ملاحظة المحرر: تم تحديث هذه القصة يوم الاثنين 10 يونيو الساعة 4:45 مساءً. بتوقيت شرق الولايات المتحدة.
في المسلسل الجديد HBO "تشيرنوبيل" ، اكتشف العلماء الروس سبب الانفجار في المفاعل 4 في محطة تشيرنوبيل للطاقة النووية ، التي تسببت في إشعاع المواد المشعة عبر شمال أوروبا.
تم اكتشاف هذا المفاعل ، وهو تصميم يسمى RBMK-1000 ، معيبًا بشكل أساسي بعد حادث تشيرنوبيل. ومع ذلك ، لا يزال هناك 10 من نفس نوع المفاعل قيد التشغيل في روسيا. كيف نعرف أنها آمنة؟
الجواب القصير هو أننا لا نفعل ذلك. تم تعديل هذه المفاعلات لتقليل خطر كارثة أخرى على غرار تشيرنوبيل ، كما يقول الخبراء ، لكنها لا تزال غير آمنة مثل معظم المفاعلات على النمط الغربي. ولا توجد ضمانات دولية تمنع بناء مصانع جديدة بها عيوب مماثلة.
وقال إدوين ليمان ، وهو عدد كبير من أنواع المفاعلات التي يتم دراستها الآن في دول مختلفة والتي تختلف اختلافًا كبيرًا عن مفاعل الماء الخفيف القياسي ، والعديد منها يعاني من عيوب أمان يقلّلها المصممون كبير العلماء والمدير بالنيابة لمشروع الأمان النووي في اتحاد العلماء المعنيين.
قال ليمان لـ Live Science: "كلما تغيرت الأشياء ، كلما بقيت كما هي".
المفاعل 4
في قلب كارثة تشيرنوبيل كان مفاعل RBMK-1000 ، وهو تصميم يستخدم فقط في الاتحاد السوفيتي. كان المفاعل مختلفًا عن معظم المفاعلات النووية في الماء الخفيف ، وهو التصميم القياسي المستخدم في معظم الدول الغربية. (كانت بعض المفاعلات الأمريكية المبكرة في موقع هانفورد بولاية واشنطن ذات تصميم مشابه مع عيوب مماثلة ، ولكن تم إصلاحها في منتصف الستينيات).
تتكون مفاعلات الماء الخفيف من وعاء ضغط كبير يحتوي على مادة نووية (اللب) ، يتم تبريده عن طريق تدفق المياه المتداول. في الانشطار النووي ، تنقسم ذرة (يورانيوم ، في هذه الحالة) ، وتنتج حرارة وخالية من النيوترونات ، والتي تتحول إلى ذرات أخرى ، مما يتسبب في انقسامها وإطلاق الحرارة والمزيد من النيوترونات. تعمل الحرارة على تحويل الماء المتداول إلى بخار ، والذي بدوره يحول التوربين ويولد الكهرباء.
في مفاعلات الماء الخفيف ، يعمل الماء أيضًا كوسيط للمساعدة في التحكم في الانشطار النووي المستمر داخل القلب. يقوم الوسيط بإبطاء الخلايا العصبية الحرة بحيث تزيد احتمالية استمرار تفاعل الانشطار ، مما يجعل التفاعل أكثر كفاءة. عندما يسخن المفاعل ، يتحول المزيد من الماء إلى البخار ، ويتوفر القليل للعب دور الوسيط هذا. نتيجة لذلك ، يتباطأ تفاعل الانشطار. تعد حلقة التغذية المرتدة السلبية هذه ميزة أمان رئيسية تساعد في منع المفاعلات من السخونة الزائدة.
RBMK-1000 مختلفة. كما استخدم الماء كمبرد ، ولكن مع كتل الجرافيت كمشرف. سمحت الاختلافات في تصميم المفاعل باستخدام وقود أقل إثراء من المعتاد والتزود بالوقود أثناء التشغيل. ولكن مع فصل أدوار المبرد والوسيط ، تم كسر حلقة التغذية المرتدة السلبية "بخار أكثر ، تفاعل أقل". بدلاً من ذلك ، تحتوي مفاعلات RBMK على ما يسمى "معامل الفراغ الإيجابي".
عندما يكون للمفاعل معامل فراغ موجب ، يسرع تفاعل الانشطار مع تحول الماء المبرد إلى البخار ، بدلاً من التباطؤ. وقال لارس إريك دي جير ، وهو فيزيائي نووي متقاعد من وكالة أبحاث الدفاع السويدية ، إن ذلك لأن الغليان يفتح فقاعات أو فراغات في الماء ، مما يسهل على النيوترونات الانتقال مباشرة إلى مشرف الجرافيت المعزز للانشطار.
من هناك ، أخبر Live Science ، أن المشكلة تتراكم: يصبح الانشطار أكثر كفاءة ، ويصبح المفاعل أكثر سخونة ، ويصبح الماء أكثر بخارًا ، ويصبح الانشطار أكثر كفاءة ، وتستمر العملية.
