánkban nem észlelték a daganatos megbetegedések számának a csernobili eredetű sugárterheléssel összefüggő növekedését.
Nem mutatható ki sem a gyermekkori pajzsmirigy-rák, sem a gyermekkori leukémiás megbetege-dések számának emiatti növekedése.
Ezeken az utakon érte sugárzás az embert radioaktív anyagok környezeti kibocsátásából:(1) Külső sugárzás közvetlenül a felhőkből(2) Belső dózis a levegőben található radioaktív anyagok belégzéséből(3) Külső dózis közvetlenül a talajra lerakódott radioaktív anyagokból(4) Belső dózis az elfogyasztott táplálékban lévő radioaktív anyagokból(5) Belső dózis tengeri pára és homok belégzéséből