Strona 21

28 marca 1979 r. a więc niemal dokładnie 7 lat przed katastrofą w Czarnobylu, doszło do częściowego stopienia rdzenia reaktora TMI-2. Elektrownia była wyposażona w dwa bloki energetyczne z reaktorami typu PWR (Pressurized Water Reactor - reaktor wodny ciśnieniowy) - lekkowodnymi, ciśnieniowymi, posiadającymi dwa obiegi robocze (pierwotny i wtórny) i pełną obudowę bezpieczeństwa. Co ciekawe, do awarii doszło 12 dni po premierze słynnego filmu "Chiński syndrom", opowiadającym o możliwości awarii w elektrowni jądrowej, zniszczenia reaktora i jego wtopienia w grunt, łącznie z przeniknięciem całej kuli ziemskiej na wylot (sic!). Wypadek, odpowiednio podgrzewany przez media, budził więc zrozumiałe emocje i powszechny strach. Przyczyną awarii, którą sklasyfikowano jako 5 stopień w skali INES, były wady konstrukcyjne układów elektrowni i błędy operatorów.

Pierwszym wydarzeniem, które zapoczatkowało awarię ok. 4.00 rano, było przypadkowe zalanie wodą układu pneumatycznego, kontrolującego pracę pomp wtórnego obiegu wody w drugim bloku energetycznym. W wyniku zatrzymania pracy pomp gwałtownie zmalało przekazywanie ciepła z obiegu pierwotnego do wtórnego, co pociagnęło za sobą spowolnienie wytwarzania pary i zatrzymanie turbogeneratora. Nastąpił gwałtowny wzrost temperatury i ciśnienia w obiegu pierwotnym. Uruchomiona została procedura SCRAM (awaryjnego wygaszenia reaktora), w wyniku której została zatrzymana reakcja łańcuchowa, ale rdzeń nadal produkował tzw. ciepło powyłączeniowe, które nie mogło być odprowadzone z powodu zatrzymania cyrkulacji w obiegu wtórnym. Automatycznie uruchomione zostały pompy awaryjnego systemu chłodzenia (UACR) i pompy pomocniczego układu zasilania w wodę wytwornicy pary w obiegu wtórnym. Zawory na rurociagach tych ostatnich nieszczęśliwym zbiegiem okoliczności były zamknięte tydzień wcześniej, podczas prac konserwacyjnych. Natomiast wskaźnik, który miał informować o tym operatorów był na pulpicie... zakryty samoprzylepną karteczką i nikt nie zwrócił uwagi na to co pokazuje. Operatorzy byli przekonani, że zawory są otwarte tak jak to było zawsze, ale tak jednak nie było i pracujące pompy nie dostarczały wody do wytwornicy pary, przez co nie mozna było odprowadzić ciepła z obiegu pierwotnego.

