Wróć do informacji o e-podręczniku Wydrukuj Pobierz materiał do PDF Pobierz materiał do EPUB Pobierz materiał do MOBI Zaloguj się, aby dodać do ulubionych Zaloguj się, aby skopiować i edytować materiał Zaloguj się, aby udostępnić materiał Zaloguj się, aby dodać całą stronę do teczki
bg‑yellow

Na czym polega reakcja jądrowa?

Pierwszą reakcję jądrową skutecznie przeprowadził Ernest Rutherford w 1919 r. Bombardował on gazy cząsteczkami alfa, które swoje źródło miały w izotopie polonu. Gdy eksperymentował z azotem zauważyć, że zderzenia takie prowadzą do powstania protonów i niewielkich ilości tlenu. Naukowiec doszedł do wniosku, że cząstka alfa uderza w jądro atomu azotu, bierze udział w reakcji jądrowej, dzięki której zamienia się ono w tlen, czemu towarzyszy emisja protonu.

Prąd w elektrowniach atomowych uzyskuje się poprzez rozczepienie jąder pierwiastków. Reakcja taka generuje duże ilości energii cieplnej. Wysoka temperatura służy do ogrzania wody w specjalnych zbiornikach. Ciecz ta następnie zmienia się w parę wodną. Gaz przemieszcza się, wprawiając w ruch turbiny generujące prąd. Działanie elektrowni jądrowej zapewnia efekt reakcji łańcuchowej – w wyniku procesu wychwytu neutronów powstają kolejne neutrony, które następnie mogą być ponownie wychwytywane. Do podtrzymania reakcji łańcuchowej w reaktorze służy szereg narzędzi, wśród których prym wiodą tzw. pręty kontrolne. To właśnie te elementy konstrukcji pozwalają spowolnić lub przyspieszyć reakcję łańcuchową, a ich opuszczanie i podnoszenie zmniejsza lub zwiększa moc reaktora. Zwykle pręty te wykonane są z grafitu, a ich prawidłowa konstrukcja pozwala dość szybko zmniejszyć lub zwiększyć moc reaktora. W czarnobylskiej elektrowni to właśnie ten element zawiódł, gdyż pręty opadały zbyt wolno, aby uchronić reaktor przed eksplozją.

RFh8nsuMXVU8x
Położenie elektrowni w Czarnobylu
Źródło: dostępny w internecie: https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=3882705.
bg‑yellow

Przyczyna katastrofy

Warto pamiętać, że ZSSR było pierwszym krajem, który uruchomił elektrownię atomową w celu pozyskiwania energii. Powstała ona w Obnińsku w 1954 r. i dała początek wyścigowi jądrowemu, który trwał przez kolejne lata. Czarnobylska konstrukcja stanęła dwie dekady później, w 1977 r., i niemal od samego początku stanowiła ogromne niebezpieczeństwo. To właśnie wady konstrukcyjne i pośpiech spowodowany chęcią realizacji założonych celów doprowadził do tego, że w rok po uruchomieniu reaktorów doszło do najbardziej znanej katastrofy atomowej na świecie.

Problemy socjalistycznego myślenia o wykonywaniu ponad 110% normy dały o sobie znać niemal w każdym aspekcie czarnobylskiej katastrofy. Nie tylko nie opóźniono oddania elektrowni do użytku mimo świadomości jej wad konstrukcyjnych, ale – co najważniejsze – na wysokich stanowiskach obsadzono tzw. „ludzi partii”, którzy niekoniecznie posiadali odpowiednie kompetencje, by na czas dostrzec i zinterpretować sygnały, że z reaktorem dzieje się coś złego. Tak na przykład Anatolij Diatłow, uznany fizyk jądrowy, specjalista w dziedzinie atomistyki, w elektrowni w Czarnobylu pełnił pomniejszą rolę zastępcy inżyniera tylko dlatego, że nie zdecydował się wstąpić do partii. Podlegał on m.in. Wiktorowi Briuchanowowi, dyrektorowi elektrowni, który nie posiadał wiedzy i doświadczenia wymaganego na tak odpowiedzialnym stanowisku.

