[Sweet-Jesus]

Od początku rosyjskiej inwazji na Ukrainę regularnie pojawiają się informacje o niebezpieczeństwie zniszczenia jednej z ukraińskich elektrowni jądrowych. Oczywiście, nie bierze się to znikąd, bo zbrojne przejęcie przez Rosję Czarnobylskiej i Zaporoskiej Elektrowni Jądrowej stały się podłożem do tworzenia propagandowych przekazów medialnych. Należy jednak podkreślić, że informacje o zagrożeniu zniszczeniem reaktorów mają głównie za zadanie fałszywie siać panikę i odwracać uwagę od kluczowych problemów oraz działań strony rosyjskiej. Postanowiliśmy podjąć temat i wytłumaczyć, dlaczego jest bardzo małe ryzyko, że atak terrorystyczny bądź zbrojny spowodują zniszczenia reaktora a tym samym nie spowodują skażenia promieniotwórczego.

Elektrownia jądrowa, tak samo, jak zasilana węglem czy gazem, jest elektrownią cieplną. Oznacza to, że turbogeneratory produkujące energię elektryczną napędzane są gorącą parą wodną pod wysokim ciśnieniem. Różnica pomiędzy elektrowniami polega jedynie na źródle ciepła niezbędnym do produkcji odpowiedniej ilości pary wodnej napędzającej te generatory. W przypadku elektrowni węglowych i gazowych do odparowania wody wykorzystuje się spalanie paliw kopalnych - jest to prosta technologia zbliżona do działania dawnych parowozów. W przypadku elektrowni jądrowych woda podgrzewa się przepływając przez reaktor jądrowy nagrzany na skutek zachodzącej w nim reakcji rozszczepienia.
Aby zagwarantować bezpieczeństwo w reaktorze jądrowym stosuje się dwa obiegi wody. Pierwszy obieg służy do odbierania ciepła bezpośrednio z reaktora i przekazywania go wodzie płynącej w drugim obiegu. Drugi obieg wody służy do produkcji pary wodnej a tym samym do napędzania turbogeneratorów produkujących prąd. Jak więc widać, zarówno w przypadku elektrowni jądrowych jak i elektrowni węglowych, produkcja pary wodnej pod ciśnieniem i produkcja prądu odbywa się w dwóch różnych częściach elektrowni (często są to dwa oddzielne budynki połączone między sobą jedynie rurami z przepływającą parą wodną). Tym samym, jakiekolwiek uszkodzenie budynków odpowiedzialnych za wytwarzanie energii nie spowoduje żadnego zagrożenia dla kotłów węglowych czy dla reaktora jądrowego.

Najczęściej gdy czytamy o „awarii w elektrowni jądrowej” okazuje się że tak naprawdę doszło do niej w budynkach odpowiedzialnych za wytwarzanie energii, które nie różnią się niczym od tych w elektrowni węglowej. Jednocześnie uszkodzenie turbogeneratorów lub sieci przesyłowej skutecznie uniemożliwia produkcję prądu. Sprawia to, że niezależnie od rodzaju elektrowni łatwo można spowodować przerwę w pracy niszcząc infrastrukturę elektryczną. Czy to oznacza że elektrownie jądrowe byłyby bardziej niebezpieczne od innych? Nie. Byłoby to uszkodzenie nie mające żadnego wpływu na reaktor jądrowy.

Warto zatem zastanowić się jakie mogą być faktyczne zagrożenia. Łatwym do wyobrażenia scenariuszem jest samolot uderzający w blok reaktora. Byłoby to na pewno zdarzenie niebezpieczne, lecz głównie dla osób znajdujących się poza budynkiem reaktora. Wszystkie współcześnie używane reaktory w Europie posiadają tzw. obudowę bezpieczeństwa. Jest to nic innego, jak budynek wznoszący się bezpośrednio nad całym reaktorem i niezbędną do jego działania aparaturą. Jest to wielowarstwowa osłona mająca nawet 2,6 metra grubości (tak duża grubość jest w reaktorach EPR, w innych modelach jest cieńsza, lecz nadal niezwykle wytrzymała). Składa się z warstw gęsto zbrojonego wysokogatunkowego betonu oraz litej 3-centymetrowej warstwy stali. Często w celu zwiększenia wytrzymałości, osłona jest dzielona na dwie niezależne warstwy tak, aby uszkodzenie zewnętrznej ściany nie miało żadnego wpływu na ściany wewnętrzne.

O wytrzymałości tego rozwiązania świadczy test przeprowadzony w 1988 przez Sandia National Laboratories. Polegał on na uderzeniu w obudowę bezpieczeństwa myśliwca F-4 Phantom rozpędzonego do prędkości 772 km/h (480 mph). Uderzenie samolotu spowodowało uszkodzenie ściany na głębokość zaledwie 64 mm a przypomnijmy, że ściana osłony bezpieczeństwa ma nawet 2,6 metra, co sprawia że z łatwością wytrzyma uderzenie samolotu pasażerskiego, huragan, uderzenie fali tsunami lub wybuch większości istniejących bomb i pocisków.

