Reaktor jądrowy to nie jest bomba

- W reaktorach jądrowych z przyczyn czysto fizycznych nie jest możliwy wybuch jądrowy. To nie znaczy, że w takim reaktorze nie może dojść do wybuchu - mówi dr inż. Tomasz Bury

Rozmowa z dr. inż. TOMASZEM BURYM z Katedry Techniki Cieplnej Politechniki Śląskiej w Gliwicach.

Wraz z wybuchem wojny w Ukrainie i zagrożeniem związanym z działaniami wojennymi w pobliżu elektrowni jądrowych pojawił się strach, czym to się może skończyć. Czy elektrownia jądrowa – jak straszą niektórzy – to potencjalna bomba atomowa?
W reaktorach jądrowych z przyczyn czysto fizycznych nie jest możliwy wybuch jądrowy. To nie znaczy, że w takim reaktorze nie może dojść do wybuchu, bo historia pokazała, że takie zdarzenia miały miejsce. Może dojść do wybuchu typu kotłowego, który jest spowodowany wzrostem ciśnienia najczęściej pary wodnej w zamkniętej przestrzeni, co miało miejsce podczas katastrofy w Czarnobylu. Drugi rodzaj wybuchu to wybuch chemiczny.

W tym przypadku wodór, który powstaje w reakcji pary wodnej z materiałem koszulek paliwowych, zostaje uwolniony do przestrzeni, w której znajduje się powietrze, czyli również tlen. Taki scenariusz to był drugi wybuch w Czarnobylu (chociaż tutaj głównym źródłem wodoru była reakcja pary wodnej z grafitem), albo awaria, z którą mieliśmy do czynienia w elektrowni Fukushima. Trzeba jednak pamiętać, że tego typu sytuacja jest najgorszym scenariuszem, jeżeli chodzi o wodne reaktory jądrowe i nie ma on nic wspólnego z wybuchem jądrowym. W reaktorach, które pracują w Ukrainie, nie może do niego dojść, bo jeżeli w obiegu zamkniętym chłodzenia pojawi się para wodna, to reakcja rozszczepienia natychmiast zacznie zamierać.

Każda działalność człowieka rodzi pewne zagrożenia i tak samo jest z energetyką jądrową. To, co możemy zrobić, to zdawać sobie sprawę, że takie zagrożenia istnieją, i zrobić wszystko, żeby nie doszło do żadnych awarii, a zwłaszcza tych najgroźniejszych związanych z uszkodzeniem rdzenia i emisją promieniowania do otoczenia. Natomiast nie można tego demonizować i porównywać reaktora jądrowego do bomby jądrowej.

 Zacznijmy od Czarnobyla, który został zajęty przez Rosjan już w pierwszych dniach wojny. Jakie zagrożenie w przypadku działań wojennych może stanowić?
Zagrożeniem jest to, co znajduje się pod sarkofagiem, czyli pozostałości zniszczonego przez dwa wspomniane wybuchy reaktora nr 4. Uszkodzenie tego sarkofagu mogłoby skutkować uwolnieniem jakiejś radioaktywności do otoczenia. Trudno oszacować, jakie byłoby potencjalne zagrożenie z tego tytułu, bo nikt dokładnie nie wie, co tam się znajduje i ile promieniotwórczości zostało wcześniej uwolnionej podczas jego katastrofy. Z całą pewnością można jednak powiedzieć, że nawet gdyby doszło do jakiegoś rozszczelnienia, to skażenie byłoby mniejsze niż po katastrofie w 1986 r.

 Czy łatwo uszkodzić ten sarkofag?
Tak naprawdę to szczątki reaktora znajdują się pod dwoma sarkofagami. Pierwszy, który został wybudowany kilka lat po katastrofie, dość szybko okazał się nieszczelny. Dlatego następnie wykonany został drugi sarkofag, który został niejako nasunięty na pierwszy. Obydwie te struktury są wykonane ze zbrojonego betonu. Żeby uszkodzić taką konstrukcję, nie wystarczyłby przypadkowy czy nawet kierowany ostrzał z działa, np. czołgowego. To raczej musiałyby być pociski o znacznie większej sile rażenia, nie pierwsza lepsza salwa artyleryjska.