Przyczyną katastrofy był zaplanowany test, który miał sprawdzić funkcjonowanie poprawek konstrukcyjnych reaktora. Warto wspomnieć, że trzy poprzednie próby zakończyły się niepowodzeniem. Czwarty, feralny test wielokrotnie przesuwano, przez co finalnie odbywał się on w nocy, kiedy to zmianę pełnił niedoświadczony inżynier Leonid Toptunow. To on doprowadził do tego, że w reaktorze było za dużo spowalniającego reakcję ksenonu, który uniemożliwiał pozyskanie wymaganej do testów mocy. Aby zrealizować test, postanowiono do skutku zwiększać moc, ręcznie obchodząc procedury bezpieczeństwa. Zignorowano też rozliczne alarmy, które informowały o niestabilności reaktora – wszystko to, aby móc pochwalić się sukcesem na 1 maja, najważniejsze święto państwowe ZSSR. Inżynier Aleksandr Akimow z niewiadomych przyczyn próbował nagle wyłączyć reaktor, co doprowadziło do kolejnego skoku mocy i tak już niestabilnego urządzenia. O 1:23 dał się słyszeć wybuch – reaktor został rozerwany od środka. Chwilę później wybuchł wodór. Powstały w ten sposób pożar zaczął trawić elektrownię, wznosząc w powietrzę chmurę skrajnie niebezpiecznych związków chemicznych, które w kolejnych godzinach spowiły całą Europę.

bg‑yellow

Próby uporania się z katastrofą

RrJVNpvtqBk1M1
Zawalony dach reaktora nr 4
Źródło: dostępny w internecie: https://ru.wikipedia.org, domena publiczna.

Wkrótce po wybuchu pożaru na miejsce katastrofy przybyli strażacy. Zabrali się oni do gaszenia płonącego grafitu, nie wiedząc o naturze pożaru. Wkrótce wielu z nich przyjęło śmiertelne dawki promieniowania. Dla zobrazowania ilości zabójczych substancji, jakie wydostały się z reaktora, warto wspomnieć, że w urządzeniach pomiarowych skończyła się skala obrazująca promieniowanie, przez co podejrzewano, że dają one błędne, bo nieprawdopodobnie wysokie odczyty. Jeszcze przez wiele godzin posłańcy Aleksandra Akimowa i głównego inżyniera Nikołaja Fomina byli posyłani w okolice reaktora, bo głównodowodzący nie wierzyli, że to właśnie on uległ awarii.

Do jednych z najważniejszych osób, które próbowały ocalić ludzkość przed skutkami katastrofy, byli tzw. likwidatorzy. To właśnie ci ludzie narażali swoje życie, podejmując szereg działań zmierzających do zapanowania nad sytuacją w czarnobylskiej elektrowni. Szacuje się, że przez strefę wykluczenia w ciągu najbliższych dni i tygodni po katastrofie mogło przewinąć się nawet pół miliona osób. Wśród nich znajdowało się trzech ochotników, którzy zdecydowali się wejść do strefy największego skażenia i odpompować wodę spod reaktora – Aleksiej Ananenko, Walerij Bezpałow oraz Boris Baranow. Zarówno ich misja, jak i zadania przydzielane setkom innych osób, skazywały pracowników na bolesną chorobę popromiennąchoroba popromiennachorobę popromienną. Wielu z nich wkrótce zmarło, ponieważ w najniebezpieczniejszych strefach przyjęcie śmiertelnej dawki promieniowania było kwestią kilku minut.

Jednym z zadań było wykopanie tunelu pod reaktorem tak, by przestrzeń pod nim można było zalać betonem. Miało to zapobiec przedostawaniu się skażenia do gleby i wód gruntowych. Innym zadaniem była próba ugaszenia dachu reaktora, na który załogi śmigłowców zrzucały tony piasku, gliny i ołowiu. Zabieg ten nie przyniósł pożądanych skutków, ponieważ materiały gaszące nie były w stanie zatrzymać koriumkoriumkorium – substancji przypominającej radioaktywną lawę, utworzoną ze stopionego jądra reaktora, która przeżerała się przez ściany i podłogę budynku.