الاستعداد لكارثة
قال ليمان عندما كان مصنع تشيرنوبيل يعمل بكامل طاقته ، لم تكن هذه مشكلة كبيرة. في درجات الحرارة المرتفعة ، يميل وقود اليورانيوم الذي يغذي تفاعل الانشطار إلى امتصاص المزيد من النيوترونات ، مما يجعله أقل تفاعلاً.
مع الطاقة المنخفضة ، على الرغم من أن مفاعلات RBMK-1000 تصبح غير مستقرة للغاية. في الفترة التي سبقت حادث تشيرنوبيل في 26 أبريل 1986 ، كان المشغلون يقومون باختبار لمعرفة ما إذا كان التوربينات في المحطة يمكن أن تقوم بتشغيل معدات الطوارئ أثناء انقطاع التيار الكهربائي. يتطلب هذا الاختبار تشغيل المحطة بقدرة منخفضة. بينما تم تخفيض الطاقة ، أمرت سلطات الطاقة في كييف المشغلين بإيقاف العملية مؤقتًا. توقف المصنع التقليدي عن العمل ، وكان هناك حاجة لتوليد الطاقة في تشيرنوبيل.
وقال دي جير "كان هذا هو السبب الرئيسي وراء حدوث كل شيء في النهاية".
تعمل المحطة بقوة جزئية لمدة 9 ساعات. عندما حصل المشغلون على الضوء الأخضر لتشغيل معظم الطريق إلى أسفل ، كان هناك تراكم زينون ممتص للنيوترون في المفاعل ، ولم يتمكنوا من الحفاظ على المستوى المناسب للانشطار. سقطت القوة إلى لا شيء تقريبًا. في محاولة لتعزيزها ، أزال المشغلون معظم قضبان التحكم ، المصنوعة من كربيد البورون الممتص للنيوترون وتستخدم لإبطاء تفاعل الانشطار. قلل المشغلون أيضًا تدفق المياه عبر المفاعل. وقد أدى ذلك إلى تفاقم مشكلة معامل الفراغ الإيجابي ، وفقًا لوكالة الطاقة النووية. وفجأة أصبح رد الفعل شديدًا جدًا. في غضون ثوان ، ارتفعت الطاقة إلى 100 مرة ما تم تصميم المفاعل لتحمله.
كانت هناك عيوب تصميم أخرى جعلت من الصعب إعادة الوضع إلى ما بعد السيطرة بمجرد أن بدأ. على سبيل المثال ، تم ملامسة قضبان التحكم بالجرافيت ، كما يقول De Geer. عندما رأى المشغلون أن المفاعل بدأ في نزع الأسلاك وحاول خفض قضبان التحكم ، علقوا. لم يكن التأثير الفوري هو إبطاء الانشطار ، ولكن تعزيزه محليًا ، لأن الجرافيت الإضافي في الأطراف عزز في البداية كفاءة تفاعل الانشطار في مكان قريب. تلا الانفجاران بسرعة. لا يزال العلماء يناقشون بالضبط سبب كل انفجار. قد يكون كلاهما انفجارات بخارية من الزيادة السريعة في الضغط في نظام الدورة الدموية ، أو قد يكون أحدهما بخارًا وثانيًا انفجار هيدروجين ناتج عن تفاعلات كيميائية في المفاعل الفاشل. استنادًا إلى الكشف عن نظائر الزينون في تشيريبوفيتس ، على بعد 230 ميلًا (370 كيلومترًا) شمال موسكو بعد الانفجار ، يعتقد دي جير أن الانفجار الأول كان في الواقع نفاثة من الغاز النووي الذي أطلق عدة كيلومترات في الغلاف الجوي.
التغييرات التي تم إجراؤها
قال جوناثان كوبرسمث ، مؤرخ التكنولوجيا في جامعة تكساس إيه آند إم ، الذي كان في موسكو عام 1986. في أعقاب الحادث مباشرة ، "كان وقتًا عصيبًا للغاية" في الاتحاد السوفيتي. دفنت الصحافة التي تديرها الدولة القصة ، وتولت طاحونة الشائعات. ولكن بعيدًا في السويد ، كان De Geer وزملاؤه من العلماء يكتشفون بالفعل نظائر مشعة غير عادية. المجتمع الدولي سيعرف الحقيقة قريبا.
في 14 مايو ، ألقى الزعيم السوفيتي ميخائيل جورباتشوف خطابًا متلفزًا فتح فيه ما حدث. وقال كوبرسميث لـ Live Science إنها كانت نقطة تحول في التاريخ السوفيتي.
وقال كوبرسمث في إشارة إلى سياسة الشفافية الوليدة في الاتحاد السوفييتي "لقد جعلت الجلاسنوست حقيقة".
كما فتحت حقبة جديدة من التعاون في مجال الأمان النووي. وقال دي جير ، الذي حضر الاجتماع ، في أغسطس 1986 ، عقدت الوكالة الدولية للطاقة الذرية قمة ما بعد الحادث في فيينا ، واقترب منها العلماء السوفييت بشعور غير مسبوق من الانفتاح.