W wyniku wzrostu temperatury i ciśnienia w obiegu pierwotnym otworzył się automatyczny zawór zrzutowy na szczycie stabilizatora ciśnienia, którego zadaniem było upuszczenie nadmiaru pary, aby zapobiec rozerwaniu rurociągów. Z powodu jego wady konstrukcyjnej nie zatrzasnął się on jednak z powrotem, choć do sterowni został przekazany sygnał, że zawór został zamknięty. Operatorzy byli nieświadomi, że przez wciąż otwarty zawór zrzutowy cały czas ucieka z obiegu pierwotnego chłodziwo. Zaczęło się ono skraplać i wypełniać zbiornik chłodzący skropliny. Operatorzy odbierali sygnały z czujników w stabilizatorze ciśnienia, że jest on coraz bardziej wypełniony wodą. Starając się nie dopuścić do tego by przepełnić obieg pierwotny i by nie zanikła wymagana do pracy stabilizatora objętość pary (stanowiąca niejako buforową przestrzeń w obiegu pierwotnym), postanowili zmniejszyć napływ wody do reaktora. Zatrzymali więc pompy awaryjnego układu chłodzenia. Wskaźnik poziomu wody w stabilizatorze ciśnienia "zwariował", gdyż w wyniku otwartego zaworu zrzutowego woda (w postaci pary) uciekała w szybkim tempie, a operatorzy widzieli, że poziom wody w obiegu nadal wzrasta. Operatorzy włączyli więc system... usuwający nadmiar wody z obiegu, tym samym przyspieszając jego osuszanie. Wreszcie zorientowali się, że zawory pomp pomocniczego układu zasilania w wodę wytwornicy pary są zamknięte i po ich otwarciu i przywróceniu cyrkulacji w obiegu wtórnym, z obiegu pierwotnego można było odbierać ciepło, a poziom wody w stabilizatorze ciśnienia zaczął opadać. Niestety, nadal nikt nie zorientował się, że otwarty jest zawór zrzutowy, co doprowadziło do dalszego spadku ciśnienia i wrzenia chłodziwa w obiegu pierwotnym. Powstanie pęcherzyków pary spowodowało wpadnięcie pomp cyrkulacyjnych w wibracje grożące ich zniszczeniam, wobec czego operatorzy wyłączyli je, pozostawiając obieg chłodziwa na zasadzie konwekcyjnej. Pęcherz pary wypełnił zbiornik chłodzący skropliny, w wyniku czego uległ on uszkodzeniu i radioaktywna woda zaczęła się wylewać w budynku hali reaktora. Wywołało to alarm radiacyjny. Woda w reaktorze zaczęła odparowywać jeszcze szybciej, para nadal uciekała przez otwarty zawór zrzutowy, w wyniku czego odsłonięta została górna część rdzenia. Para wypełniająca przestrzenie pomiedzy prętami paliwowymi wzmagała intensywność reakcji łańcuchowej, wytwarzało się coraz więcej ciepła, którego nie można było odprowadzić. W wyniku reakcji pary wodnej z cyrkonowymi koszulkami prętów paliwowych, a także wysokiej temperatury doszło do rozłożenia jej na tlen i wodór. Odsłonięte pręty paliwowe zaczęły się topić, zniszczeniu uległy cyrkonowe koszulki, woda zetknęła się bezpośrednio z paliwem, przez co została jeszcze silniej skażona.

O 6.00 rano pracę podjęła nowa zmiana, która zauważyła, że temperatura w reaktorze jest zbyt wysoka. Otwarto zawór bezpieczeństwa i zamknięto dodatkowy zawór odcinający, co spowodowało obejście uszkodzonego zaworu zrzutowego i uszczelnienie obiegu pierwotnego, ale do tego czasu do budynku reaktora wyciekły już duże ilości silnie radioaktywnej wody. Doszło również do eksplozji nagromadzonego wewnątrz budynku wodoru, co wywołało obawy, ze obudowa bezpieczeństwa może ulec zniszczeniu. O 7.00 ogłoszono alarm w elektrowni, o 7.24 stan zagrożenia. W niedalekim Harrisburgu, stolicy Pensylwanii, o 9:00 poinformowano o kryzysie przez radio. Doszło do publikacji szeregu zniekształconych informacji i powstania atmosfery paniki. Ludzie zaczęli masowo opuszczać okolicę elektrowni.

Ok. 20.00 pracę podjęły główne pompy obiegu wtórnego, temperatura reaktora zaczęła się obniżać. Ok. 1/3 rdzenia uległo stopieniu, a reszta powaznemu uszkodzeniu, zniszczone fragmenty prętów paliwowych opadły na dno zbiornika reaktora. Do środowiska wydostała się niewielka ilość promieniotwórczych pierwiastków, w tym jodu-131, kryptonu i ksenonu. W ciągu kilku dni usunięto wodór z wnętrza zbiornika reaktora. Pocieszające było to, że obudowa bezpieczeństwa reaktora spełniła swoje zadanie i uszkodzony rdzeń pozostał w całości w jej wnętrzu. Nikt również nie zginął, ani nie został poważniej napromieniowany. Wypadek jednak zahamował budowę nowych elektrowni jądrowych w USA.