Kolejną, niemal na pewno samobójczą misją była próba uprzątnięcia najbardziej skażonych miejsc, do których należał dach reaktora pokryty odłamkami łatwopalnego grafitu. Do zadania tego oddelegowano początkowo maszyny, ale psuły się one pod wpływem wysokiego promieniowania. Likwidatorzy wchodzili na dach w ciężkich zbrojach i mieli zaledwie kilka minut na to, by zrzucić z niego jak najwięcej zabójczych materiałów.

Jeszcze innym zadaniem było nasunięcie na ruiny reaktora specjalnego sarkofagu, który miał powstrzymać ulatnianie się radioaktywnych związków. Była to jednak budowla prowizoryczna. W 2018 roku powstała Nowa Bezpieczna Powłoka (Arka), czyli zupełnie nowa, ważąca 33 tys. ton osłona, która z początkiem lipca 2019 roku została nasunięta na ruiny reaktora. Następnie pod osłoną Arki stopniowo demontowane będą uszkodzone i grożące zawaleniem elementy, a część substancji promieniotwórczej będzie neutralizowana.

bg‑yellow

Podejście władz ZSSR

Jak łatwo się domyślić, władze ZSSR nie chciały przyznać się do tego, że w elektrowni w Czarnobylu dzieje się coś niedobrego. Choć wysiedlono pobliskie wioski, to mieszkańcy nieco bardziej oddalonych miast (m.in. Kijowa) wciąż zachęcani byli do brania udziału w pierwszomajowych pochodach, mimo że przebywanie wówczas na świeżym powietrzu wiązało się z wchłanianiem do organizmu substancji promieniotwórczych. Pierwsi w tym, co się dzieje, zorientowali się Szwedzi, kiedy ich urządzenia zaczęły informować o wzroście promieniowania. Kiedy okazało się, że to nie szwedzkie elektrownie są odpowiedzialne za takie odczyty z urządzeń, naukowcy zaczęli informować instytucje naukowe z innych krajów. Niedługo później amerykańskie satelity namierzyły źródło radioaktywnej chmury. Dopiero wtedy, gdy już nie dało się już ukryć katastrofy, władze ZSSR poinformowały o „wypadku” w elektrowni. Rzecz jasna nie powiedziano o skali skażenia i jego możliwych skutkach. Co więcej, wszystkie zdjęcia, które przeznaczono dla mediów, były preparowane, aby usunąć z nich płomienie i dym. Przez kolejne doby media wielokrotnie informowały o ugaszeniu pożaru, choć w rzeczywistości reaktor płonął przez 9 dni.

W dniach 7–29 lipca 1986 w Czarnobylu odbył się proces ludzi odpowiedzialnych za doprowadzenie do katastrofy. Na ławie oskarżonych zasiadło 6 osób związanych z elektrownią, w tym jej dyrektor. Proces oficjalnie był otwarty dla mediów, jednak ze względu na strefę skażenia, aby w nim uczestniczyć potrzebne było specjalne pozwolenie. Maksymalna kara wynosiła 10 lat pozbawienia wolności, a zarzutem były zaniedbania i niedopatrzenia, które doprowadziły do strat w ludziach i sprzęcie.

bg‑yellow

Ewakuacja

27 kwietnia zdecydowano o ewakuacji ludności z pobliskiej Prypeci. Choć nie poinformowano ich o skali zagrożenia, ludzie musieli domyślić się, że dzieje się cos złego, chociażby z uwagi na fakt, że na spakowanie się dostali zaledwie dwie godziny. Byli oni przekonani, że niebawem wrócą do swoich domów, dlatego zostawili wiele cennych rzeczy. Następnie 1200 autobusów przewiozło ich w głąb ZSSR. Jak łatwo się domyślić, już nigdy nie uzyskali oni zgody na powrót do domu.

Wielu ludzi próbowało dorobić się na katastrofie – wkrótce po niej pojawili się rabusie, którzy ograbiali pozostawione w pośpiechu domy, by następnie sprzedać zdobycze na bazarach. W ten sposób skażone przedmioty rozeszły się po całym ZSSR, a może i Europie.

