בפוסט הקודם [1] הסברנו על האופן בו כורים גרעיניים משתמשים בביקוע גרעיני להפקת אנרגיה. הפעם נסביר כיצד תהליך זה יכול להשתבש, דרך שרשרת האירועים שהובילו לתקלה הגרעינית בכור צ'רנוביל [2].

מתחם צ'רנוביל הכיל ארבעה כורים (מסוג הנקרא RMBK) שהתבססו על טכנולוגיה סובייטית [3], המסוגלים לייצר כ1000- מגה וואט כל אחד (לשם השוואה, זהו סדר הגודל של ההספק שצורכת מדינת ישראל). הכורים נמצאים בצפון-מרכז אוקראינה, 110 ק"מ צפונית לקייב בסמוך לעיר הנקראת פריפיאט, קרוב לגבול עם בלארוס. כיום, המתחם איננו פעיל, אך לא פורק לחלוטין.

בעת פעולת כור גרעיני נוצרת תגובת שרשרת של דעיכות גרעיניות, מה שמצריך קירור רציף בכדי למנוע מהכור להתחמם יותר מדי ולצאת משליטה. חלק מתוצרי הדעיכה של התהליך דועכים גרעינית בעצמם (מתבקעים לאטומים קלים עוד יותר), כך שבערך 6% מאנרגיית הכור נוצרת בתהליכי משנה, הנמשכים גם לאחר כיבוי הכור, מה שדורש קירור אקטיבי בכדי למנוע את קריסת הכור גם לאחר הכיבוי שלו.
בכור בצ'רנוביל היו גנרטורי חירום שתפקידם היה לאפשר קירור של הליבה לאחר הכיבוי, ללא תלות ברשת החשמל החיצונית. לגנרטורים אלו נדרשו 15 שניות להתחיל לפעול, ועוד כ-75 שניות כדי להגיע להספק הדרוש לקירור. פער זמן זה אמור להיות מכוסה על ידי טורבינות הכור, שיכולות לייצר חשמל ולספק אותו לקירור במשך 45 שניות לאחר כיבוי הכור. עם זאת, ניסויים שנערכו בין 1982 ל-1985 הראו כישלון של גישה זו, בין היתר בגלל ש-45 שניות אינן מספיקות לכיסוי פער הזמן. ניסוי נוסף תוכנן ל-26 באפריל, 1986. מאחר והניסוי כולל כיבוי של הליבה, הוא תוכנן לשעות הלילה המאוחרות, בהן צריכת החשמל נמוכה. עד לאותו ניסוי פעלה התחנה במשך שנתיים ללא מנגנון בטיחות שמאפשר קירור בעת כיבוי חירום. מצב בעייתי זה דרבן את הנהלת הכור לבצע את הניסוי מוקדם ככל האפשר, ולהמשיך בו למרות נורות החירום הרבות שנדלקו בדרך.
הניסוי החל בשעה 1:23:04 בלילה, כשארבע מתוך שמונה משאבות המים לקירור פעלו (שש אמורות להיות פעילות במצב רגיל). לפי התכנון, הספק הכור היה אמור להיות לא פחות מ-700 מגה וואט, מה שיאפשר אנרגיה מספקת לשם קירור במהלך כיבוי חירום.

במהלך הניסוי שבדק האם טורבינות הכור יוכלו לספק אנרגיה לקירור במקרה של כיבוי חירום, כובה כור מספר 4 על ידי הכנסת מוטות העשויים בורון, חומר סופג נויטרונים, לליבת הכור. בכורי RMBK, קצוות מוטות הבקרה הכילו גרפיט, דבר שהתברר כקריטי בהמשך. תהליך זה היה אמור להיות פשוט ולא לייצר בעיות מיוחדות, ולכן לא תואם הכיבוי עם ההנהלה המדעית, ואושר רק על ידי מנהל המפעל. בשל תקלות שקדמו לניסוי, חלק ממוטות בקרה אלה הוצאו מהמערכת לפני הניסוי.
הזרמת הקיטור לטורבינות הופסקה, בכדי לדמות כיבוי חירום ולקבוע האם שאריות הקיטור בטורבינות יאפשרו הזרמת מים לשם קירור הכור במקרה חירום, עד להפעלת הגנרטורים. הקטנת קצב הזרמת המים יצרה אזורים של בועות קיטור רבות בליבת הכור. בניגוד לכורים מערביים, הבנויים כך שבועות קיטור בליבת הכור גורמות להאטת התהליך, בכורים מסוג RMBK עודף קיטור מונע מהמים לספוג נויטרונים ולקרר את הכור ומגביר את קצב פעולתו, בתהליך של משוב חיובי בו ההספק הולך ומתגבר.