Już w 1957 roku w ZSRR doszło do poważnej awarii nuklearnej. Oficjalnie, w wyniku katastrofy zmarło ponad 200 osób, a blisko pół miliona zostało narażonych na działanie promieniowania. Podobnie jak w wypadku katastrofy w Czarnobylu, sowieckie władze chciały ukryć prawdę o wydarzeniach z regionu Czelabińska. Rosjanie przyznali się do katastrofy kysztymskiej dopiero w 1992 roku.
1 maja 1960 roku amerykański samolot rozpoznania U-2 wystartował z Peszawaru w Pakistanie i skierował się w przestrzeń powietrzną ZSRR. Znajdujący się za jego sterami Francis Gary Powers miał za zadanie sfotografować sowiecki kompleks chemiczny Majak, a po wykonaniu misji wylądować w Finlandii.
Pilot znalazł się jednak w śmiertelnej pułapce. W okolicach Swierdłowska dosięgły go rakiety ziemia-powietrze D-75 Dźwina. Jego maszyna została zestrzelona, a on sam dostał się do niewoli. Komuniści oskarżyli go o szpiegostwo, a następnie skazali na trzy lata więzienia i siedem lat ciężkich robót. Po dwóch latach Powers zdołał wrócić do wolnego świata – w Poczdamie wymieniono go za agenta KGB pułkownika Williama Fishera.
Jakie sekrety skrywał Majak, na zdjęciach którego tak zależało Amerykanom?