قال "لقد كان مذهلاً كم أخبرونا".
من بين التغييرات في الاستجابة لتشيرنوبيل كانت التعديلات على مفاعلات RBMK-1000 الأخرى قيد التشغيل ، 17 في ذلك الوقت. وفقًا للرابطة النووية العالمية ، التي تعزز الطاقة النووية ، تضمنت هذه التغييرات إضافة مثبطات إلى القلب لمنع التفاعلات الجامدة عند طاقة منخفضة ، وزيادة في عدد قضبان التحكم المستخدمة في التشغيل وزيادة في تخصيب الوقود. كما تم تعديل قضبان التحكم بحيث لا يتحرك الجرافيت إلى وضع يزيد التفاعل.
عملت المفاعلات الثلاثة الأخرى في تشيرنوبيل حتى عام 2000 ولكنها أغلقت منذ ذلك الحين ، كما تم إغلاق مفاعلين آخرين من طراز RBMK في ليتوانيا ، وتم إغلاقهما كشرط لذلك البلد لدخول الاتحاد الأوروبي. هناك أربعة مفاعلات RBMK تعمل في كورسك ، وثلاثة في سمولينسك وثلاثة في سانت بطرسبرغ (تقاعد الرابع في ديسمبر 2018).
وقال دي جير إن هذه المفاعلات "ليست جيدة مثل مفاعلاتنا ، لكنها أفضل مما كانت عليه من قبل".
وقال ليمان "كانت هناك جوانب أساسية في التصميم لا يمكن إصلاحها بغض النظر عما فعلوه". "لن أقول أنهم كانوا قادرين على زيادة سلامة RBMK بشكل عام إلى المستوى الذي تتوقعه من مفاعل الماء الخفيف على النمط الغربي."
بالإضافة إلى ذلك ، أشار De Geer إلى أن المفاعلات لم يتم بناؤها باستخدام أنظمة احتواء كاملة كما هو موضح في المفاعلات ذات النمط الغربي. أنظمة الاحتواء هي دروع مصنوعة من الرصاص أو الصلب تهدف إلى احتواء الغاز المشع أو البخار من التسرب إلى الغلاف الجوي في حالة وقوع حادث.
تجاهل الرقابة؟
وقال ليمان إنه على الرغم من الآثار الدولية المحتملة لحادث محطة نووية ، إلا أنه لا يوجد اتفاق دولي ملزم بشأن ما يشكل محطة "آمنة".
وقال إن اتفاقية الأمان النووي تتطلب من الدول أن تكون شفافة بشأن إجراءات السلامة الخاصة بها وتسمح بمراجعة الأقران للمصانع ، ولكن لا توجد آليات إنفاذ أو عقوبات. وقال ليمان إن فرادى الدول لديها وكالاتها التنظيمية الخاصة بها ، وهي مستقلة فقط مثل الحكومات المحلية التي تمكنها من ذلك.
"في البلدان التي ينتشر فيها الفساد ونقص الحوكمة الرشيدة ، كيف يمكن أن تتوقع أن أي وكالة تنظيمية مستقلة ستكون قادرة على العمل؟" قال ليمان.
وقال ليمان إنه على الرغم من أنه لم يقم أحد إلى جانب الاتحاد السوفيتي بعمل مفاعلات RBMK-1000 ، فإن بعض تصميمات المفاعلات الجديدة المقترحة تنطوي على معامل فراغ إيجابي. على سبيل المثال ، المفاعلات سريعة التولد ، وهي مفاعلات تولد المزيد من المواد الانشطارية أثناء توليدها للطاقة ، لها معامل فراغ إيجابي. وقد قامت كل من روسيا والصين والهند واليابان ببناء مثل هذه المفاعلات ، على الرغم من أن اليابان ليست قيد التشغيل ومن المقرر إيقاف تشغيلها ، وتأخرت الهند عن موعد افتتاحها بعشر سنوات. (هناك أيضًا مفاعلات ذات معاملات فراغ موجبة صغيرة تعمل في كندا.)
قال ليمان: "يجادل المصممون أنه إذا أخذت كل شيء في الاعتبار ، فسيكون آمنًا بشكل عام ، لذا لا يهم ذلك كثيرًا". لكنه قال إن المصممين يجب ألا يكونوا أكثر ثقة في أنظمتهم.
وقال "هذا النوع من التفكير هو ما جعل السوفيات في ورطة". "وهذا ما يمكن أن يوقعنا في ورطة ، من خلال عدم احترام ما لا نعرفه."
ملاحظة المحرر: تم تحديث هذه القصة للإشارة إلى أن معظم ، وليس كل ، قضبان التحكم تمت إزالتها من المفاعل ، ولإشارة إلى أن بعض المفاعلات المبكرة في الولايات المتحدة لديها أيضًا معامل فراغ إيجابي ، على الرغم من إصلاح عيوب التصميم .
