Schwedische Wissenschaftler sind zu dem Schluss gekommen, dass es während des Unfalls im Kernkraftwerk Tschernobyl zu einer schwachen Atomexplosion gekommen ist. Experten analysierten den wahrscheinlichsten Verlauf von Kernreaktionen im Reaktor und simulierten die meteorologischen Bedingungen für die Ausbreitung von Spaltprodukten. "Lenta.ru" erzählt von einem Artikel von Forschern, der in der Zeitschrift Nuclear Technology veröffentlicht wurde.
Der Unfall im Kernkraftwerk Tschernobyl ereignete sich am 26. April 1986. Die Katastrophe bedrohte die weltweite Entwicklung der Atomkraft. Rund um die Station wurde eine 30 Kilometer lange Sperrzone eingerichtet. In der Region Leningrad fielen sogar radioaktive Niederschläge, und in den arktischen Regionen Russlands wurden Cäsiumisotope in erhöhten Konzentrationen in Flechten- und Hirschfleisch gefunden.
Es gibt verschiedene Versionen der Ursachen der Katastrophe. Meist weisen sie auf die falschen Handlungen des Personals des Kernkraftwerks Tschernobyl hin, die zur Entzündung von Wasserstoff und zur Zerstörung des Reaktors führten. Einige Wissenschaftler glauben jedoch, dass es eine echte nukleare Explosion gab.
Hölle kochen
Eine Kernkettenreaktion wird in einem Atomreaktor aufrechterhalten. Der Kern eines schweren Atoms, beispielsweise Uran, kollidiert mit einem Neutron, wird instabil und zerfällt in zwei kleinere Kerne - Zerfallsprodukte. Bei der Spaltung werden Energie und zwei oder drei schnelle freie Neutronen freigesetzt, die wiederum den Zerfall anderer Urankerne im Kernbrennstoff verursachen. Die Anzahl der Zerfälle nimmt somit exponentiell zu, aber die Kettenreaktion im Reaktor wird gesteuert, um eine nukleare Explosion zu verhindern.
In thermischen Kernreaktoren sind schnelle Neutronen nicht zur Anregung schwerer Atome geeignet, daher wird ihre kinetische Energie mithilfe eines Moderators reduziert. Langsame Neutronen, sogenannte thermische Neutronen, verursachen eher den Zerfall der als Brennstoff verwendeten Uran-235-Atome. In solchen Fällen spricht man von einem hohen Querschnitt für die Wechselwirkung von Urankernen mit Neutronen. Thermische Neutronen selbst werden so genannt, weil sie sich im thermodynamischen Gleichgewicht mit der Umwelt befinden.
Das Herzstück des Kernkraftwerks Tschernobyl war der RBMK-1000-Reaktor (ein Hochleistungskanalreaktor mit einer Leistung von 1000 Megawatt). Grundsätzlich handelt es sich um einen Graphitzylinder mit vielen Löchern (Kanälen). Graphit fungiert als Moderator, und Kernbrennstoff wird über die technologischen Kanäle in Brennelemente (Brennstäbe) geladen. Die Brennstäbe bestehen aus Zirkonium, einem Metall mit einem sehr kleinen Neutroneneinfangquerschnitt. Sie lassen Neutronen und Wärme durch, wodurch das Kühlmittel erwärmt wird und das Austreten von Zerfallsprodukten verhindert wird. Brennstäbe können zu Brennelementen (FA) kombiniert werden. Brennelemente sind charakteristisch für heterogene Kernreaktoren, bei denen der Moderator vom Brennstoff getrennt ist.
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RBMK ist ein Einkreisreaktor. Wasser wird als Wärmeträger verwendet, der sich teilweise in Dampf verwandelt. Das Dampf-Wasser-Gemisch tritt in die Abscheider ein, wo der Dampf vom Wasser getrennt und zu den Turbinengeneratoren geleitet wird. Der verbrauchte Dampf wird kondensiert und tritt wieder in den Reaktor ein.
RBMK Reaktorabdeckung
Es gab einen Fehler im Design des RBMK, der bei der Katastrophe im Kernkraftwerk Tschernobyl eine fatale Rolle spielte. Tatsache ist, dass der Abstand zwischen den Kanälen zu groß war und zu viele schnelle Neutronen durch Graphit gehemmt wurden und sich in thermische Neutronen verwandelten. Sie werden vom Wasser gut absorbiert, dort bilden sich jedoch ständig Dampfblasen, die die Absorptionseigenschaften des Wärmeträgers verringern. Dadurch steigt die Reaktivität, das Wasser erwärmt sich noch mehr. Das heißt, RBMK zeichnet sich durch einen ausreichend hohen Dampfreaktivitätskoeffizienten aus, der die Kontrolle über den Verlauf einer Kernreaktion erschwert. Der Reaktor sollte mit zusätzlichen Sicherheitssystemen ausgestattet sein, an denen nur hochqualifiziertes Personal arbeiten sollte.
Brennholz gebrochen
Am 25. April 1986 war im Kernkraftwerk Tschernobyl eine Abschaltung des vierten Kraftwerks für geplante Reparaturen und ein Experiment geplant. Experten des Hydroproject Research Institute schlugen eine Methode zur Notstromversorgung der Pumpen der Station unter Verwendung der kinetischen Energie eines durch Trägheit rotierenden Turbinengenerators vor. Dies würde es auch im Falle eines Stromausfalls ermöglichen, die Zirkulation des Kühlmittels im Kreislauf aufrechtzuerhalten, bis die Notstromversorgung eingeschaltet wird.