Tajemnica Uralu
Majak (mаяк ros. latarnia morska) do 1992 roku pozostawał tajnym obiektem badawczym oznaczanym jako: Czelabińsk-40, Czelabińsk-65 oraz Oziorsk-817. Próżno było szukać tego miejsca na mapach. Sam kompleks znajduje się 15 km na wschód od Kysztymy, 70 km na północ od Czelabińska, a najbliżej położone miasto to Oziorsk. W czasach ZSRR stanowił największy kombinat chemiczny produkujący materiały rozszczepialne do sowieckiej broni nuklearnej.
Na jego terenie do dzisiaj znajdują się reaktory atomowe, zakłady przetwórcze oraz miejsca składowania odpadów radioaktywnych. W przeszłości doszło tam do wielkich katastrof ekologicznych związanych z niekontrolowanymi uwolnieniami radiacji.
Początek budowy kompleksu chemicznego datuje się na rok 1945. Do pracy wykorzystano tysiące więźniów z różnych obozów i gułagów, których w tamtych czasach w ZSRR nie brakowało. Prace posuwały się jednak bardzo powoli ze względu na koszmarne warunki tam panujące. Zakłady rozmieszczone są na powierzchni około 90 tyś. km2. W czasie swej świetności zatrudniały około 17 tys. osób. Wszyscy pracownicy zamieszkiwali zamknięte miasto.
W Majaku wybudowano pierwszy reaktor jądrowy w ZSRR. Został on uruchomiony 19 czerwca 1948 roku. Niedługo później z całego dostępnego komunistom uranu wyprodukowano w nim pierwszą sowiecką bombę atomową, którą zdetonowano 29 sierpnia 1949 roku na poligonie w Semipałatyńsku. Reaktor został ostatecznie wyłączony w 1987 roku.
Oprócz reaktorów w kompleksie znajdują się jeszcze zakłady przetwórcze. Zajmują się one przetwarzaniem i wzbogacaniem izotopów na cele militarne, a od 1976 roku również na cele cywilne, czyli na przykład jako paliwo do lodołamaczy. W wyniku prowadzonych procesów technologicznych w Majaku uzyskuje się średnio z 1 tony paliwa: 50 m3 odpadów wysokoaktywnych, 150 m3 odpadów średnioaktywnych oraz 2 tys. m3 odpadów niskoaktywnych.
Na terenie kompleksu istniało również pięć zakładów do produkcji zestawów paliwowych dla reaktorów z paliwa typu MOX (wytworzone z dwutlenku plutonu i dwutlenku uranu). Dwa z nich zostały zamknięte, dwa działają do dzisiaj, a piąty nigdy nie został dokończony.
Składowisko odpadów
Procesy technologiczne – szczególnie wykorzystywane przy zastosowaniach wojskowych i przetwórczych – skutkowały powstaniem ogromnej ilości odpadów radioaktywnych. Odpady te dzielimy na ciekłe oraz stałe, natomiast w poszczególnych stanach skupienia na: niskoaktywne, średnioaktywne i wysokoaktywne.
Odpady ciekłe – w latach od 1949 do 1951 wszystkie płynne odpady były wlewane bezpośrednio do pobliskiej rzeki o nazwie Tecza. Jej woda poprzez Iset, Toboł, Irtysz i Ob wpada do Morza Karskiego. System rzeczny ma łącznie długość około 1000 km.
W momencie, w którym stwierdzono, że wylewanie odpadów do rzeki spowodowało skażenie tak olbrzymiego obszaru, zaczęto pompować odpady do pobliskiego jeziora Karaczaj. Aby uniknąć dalszego zanieczyszczania wód, postanowiono o budowie systemu specjalnych zbiorników i tam. W 1953 roku wybudowano tymczasowe składowisko odpadów. Są one do dzisiaj magazynowane w kontenerach różnych konstrukcji, zarówno metalowych, jak i betonowych. Systematycznie podlegają one procesowi zeszkliwienia.
Pierwszy zbiornik został utworzony w 1951 roku poprzez zbudowanie tamy poniżej jeziora Kyzyłtasz. Dalsze zbiorniki rezerwowe powstały na podobnej zasadzie w latach 1956, 1963 i 1964. Napawa grozą fakt, że od kilku lat poziom wody w Teczy ciągle się podnosi, bowiem w przypadku powodzi możemy mieć do czynienia z katastrofą ekologiczną na niespotykaną dotąd skalę.
Widok z
Pod koniec roku 1951 zaczęto pompować wszystkie odpady (łącznie z wysokoaktywnymi) do zbiornika nr 9 – czyli do jeziora Karaczaj. Praktyka ta trwała do końca 1953 roku, od kiedy to odpady o wysokiej aktywności zaczęto magazynować w tymczasowym składowisku na terenie kombinatu. Od tego czasu do jeziora wylewane był już tylko odpady średnioaktywne.
Przez wieloletnie wlewanie odpadów radioaktywnych do zbiornika doszło do zanieczyszczenia wód gruntowych. Znajdują się ona na obszarze około 10 km2 o kształcie przypominającym soczewkę i głębokości do 100 m. Jednocześnie wraz z wodami gruntowymi zanieczyszczenie radioaktywne przeniosło się na północ i północny wschód – w kierunku zbiorników nr 2 i nr 3 oraz rzeki Mishelyak.
Jezioro Stare Błoto, które leży w odległości 5 km na północ od jeziora Karaczaj, powstało poprzez usypanie tamy ziemnej. Ma pojemność 35 tys. m3 i powierzchnię 0,17 km2. Do niego były wylewane odpady radioaktywne o średniej aktywności. Jego skażenie w roku 1990 wynosiło 4000 TBq (terabekereli).
Odpady stałe – w Majaku wyprodukowano około 500 tys. ton stałych odpadów radioaktywnych. Składa się na to ok. 25 tys. ton odpadów wysokoaktywnych, 300 tys. ton odpadów średnioaktywnych i 150 tys. ton odpadów niskoaktywnych. Obecnie ich produkcja zmniejszyła się i wynosi około 2,5 tony na rok. Odpady składowane są w 24 różnych podziemnych sedymentach, a ich radioaktywność wynosi 481 000 terabekereli. Oprócz tego odpady radioaktywne stałe są spalane w 203 specjalnych rowach, a pozostałości pokrywane warstwą gliny. Rowy znajdują się w 30 miejscach specjalnego przeznaczenia.
Niekontrolowane uwolnienia radiacji
Na terenie kompleksu Majak przez lata działalności dochodziło do szeregu niekontrolowanych uwolnień radiacji. Przyczynami były: niewiedza, głupota ludzka, niedbalstwo, zaniechania, a także usterki techniczne.
W latach od 1948 do 1951 odpady radioaktywne były wlewane bezpośrednio do Teczy. Wprawdzie rzeka zasilana jest nimi w dalszym ciągu, lecz w tamtym okresie pompowano do niej również odpady wysokoaktywne. Ze względu na utajnienie projektu ludność cywilna nie była informowana o skażeniach. Nie prowadzono działań zapobiegawczych. Mieszkańcy osad znajdujących się poniżej kompleksu wykorzystywali więc wodę rzek w celach spożywczych i sanitarnych. Następstwa były katastrofalne. Znać o sobie dawał przewlekły syndrom popromienny: wzrastała zachorowalność na nowotwory, skracała się średnia długość życia, spadała jego jakość – pojawiły się mutacje genetyczne, rodziły się dzieci zniekształcone, dysfunkcyjne, oligofreniczne.