Po upadku ZSSR przestano nalegać na ponowne zasiedlenie terenów wokół Czarnobyla. Mimo to wiele osób zdecydowało, by wrócić do strefy skażenia. Żyją tam do dziś – czasem bez prądu i bieżącej wody.

RZZ8epgDfvyLo
Całkowicie opuszczone budynki Prypeci
Źródło: dostępny w internecie: Obraz Денис Резник z Pixabay, domena publiczna.
Ciekawostka

Nie wszystkie organizmy ziemskie są tak wrażliwe na promieniowanie. Naukowcy dowiedli, że bakterie Deinococcus radiodurans są w stanie przeżyć w ekstremalnych warunkach dzięki zdolności do naprawiania swojego genomu. Promieniowanie jonizujące rozrywa bowiem DNA - tymczasem wspomniane bakterie są w stanie nieustannie przeprowadzać skomplikowany proces przywracania swojego genomu do stanu pierwotnego.

bg‑yellow

Sytuacja w Polsce

O katastrofie jądrowej jako pierwsi w naszym kraju zorientowali się naukowcy z Uniwersytetu Marii Skłodowskiej‑Curie w Lublinie. To oni posiadali odpowiedni sprzęt, aby dokonać takich pomiarów. Po sprawdzeniu poprawności odczytów naukowcy wymogli na władzach kraju działania zmierzające do ochrony cywilów przed skutkami działania pierwiastków promieniotwórczych. Rząd zaordynował, aby społeczeństwo przyjmowało płyn Lugola, który nasycał tarczycę bezpiecznym jodem tak, aby nie chłonęła jodu 131, który jest promieniotwórczy. Obecnie uważa się, że takie działanie nie przyniosło pożądanych skutków albo przyniosło skutki znikome, to właśnie płyn Lugolapłyn Lugolapłyn Lugola stał się w Polsce symbolem katastrofy.

R1UWhKEpOLpoq
Rozprzestrzenianie się radioaktywnej chmury i skażenie państw europejskich radioaktywnym cezem
Źródło: Englishsquare.pl Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
bg‑yellow

Skutki

RAAsiOXkA9BPk
Strefa wykluczenia wokół elektrowni w Czarnobylu
Źródło: dostępny w internecie: https://pl.wikipedia.org/wiki/Strefa_Wykluczenia_wok%C3%B3%C5%82_Czarnobylskiej_Elektrowni_J%C4%85drowej#/media/Plik:Tchernobyl_radiation_1996-pl.svg, licencja: CC BY-SA 2.5.
R1A8LH8vNKwtc1
Czerwony Las – jedna z najbardziej skażonych stref
Źródło: dostępny w internecie: https://pl.wikipedia.org, licencja: CC BY-SA 2.0.

Elektrowni w Czarnobylu nie dało się ugasić tak, jak gasi się zwyczajny pożar, ponieważ paliwo jądrowe jest wysoko aktywne. Przez kolejne dekady stopniowo wyłączano zniszczoną elektrownię, a ostatni blok uległ całkowitemu zamknięciu dopiero w roku 2000. Szacuje się, że na całkowite dezaktywowanie elektrowni potrzebne będą kolejne dekady.

Choć do bezpośrednich ofiar katastrofy zalicza się zaledwie sto osób (w tym tylko jedna zmarła na skutek wybuchu), to rzeczywista liczba ludzi poszkodowanych nie jest możliwa do oszacowania. Władze ZSSR długo ukrywały tragiczne efekty choroby popromiennej, ukrywając likwidatorów w specjalnie do tego przeznaczonych szpitalach. Szacunki utrudnia też fakt, iż choroba popromienna nie musi pojawić się zaraz po kontakcie z materiałem promieniotwórczym – jej utajone skutki mogą objawić się wiele lat później pod postacią nowotworów, schorzeń płuc, a nawet chorób psychicznych. Ma ona również wpływ na kolejne pokolenia, gdyż promieniowanie bezpośrednio wpływa na uszkodzenie materiału genetycznego, który jest przekazywany dzieciom i wnuczętom osób narażonych na kontakt z radioaktywnymi substancjami.

Do pozytywnych skutków katastrofy można zaliczyć zwiększenie świadomości ludzkości na temat skutków katastrof jądrowych. Po wybuchu reaktora w Czarnobylu zwiększono kontrole we wszystkich elektrowniach atomowych na świecie. Reaktory w typie tego, który wybuchł w Czarnobylu, zmodernizowano w taki sposób, aby nie dopuścić do powtórzenia się sytuacji związanej z ręcznym obchodzeniem zabezpieczeń. Nie ma już mowy o pośpiechu w projektowaniu i konstrukcji takich urządzeń.

RGyFhi3wNOOla
Muzeum czarnobylskie znajdujące się w Kijowie
Źródło: dostępny w internecie: https://en.wikipedia.org, licencja: CC BY-SA 2.0.

Na terenie Białorusi od 1988 roku funkcjonuje Poleski Państwowy Rezerwat Radiacyjno‑Ekologiczny. Rezerwat ten od południa graniczy z Ukrainą i zajmuje powierzchnie niemal 220 tys. hektarów. Wcześniej tereny te użytkowane były rolniczo, jednak w wyniku awarii elektrowni obszar został silnie skażony - jego ludność została ewakuowana, a zwierzęta domowe wybite. Był on otwarty tylko dla naukowców, stopniowo dziczejąc. Przez kilkadziesiąt lat zmianie uległa bioróżnorodność rezerwatu - z terenów tych zniknęły zwierzęta kojarzone z gospodarstwami ludzkimi (gołębie, wróble), za to pojawiło się sporo gatunków dzikich. Od 2019 roku Poleski Państwowy Rezerwat Radiacyjno‑Ekologiczny można zwiedzać z przewodnikiem, korzystając z dwóch wyznaczonych do tego tras.

Ciekawostka

Ofiarami czarnobylskiej katastrofy padły w większości osoby, które pracowały bezpośrednio przy reaktorze w feralną noc oraz zajmowały się likwidowaniem skutków wybuchów i pożaru w kolejnych tygodniach. Szacuje się, że nie była ona aż tak negatywna dla zdrowia kolejnych pokoleń, jak zwykło się to przedstawiać w mediach. W rzeczywistości odnotowano tak niewielki wzrost zachorowań na nowotwory, że mieści się on w granicach błędu statystycznego. Obecnie naukowcy są zdania, że elektrownia w Czarnobylu nie stanowi dla nas zagrożenia i nie ma wpływu na sytuację radiacyjną na świecie.

ReOnVDqOBbxR0
Elektrownia w Czarnobylu wraz z pomnikiem upamiętniającym budowniczych sarkofagu oraz likwidatorów
Źródło: dostępny w internecie: https://pixabay.com/pl, domena publiczna.

Słownik

bioroboty
bioroboty

pojęcie określające grupę likwidatorów zajmujących się usuwaniem skutków wybuchu reaktora w Czarnobylu; zastępowali oni zdalnie sterowane maszyny, które użycie okazało się niemożliwe - mechaniczne roboty ulegały awariom ze względu na zbyt duże promieniowanie

choroba popromienna
choroba popromienna

zespół objawów związanych z przyjęciem dużych dawek promieniowania; może wystąpić natychmiast po ekspozycji lub ujawnić się nawet po kilku latach; do jej objawów należą krwotoki, obrażenia skóry, zanik białych krwinek, uszkodzenie tkanek czy nowotwory

Czerwony Las
Czerwony Las

jeden z najbardziej skażonych obszarów wokół czarnobylskiej elektrowni; jego nazwa pochodzi od rudawego koloru sosen, które zwiędły po wchłonięciu ogromnej dawki promieniowania; ponad 90% radioaktywnych pierwiastków na tym obszarze zmagazynowanych jest w glebie

korium
korium

mieszanka stopionych substancji wchodzących w skład reaktora jądrowego; przypomina wyglądem lawę; jest skrajnie radioaktywna

płyn Lugola
płyn Lugola

wodny roztwór jodu; w zależności od stężenia pobudza lub hamuje działanie tarczycy; zalecany do picia przez władze Polski po tym, jak świat obiegła informacja o katastrofie w Czarnobylu