Nach dem Plan sollte das Experiment beginnen, wenn die Wärmeleistung des Reaktors auf 700 Megawatt abfiel. Die Leistung wurde um 50 Prozent (1600 Megawatt) reduziert, und der Prozess des Abschaltens des Reaktors wurde auf Anfrage aus Kiew um etwa neun Stunden verschoben. Sobald der Leistungsabfall wieder aufgenommen wurde, fiel er aufgrund fehlerhafter Handlungen des Kernkraftwerkspersonals und einer Xenonvergiftung des Reaktors - der Akkumulation des Xenon-135-Isotops, die die Reaktivität verringert, unerwartet auf fast Null. Um das plötzliche Problem zu lösen, wurden die Notfall-Neutronen absorbierenden Stäbe aus dem RBMK entfernt, aber die Leistung stieg nicht über 200 Megawatt. Trotz des instabilen Betriebs des Reaktors begann das Experiment um 01:23:04 Uhr.
ChNPP-Reaktordiagramm
Die Einführung zusätzlicher Pumpen erhöhte die Belastung des auslaufenden Turbinengenerators, wodurch das in den Reaktorkern eintretende Wasservolumen verringert wurde. Zusammen mit der hohen Dampfreaktivität erhöhte dies schnell die Leistung des Reaktors. Der Versuch, Absorptionsstäbe aufgrund ihres schlechten Designs einzuführen, verschlimmerte die Situation nur. Nur 43 Sekunden nach Beginn des Experiments brach der Reaktor infolge von ein oder zwei starken Explosionen zusammen.
Endet im Wasser
Augenzeugen behaupten, dass das vierte Kraftwerk des Kernkraftwerks durch zwei Explosionen zerstört wurde: Das zweite, das stärkste, ereignete sich wenige Sekunden nach dem ersten. Es wird angenommen, dass der Notfall durch einen Rohrbruch im Kühlsystem verursacht wurde, der durch die schnelle Verdunstung von Wasser verursacht wurde. Wasser oder Dampf reagierten mit dem Zirkonium in den Brennstoffzellen, wodurch sich große Mengen Wasserstoff bildeten und explodierten.
Schwedische Wissenschaftler glauben, dass zwei verschiedene Mechanismen zu den Explosionen geführt haben, von denen einer nuklear war. Erstens erhöhte der hohe Dampfreaktivitätskoeffizient das Volumen des überhitzten Dampfes im Reaktor. Infolgedessen platzte der Reaktor und sein 2000 Tonnen schwerer Deckel flog mehrere zehn Meter hoch. Da die Brennelemente daran befestigt waren, gab es ein primäres Leck von Kernbrennstoff.
Das zerstörte 4. Triebwerk des ChNPP
Zum anderen führte das Notabsenken der Absorberstangen zum sogenannten „Endeffekt“. Bei der Tschernobyl RBMK-1000 bestanden die Stäbe aus zwei Teilen - einem Neutronenabsorber und einem Graphitwasserverdränger. Wenn der Stab in den Reaktorkern eingeführt wird, ersetzt Graphit das Neutronen absorbierende Wasser im unteren Teil der Kanäle, was nur den Dampfreaktivitätskoeffizienten erhöht. Die Anzahl der thermischen Neutronen nimmt zu und die Kettenreaktion wird unkontrollierbar. Eine kleine nukleare Explosion tritt auf. Die Ströme von Spaltprodukten drangen bereits vor der Zerstörung des Reaktors in die Halle ein und gelangten dann - durch das dünne Dach des Aggregats - in die Atmosphäre.
Zum ersten Mal sprachen Experten 1986 über die nukleare Natur der Explosion. Anschließend analysierten Wissenschaftler des Khlopin Radium Institute die Fraktionen von Edelgasen, die in der Cherepovets-Fabrik gewonnen wurden, wo flüssiger Stickstoff und Sauerstoff erzeugt wurden. Cherepovets liegt tausend Kilometer nördlich von Tschernobyl, und am 29. April zog eine radioaktive Wolke über die Stadt. Sowjetische Forscher fanden heraus, dass das Verhältnis der Aktivitäten der 133Xe- und 133mXe-Isotope 44,5 ± 5,5 betrug. Diese Isotope sind kurzlebige Spaltprodukte, was auf eine schwache nukleare Explosion hinweist.
Schwedische Wissenschaftler berechneten, wie viel Xenon vor der Explosion, während der Explosion im Reaktor gebildet wurde und wie sich die Verhältnisse der radioaktiven Isotope bis zu ihrem Niederschlag in Cherepovets änderten. Es stellte sich heraus, dass das in der Anlage beobachtete Verhältnis der Reaktivitäten im Falle einer nuklearen Explosion mit einer Kapazität von 75 Tonnen TNT-Äquivalent auftreten könnte. Nach der Analyse der meteorologischen Bedingungen für den Zeitraum vom 25. April bis 5. Mai 1986 stiegen die Xenonisotope auf eine Höhe von bis zu drei Kilometern, was ihre Vermischung mit dem vor dem Unfall im Reaktor gebildeten Xenon verhinderte.