 W ostatnich dniach pojawiły się informacje o tym, że Czarnobyl został odcięty od dostaw prądu. Czym to może skutkować?
To wiąże się z drugim potencjalnym zagrożeniem, jakie mogą stanowić pojemniki ze zużytym paliwem jądrowym. Te zestawy paliwowe są przechowywane w basenach z wodą. Takie wypalone paliwo ciągle emituje ciepło, które pochodzi z rozpadu promieniotwórczego, więc zbiorniki wymagają chłodzenia w tej wodzie oraz kondycjonowania jej składu chemicznego. Do tego potrzebna jest energia elektryczna. Jej brak oznacza, że przechowalniki utraciły możliwość wymuszonego chłodzenia. Po katastrofie w Fukushimie elektrownie i instalacje jądrowe zostały poddane tzw. stress testom, obejmującym między innymi sytuację utraty zasilania energią elektryczną.

W ramach tych testów wykonano także obliczenia dotyczące przechowalników wykonanego paliwa w Czarnobylu, które stwierdzają, że w przypadku utraty zasilania i wymuszonego chłodzenia temperatura wody w basenach wzrośnie prawdopodobnie do 70-75 st. C. Natomiast nie powinno to skutkować odparowaniem dużej ilości wody ani uwolnieniem promieniotwórczości do otoczenia. To oznacza, że utrata zasilania nie powinna skutkować żadnymi poważnymi konsekwencjami radiologicznymi. Chyba że doszłoby do fizycznego uszkodzenia tych zbiorników w wyniku ostrzału lub innych działań.

 W jaki sposób są chronione te zbiorniki?
Zwykle są one umiejscowione tuż przy obudowie bezpieczeństwa, czyli po sąsiedzku z reaktorem. Jednak w Czarnobylu, z uwagi na wielkość zakładu, gdzie pracowały cztery reaktory, wybudowano jeden duży, oddzielny centralny magazyn przechowywania zużytego paliwa. To oczywiście również budowla, która jest odpowiednio zabezpieczona, wykonana z żelbetu, więc także niełatwo ją uszkodzić. Natomiast gdyby już doszło do uszkodzenia tych zbiorników, to skutkiem byłaby utrata wody w basenach i odsłonięcie elementów paliwowych.

W takiej sytuacji w bezpośrednim sąsiedztwie tych basenów doszłoby do wzrostu promieniowania, które stałoby się niebezpieczne dla pracowników. Oprócz tego na skutek utraty chłodzenia mogłoby również dojść do pewnej degradacji zespołów paliwowych, czego skutkiem byłoby uwolnienie izotopów promieniotwórczych w formie gazowej lub w formie aerozolu, które są zdolne do rozprzestrzeniania się wraz z powietrzem. To oznaczałoby skażenie radioaktywne, choć nie na taką skalę jak w czasie katastrofy w 1986 r. Trzeba pamiętać, że promieniotwórczość zużytych zespołów paliwowych oraz wydzielanie ciepła z czasem słabnie. Dlatego prawdopodobnie duża część tych zespołów paliwowych nawet

w warunkach utraty chłodzenia wodnego mogłaby być skutecznie schłodzona powietrzem. W przypadku Czarnobyla trzeba pamiętać jeszcze o problemach związanych z wyczerpaniem pracującej tam załogi i brakiem łączności. Jeden z ostatnich komunikatów Międzynarodowej Agencji Energii Atomowej w Wiedniu zwracał uwagę na brak możliwości wymiany uwięzionej tam załogi. Ludzie, którzy sprawują tam kontrolę i nadzór nad wszystkimi instalacjami, m.in. tymi odpowiedzialnymi za chłodzenie, są u kresu wyczerpania. Na dodatek w efekcie odcięcia komunikacji z MAEA w Wiedniu pracownicy elektrowni w Czarnobylu nie mają należytego wsparcia co do procedur postępowania. Natomiast według sobotnich i niedzielnych komunikatów MAEA, w Czarnobylu przywrócono zasilanie.

Oprócz zamkniętej elektrowni w Czarnobylu w Ukrainie funkcjonują również czynne elektrownie jądrowe.
Chodzi o cztery elektrownie jądrowe – Zaporoską, Południowoukraińską, Chmielnicką i Rówieńską. Łącznie to 15 działających reaktorów jądrowych i dwa w budowie. Reaktory w Czarnobylu to były reaktory wodno-grafitowe, natomiast w przypadku pracujących elektrowni mamy do czynienia ze znacznie bezpieczniejszymi konstrukcjami, czyli reaktorami wodnymi ciśnieniowymi, w których nie mogłoby dojść do takiej katastrofy, jak w Czarnobylu.

(O zagrożeniach wojennych dla działających atomowych elektrowni ukraińskich dr inż. Tomasz Bury będzie mówił w kolejnym wydaniu „Górniczej”.)