בכדי להאט את פעילות הכור, הוכנסו לליבה מוטות בקרה נוספים שספגו חלק מהנויטרונים בליבה. בשעה 1:23:40 מסיבה שאינה ידועה, נלחץ כפתור האחראי לכיבוי החירום, בשם [EPS-5 [5 או AZ-5. תפקידו להכניס מוטות בקרה (כלומר, מוטות בורון) לכור. בשל בעיות בתכנון של צורת מוטות הדלק של הכור, מוטות החירום דחקו כמויות גדולות של מים מהליבה בעת הכנסתם ותרמו להמשך החימום של הכור. קצוות המוטות הכילו גרפיט, חומר שספג אנרגיה רבה מהנויטרונים והחל להתחמם בצורה בלתי נשלטת. בעיה זו נחשפה כבר בשנת 1983 [6] בתקלה בכור אחר, אך לא טופלה כראוי.
שניות ספורות לאחר הכיבוי החלה קפיצה בפעילות הכור. העלייה המהירה בטמפרטורה גרמה לסדיקה של המוטות שעמדו להכנס אל הליבה כחלק מהפעולות לעצירתו. הפגיעה המבנית גרמה להם להיתקע בשליש הדרך. הגרפיט שבקצה המוטות כבר הגיע אל הליבה, והחל להתחמם.
ישנו ויכוח היסטורי האם כפתור החירום אכן נלחץ, או שמדובר היה בפעולה אוטומטית שתוכננה למקרים בהם הכור יוצא משליטה. תהא הסיבה אשר תהא, הפעלת תהליך החירום במקביל לכיבוי החירום של הכור, הובילה לתוצאות הרסניות.השילוב של יצירת בועות הקיטור בשל האטת הכור, יחד עם חימום הגרפיט ודחיקת מים בשל התכנון הלקוי של מוטות הבקרה, גרמו להפסקה מהירה של קירור הכור, הגברת פעילותו, והתחממותו המואצת.

עם יצירת בועות הקיטור בנוזל הקירור, חימום הגרפיט בקצה מוטות הבקרה ותקיעת המנגנון שאמור להכניס את המוטות ולאפשר האטה של הכור, דבר לא יכול היה עוד לעצור את תגובת השרשרת הגרעינית ואת התקלה שבדרך. על המשך האירועים שהובילו לתקלה הגרעינית החמורה בהיסטוריה, נסביר בפוסט הבא.

<<<חזרה לחלק א'

>>>לחלק ג'

מקורות וקריאה נוספת:

[1] - לינק לפוסט הקודם

[2] על התקלה בצ'רנוביל

[3] על כורים סובייטים מסוג RMBK

[4] עוד על התקלה:

Chernobyl: The end of a three-decade experiment". BBC News. 14 February 2019. Archived from the original on 14 February 2019. Retrieved 14 February 2019.

Medvedev, Zhores A. (1990). The Legacy of Chernobyl (First American ed.). W.W. Norton & Company. ISBN 978-0-393-30814-3

[5] תפקידו של כפתור החירום EPS-5 הוא הורדה מיידית של כל מוטות הבקרה סופגי הניוטרונים לכור, בכדי לעצור את פעילותו מהר ככל האפשר.

[6] על התקלה בכור אינגלינה ועל בעיות התכנון של מוטות החירום: