"Tšernobylin" toisessa jaksossa HBO: n ministereitä vuoden 1986 onnettomuudesta, josta tuli ihmiskunnan historian pahin ydinvoimakatastrofi, tilanne on melko huono. Tšernobylin ydinvoimalan ykkösreaktorin raunioissa raivoaa suuri tulipalo. Läheisen Pripyatin kaupungin sairaala on ylitetty säteilyuhrien kanssa. Tappava radioaktiivinen pöly on ajautunut kokonaan pois Neuvostoliitosta ja Ruotsiin. Reaktorin yläpuolella oleva ilma hehkuttaa kirjaimellisesti sinne, missä uraanisydän on paljastunut. Ja katastrofivalmiuksia johtavat ihmiset päättävät kaataa tuhansia tonneja hiekkaa ja booria ytimeen.
Tämä on vähemmän mitä tapahtui huhtikuussa 1986 tapahtuneen katastrofin aikana. Mutta miksi ensimmäiset reagoijat käyttivät hiekkaa ja booria? Ja jos samanlainen ydinonnettomuus tapahtuisi vuonna 2019, tekisivätkö se palomiehet edelleen?
Et todellakaan halua ulkotiloissa paloa paljastetulle ydinytimelle
Palavan ydinytimen paljastaminen ilmalle on ongelma ainakin kahdella tasolla, kuten ydinreaktorin insinööri ja Illinoisin yliopiston Urbana-Champaign -professori Kathryn Huff kertoivat Live Science: lle.
Ensimmäinen ongelmasi on, että sinulla on käynnissä oleva ydinfissio-reaktio. Uraani ampuu neutroneja, jotka räjähtävät muihin uraaniatomeihin ja jakavat ne. Nuo uraaniatomit vapauttavat vielä enemmän energiaa ja ruokkivat koko kuumaa sotkua. Tämä reaktio, jota ei enää ole, tuo myös uskomattoman suoran säteilyn tason, aiheuttaen kuolevaisen vaaran jokaiselle, joka yrittää päästä lähelle sitä.
Toinen, liittyvä - ja paljon vakavampi - ongelmasi on, että palo vapauttaa ilmaan paljon savua, pölyä ja roskia. Kaikki tuo roska on tulossa suoraan ydinreaktorista, ja osa siitä on tosiasiassa asia suoraan ydinytimestä. Se sisältää valikoiman tyyppejä (tai isotooppeja) suhteellisen kevyitä elementtejä, jotka muodostuvat, kun uraaniatomit jakautuvat.
"Tämä on vaarallinen osa tällaista onnettomuutta", Huff sanoi. "Nuo isotoopit, jotkut niistä, ovat myrkyllisiä ihmisille. Ja jotkut niistä ovat radioaktiivisempia kuin mitä päivittäisessä elämässäsi kohtaat. Ja jotkut niistä ovat melko myrkyllisten ja radioaktiivisten lisäksi erittäin hyviä. mobiili ympäristössä. "
Mobiili tarkoittaa tässä tapauksessa, että nuo isotoopit voivat päästä elävien esineiden kehoon aiheuttaen ongelmia. Otetaan esimerkiksi jodi-131, radioaktiivinen jodin isotooppi, jota elävät solut kohtelevat aivan kuten tavallista jodia.
Tšernobylin kaltainen savupiippu sisältää paljon jodia-131, joka voi ajaa satoja mailia. Se voi päätyä jokiin ja tehdä tiensä kasveiksi, eläimiksi ja ihmisiksi. Kilpirauhanen rauhaset luottavat jodiin ja imevät jodi-131: n kuten tavallinen jodikin, mikä luo pitkäaikaisen vakavan säteilylähteen kehomme sisällä.
(Siksi välittömien ydinonnettomuuksien seurauksena vaikutusalaan kuuluvien alueiden ihmisten oletetaan ottavan jodipillereitä, täyttämään ruumiinsa varannot ja estämään niiden kilpirauhat absorboimasta radioaktiivisia isotooppeja.)
Hiekkaa ja booria
Hiekan ja boorin polkumyynti (todellinen Tšernobylin seos sisälsi myös savea ja lyijyä) on yritys ratkaista sekä ensimmäinen että toinen ongelma.
Hiekka tukahduttaa paljaan reaktorin, puristaen tuhoisen savun. Ja boori voisi teoriassa pilata ydinreaktion.
"Ydinreaktorissa on isotooppeja, jotka saavat reaktion kulkemaan, ja isotooppeja, jotka tekevät reaktiosta hitaita", Huff sanoi.
Hän selitti, että saadakseen ydinketjureaktion menemään lähelle toisiaan niin paljon radioaktiivisia isotooppeja, että niiden neutronit, ampuessaan villisti avaruuteen, taipuvat iskemään muihin atomin ytimiin jakaen ne.
"Kun neutroni on vuorovaikutuksessa isotoopin kanssa, ytimen rakenteesta johtuen on olemassa tietty todennäköisyys, että se imee neutronin", hän sanoi. "Uraanilla, erityisesti uraani-235: llä, on taipumus absorboida neutronia ja sitten pilkkoa välittömästi. Mutta boorilla on taipumus vain absorboida neutroni. Ydinrakenteensa vuoksi se on eräänlainen neutronijanoinen."
Kaada siis niin paljon booria paljaan reaktorin nro 4 ytimeen, että teoria meni, ja se absorboisi niin monia niistä villisti ampuvia neutroneja, että reaktio pysähtyisi.
Tšernobylin tapauksessa boorin ja muiden neutronin absorboijien kaataminen reaktoriin osoittautui kuitenkin toimimattomaksi osittain johtuen tilapäisestä helikopterien polkumyynnistä, jota laitoksen suunnittelu vaati.
"Voimakas säteily tappoi useita lentäjiä", BBC raportoi vuonna 1997 ja lisäsi: "Nyt tiedetään, että näistä uhrauksista huolimatta melkein mikään neutronin absorboija ei päässyt ytimeen."
Huff sanoi kuitenkin, että neuvostojen käyttämä periaate - neutronin absorboijat reaktion lopettamiseksi yhdistettynä materiaaleihin radioaktiivisten isotooppien koputtamiseksi ilmasta - oli vakaa. Ja vastaavanlaisen katastrofin sattuessa reagointiryhmät käyttäisivät lähestymistapaa, joka perustuu samaan taustalla olevaan teoriaan.
Hänen mukaansa suuri ero on, että nykyaikaiset ydinvoimalat (ainakin Yhdysvalloissa) on suunniteltu tekemään suuri osa työstä itse.
Nykyaikaiset reaktorit ovat paljon turvallisempia ja paljon valmistautuneempia ongelmiin - mutta ne käyttävät booria silti hätäkäsikirjoissaan
Huff huomautti pitkään, että Yhdysvaltain (ja muiden asianmukaisesti edistyneiden) ydinreaktoreiden on paljon vähemmän todennäköistä kuin Tšernobylin tapahtuvan minkäänlaista katastrofia - ne eivät koskaan käy niin kuumana ja toimivat tukevammissa aluksissa. Ja itse rakennukset on suunniteltu tekemään suuri osa työstä ydinreaktorin tulipalon ja radioaktiivisen putken kaatamiseksi, hän lisäsi.
Nykyaikaiset reaktorit on varustettu kemiallisilla suihkeilla, jotka voivat tulvida reaktorirakennusta ja lyödä radioaktiivisia isotooppeja ilmasta ennen kuin ne pääsevät pakoon. Ja toisin kuin Tšernobylissä, Yhdysvaltain ydinlaitokset sisältyvät kokonaan suljettuihin sementti- ja arkkirakenteisiin (vahvistettujen teräspalkkien verkko). Nämä suljetut kuoret on suunniteltu liian suureksi siihen pisteeseen, että ainakin teoriassa edes merkittävä räjähdys ei riko niitä. Voit kaataa pienen suihkun yhden näiden rakennusten sivulle, eikä se paljasta ydintä. Itse asiassa osana testiä Yhdysvaltain hallitus teki juuri sen tyhjälle säilytysastialle vuonna 1988. NRC toteaa, että suuria suihkumahdollisuuksia koskevia tutkimuksia jatketaan edelleen.
Kaikki mikä tekee Tšernobylin laajuisesta katastrofista epätodennäköisen, vaikka huolestuneiden tutkijoiden liitto kirjoittaa, että pienemmät (mutta silti vaaralliset) säteilyvuodot ovat todellinen uhka, jolle Yhdysvallat ei ole riittävästi varautunut.
Yhdysvaltain ydinenergia-alan sääntelykomitea (NRC) on kuitenkin laatinut jokaisesta maassa toimivasta 98 ydinvoimareaktorista satoja sivuja pitkiä hätäkäsikirjoja. Niissä annetaan ohjeet siitä, mitä reagoijien tulisi tehdä kaikenlaisista melko uskottavista tai erittäin epätodennäköisistä hätätilanteista).
Nämä käsikirjat ovat saatavana selkeästi englanniksi NRC: n verkkosivuilla. Tässä on Palo Verde, suuri tehdas Länsi-Arizonassa. Löydät ohjeet siitä, milloin työnnetään paljon booria ytimeen (heti kun reaktori ei sammu normaalisti). Se näki, mitä tehdä, jos vihamieliset voimat hyökkäävät laitosta vastaan (aloita muun muassa alueellisen evakuoinnin valmistelu heti, kun on selvää, että joukot voivat aiheuttaa merkittävän säteilyvuodon). Ja mikäli ilmakehään pääsee huomattavia määriä radioaktiivista ainetta, sanotaan, kuka julistaa evakuoinnin (Arizonan kuvernööri, alueen valvojien suositusten perusteella).
Nämä suunnitelmat eivät mene kovinkaan yksityiskohtaisiksi Tšernobylin tyyliin liittyvien tapahtumien suhteen, vaikkakin syyskuun 11. päivän jälkeen NRC on kehittänyt suuntaviivat äärimmäisille katastrofeille. Huff sanoi kuitenkin, että palontorjunta paljaalla uraanisydämellä on aina enemmän tai vähemmän tyylikäs versio boorin ja hiekan polttamisesta.