A co z wybuchem bomby? Oczywiście, większość bomb jądrowych może spowodować uszkodzenie bądź zniszczenie obudowy bezpieczeństwa. Zwracamy jednak uwagę, że paliwo jądrowe znajdujące się wewnątrz reaktora nie uleganie wówczas wybuchowi. Jest to spowodowane warunkami niezbędnymi do zajścia eksplozji, które występują wyłącznie wewnątrz eksplodującej bomby jądrowej. W przypadku bomby zrzuconej na Hiroszimę przereagowało jedynie 1.5% Uranu znajdującego się wewnątrz bomby. Pozostałe 98.5% uranu nie zdążyło przereagować z powodu fali uderzeniowej powodującej rozproszenie uranu do poziomu zbyt niskiego do zajścia reakcji łańcuchowej.

Broń jądrowa nie jest jednak jedyną rzeczą mogącą uszkodzić budynek reaktora. W wyposażeniu niektórych mocarstw, w tym Rosji, znajdują się pociski stworzone do niszczenia umocnień, mogące przebić nawet kilkanaście metrów betonu. Wówczas o dalszym rozwoju zdarzeń zadecydują elementy znajdujące się w głębi bloku reaktora, jak również fizyczne zasady działania reaktora.

Kluczowym zjawiskiem decydującym o działaniu reaktora jest moderacja neutronów powstających w wyniku reakcji łańcuchowej. Po każdym rozpadzie atomu uranu 235 zostaje wyrzucony 1 do 3 neutronów. Każdy z tych neutronów może spowodować rozpad kolejnego atomu Uranu-235. Jednak neutrony powstające w wyniku reakcji rozpadu posiadają zbyt dużą energię żeby wywołać rozpad. W tym celu musimy zmniejszyć energię neutronu do odpowiednio niskiego poziomu. Do obniżania energii neutronu stosowany jest tzw. moderator, czyli substancja powodująca spowolnienie neutronów do oczekiwanego poziomu.

Reaktory energetyczne wykorzystywane w Unii Europejskiej, Ukrainie jak również większość współcześnie budowanych reaktorów jądrowych stanowią reaktory wodno-ciśnieniowe (PWR i WWER). Charakteryzują się one zastosowaniem wody jako moderatora neutronów dzięki czemu ubytek wody powoduje natychmiastowe zatrzymanie reakcji łańcuchowej. Oznacza to, że jeśli woda znajduje się wewnątrz reaktora to występują warunki umożliwiające zachodzenie reakcji łańcuchowej, zaś jeśli woda wypłynie lub wyparuje, to z reaktora znika moderator a tym samym powstające neutrony nie mogą spowodować kolejnych reakcji rozpadu uranu-235. Jest to rozwiązanie zapobiegające stopieniu rdzenia, w przeciwieństwie do „czarnobylskich” RBMK w których rolę moderatora pełnił grafit znajdujący się w sposób ciągły w reaktorze.

Opisany powyżej proces powoduje, że nawet w przypadku bezpośredniego zniszczenia reaktora niemożliwa jest dalsza reakcja łańcuchowa, a tym samym wyobrażenie o „wybuchu jądrowym” jest całkowicie fałszywe. Dodatkowo reaktor znajduje się wewnątrz zbiornika wykonanego ze stali szlachetnej o grubości 20-30 cm. Jest to zabezpieczenie gwarantujące, że elementy reaktora nie zostaną rozrzucone w wyniku eksplozji.
Należy zaznaczyć, że pociski mogące przebić osłonę reaktora nie stanowią standardowego wyposażenia wojska, będąc zarezerwowane do celów specjalnych. Z tego powodu nie ma możliwości aby w sposób „przypadkowy” doszło do uszkodzenia reaktora przez niezorientowanych żołnierzy a ewentualne ich użycie świadczyć będzie o celowości działań. Można się więc spodziewać, że wszystkie działania mogące zniszczyć reaktor jądrowy miałyby identyczne skutki polityczne, jak użycie broni jądrowej. Pamiętajmy, że zgodnie z art. 56 Protokołów dodatkowych do Konwencji genewskich z 12 sierpnia 1949 r., dotyczących ochrony ofiar międzynarodowych konfliktów zbrojnych (Protokół I) oraz ochrony ofiar nie międzynarodowych konfliktów zbrojnych (Protokół II) "... elektrownie jądrowe, nie mogą być przedmiotem ataków, choćby stanowiły cele wojskowe".[1]

Należy zaznaczyć, że elektrownie jądrowe pozostają niezwykle istotną infrastrukturą. Wojska rosyjskie mogą starać się odciąć od energii tereny na których toczone będą walki, co prawdopodobnie pociągnie za sobą niszczenie stacji transformatorowych w okolicy elektrowni. Również możemy przewidywać, że wojska okupacyjne będą wykorzystywać Zaporoską Elektrownię Jądrową jako osłonę dla swoich wojsk i artylerii. Brzmi to, oczywiście, bardzo groźnie, jednak z uwagi na wyżej opisane powody, jest nieprawdopodobne, by doszło do „drugiego Czarnobyla” – nawet jeśli spowodują uszkodzenie elektrowni uniemożliwiające jej dalszą pracę.

PS. Jedyne wciąż funkcjonujące elektrownie jądrowe nieposiadające wyżej opisanej obudowy bezpieczeństwa zabezpieczającej przed atakiem z zewnątrz znajdują się w Rosji. Mowa tu o Smoleńskiej oraz Kurskiej Elektrowni Jądrowej.

[1] Tekst protokołów powtórzony za portalem Nuclear.pl
Całość dla napro przygotował Mateusz Stecki (Specjalista - Inżynier operator komór gorących reaktora jądrowego MARIA)

#ukraina #wojna #rosja #napromieniowani #energetyka #ciekawostki