Katastrofa kysztymska
Największe uwolnienie odpadów to tak zwana katastrofa kysztymska z 1957 roku. Samo miasto Kysztym ma z nią niewiele wspólnego, znajduje się jednak najbliżej kompleksu Majak – i z tego powodu trafiło ono do mediów (przypomnijmy, że w ówczesnych realiach zakłady były ściśle tajnym obiektem, który nie figurował na mapach). Bliżej jest jeszcze Oziorsk – wówczas miasto zamknięte, zamieszkane w większości przez pracowników kombinatu.
Rosja oficjalnie przyznała się do katastrofy dopiero w 1992 roku, już po rozpadzie ZSRR. Wiedzę o katastrofie (oprócz osób uprawnionych) posiadali chociażby pracownicy służby zdrowia i biolodzy. Zauważali oni wprawdzie wzrost zachorowań na nowotwory i inne syndromy świadczącego napromieniowaniu, lecz bali się mówić o tym głośno, lub byli zobowiązywani do milczenia.
Jak doszło do tragedii? Od kiedy odpady wysokoaktywne przestały być wlewane do Teczy, zaczęto składować je w różnorakich pojemnikach o konstrukcji stalowej. Umieszczano je pod ziemią, na głębokości około 8 metrów w specjalnie przygotowanych bunkrach, które miały pojemność 300 m3. Mogło się ich tam pomieścić nawet do 20. Bunkier miał betonowe ściany grubości 1,5 metra i takiej samej grubości pokrywę.

29 września 1957 roku o godzinie 16:20 doszło do eksplozji z siłą 75 ton trotylu - betonowa pokrywa zbiornika została odrzucona na odległość ponad 25 metrów.
Bezpośrednią przyczyną wybuchu okazała się awaria systemu chłodzenia. Urządzenia pomiarowe po czterech latach pracy w takim środowisku nadawały się do wymiany. Ich odczyty były błędne. Poza tym doszło do wyparowania czynnika chłodzącego: w jednym z sedymentów pękła rura systemu chłodzenia, co spowodowało wyparowanie chłodziwa. Od tej pory chłodzenie sedymentów przeszło na reżim periodyczny, który okazał się nieefektywny. Temperatura w bunkrze – w wyniku samonagrzewania się odpadów – wzrastała stopniowo do wartości 350 stopni Celsjusza, co ostatecznie doprowadziło do katastrofy. Eksplozja nie miała bynajmniej charakteru nuklearnej. Przypominała raczej detonację tzw. „brudnej bomby atomowej”.
Tragiczne konsekwencje
Następstwa należy rozpatrywać na kilku płaszczyznach:
Obszar – w wyniku eksplozji doszło do uwolnienia nukleoidów do atmosfery. Większość (prawie 90% opadu) wylądowała w okolicy zbiorników. Skażone zostały regiony: Czelabiński, Swierdłowski i Tiumeński. To łącznie obszar o powierzchni około 23 tys. km2. Skażony region zwany jest w nomenklaturze fachowej jako Wschodnio-Uralski Szlak Radioaktywny.

Ludność – skażony obszar zamieszkiwała w tym czasie populacja około 270 tys. osób. Po eksplozji szpitale w Czelabińsku zapełniły się chorymi na zespół pop

Diabelski rdzeń – kryptonim nadany 6,2 kg podkrytycznej masie plutonu Pu-239 o kształcie kuli, która była używana do eksperymentów w Los Alamos National Laboratory w latach 1945–1946. Nazwa została nadana przez pracowników laboratorium po dwóch niezależnych incydentach związanych z doprowadzaniem rdzenia do masy bliskiej krytycznej, w wyniku których zmarło dwóch naukowców: Harry Daghlian (incydent z 21 sierpnia 1945) oraz Louis Slotin (incydent z 21 maja 1946).

Harry Daghlian

21 sierpnia 1945 roku postanowiono zbadać, czy faktycznie rdzeń ma masę bliską krytycznej. W tym celu potrzebny był reflektor neutronów, czyli materiał, który odbije do wnętrza rdzenia neutrony wyrzucane na zewnątrz kuli. Takie właściwości ma m.in. węglik wolframu. W laboratorium pracował tego dnia fizyk Harry Daghlian, któremu towarzyszył tylko jeden strażnik. Daghlian układał wokół plutonowego rdzenia węglikowe bloczki, ustawiając je tak, by jak najskuteczniej odbijały neutrony.

Cała procedura kontrolowana była przy pomocy licznika neutronów – im lepsze ułożenie bloczków, tym skuteczniejszy reflektor i tym bliższy reakcji łańcuchowej pluton, a więc tym silniejsze promieniowanie. Daghlian kończył już swoją układankę i ustawiał ostatni z bloczków, gdy licznik zaalarmował go, że spowoduje to inicjację reakcji. Fizyk zatrzymał gwałtownie rękę, ale ostatni bloczek wypadł mu z dłoni i spadł na rdzeń.

Daghlian zareagował błyskawicznie, próbując zrzucić na podłogę upuszczony węglik wolframu, ale nie zdołał tego zrobić. Rozrzucił więc ułożoną konstrukcję, powodując przerwanie rozpoczynającej się reakcji.
Te kilka sekund wystarczyły jednak, by otrzymał ogromną dawkę promieniowania ocenianą na 300-500 remów. Nie znamy bezpośredniej reakcji jego organizmu tuż po napromieniowaniu, ale wkrótce po umieszczeniu w szpitalu zapadł w śpiączkę i zmarł 25 dni po wypadku na skutek choroby popromiennej.

Louis Slotin

W Los Alamos, Louis Slotin odpowiadał za prowadzenie szacunków mas krytycznych, najpierw w ramach projektów Otto Frischa, gdzie stosowany był izotop uranu, a później na rdzeniach Pu-239. Większość z przeprowadzanych badań opierała się na eksperymentalnym doprowadzaniu stopniowo coraz większych mas materiałów rozszczepialnych do poziomów bliskich krytyczności.
21 maja 1946 roku Slotin oraz kilku innych badaczy brało udział w kolejnym eksperymencie na rdzeniu pierwotnie przeznaczonym do wykorzystania w trzeciej bombie atomowej do zrzucenia nad Japonią, który zaledwie dziewięć miesięcy wcześniej uległ niekontrolowanej reakcji łańcuchowej i przyczynił do śmierci innego fizyka, Harry'ego Daghliana. Podczas prac Slotin używał śrubokrętu do podważania dwóch połówek berylowej pokrywy, służącej jako reflektor neutronów. W pewnym momencie śrubokręt wysunął się, a pokrywa się zamknęła. Doszło do gwałtownej reakcji łańcuchowej i emisji dużej dawki promieniowania jonizującego gamma i neutronowego, czemu, według świadków, towarzyszyła błękitna poświata zjonizowanego powietrza oraz fala ciepła. Slotin natychmiast złapał lewą ręką jedną z półkul pokrywy i odrzucił ją na bok, zapobiegając znacznie tragiczniejszemu rozwojowi wydarzeń i ratując życie kolegów w laboratorium. Sam, jako znajdujący się najbliżej, otrzymał śmiertelną dawkę szacowaną na 21 Sv promieniowania gamma i neutronowego. Slotin chwilę po zdarzeniu odczuwał kwaśny smak w ustach oraz piekący ból w lewej ręce, spowodowany olbrzymią dawką promieniowania przyjętą w krótkim czasie.
Zaraz po opuszczeniu laboratorium zaczął gwałtownie wymiotować; został niezwłocznie przewieziony do szpitala, ale według świadków, od samego początku zdawał sobie sprawę z powagi sytuacji, i od razu pożegnał się z kolegami. Zmarł w szpitalu 9 dni później.
Pozostali uczestnicy eksperymentu, prawdopodobnie dzięki szybkiej reakcji Slotina, nie odnieśli poważnego uszczerbku na zdrowiu.
Po wypadku wstrzymano wszelkie ręczne eksperymenty przeprowadzane bezpośrednio na materiałach rozszczepialnych w Los Alamos.