تاريخ العلوم: انصهار محطة تشيرنوبيل للطاقة النووية، مما دفع العالم إلى حافة الكارثة – 26 أبريل 1986

في 26 أبريل 1986، كان العاملون في محطة تشيرنوبيل للطاقة النووية يجرون اختبارًا لمعرفة ما سيحدث لمفاعلاتهم النووية في حالة انقطاع التيار الكهربائي – وقد تسببوا في أسوأ حادث نووي في تاريخ البشرية.

قام المصنع بتوليد الطاقة الانشطارية باستخدام عدة نوى نووية، حيث تم تقسيم ذرات اليورانيوم. العملية يولد المزيد من الحرارة والنيوترونات الحرة على التوالي حيث تنقسم الذرات إلى ذرات أخف تدريجيًا، مما يؤدي في النهاية إلى تحويل مياه التغذية إلى بخار يعمل على تشغيل التوربينات. كان المقصود من مياه التبريد المنفصلة التي تدور حول قلب المحطة النووي والمواد “المهدئة” الحفاظ على استقرار التفاعل.

كان من المقرر إغلاق المفاعل رقم 4 لإجراء أعمال الصيانة الدورية، لذلك قرر المشغلون اختبار ما إذا كانت التوربينات، أثناء انقطاع التيار الكهربائي، قادرة على الحفاظ على دوران مياه التبريد لفترة كافية لتشغيل مولدات الديزل الطارئة.

بدأ المشغلون في خفض الطاقة للمفاعل في حوالي الساعة الواحدة صباحًا يوم 25 أبريل. ومع ذلك، فإن المشغل الذي يتخذ من كييف مقراً له والذي يتحكم في شبكة الكهرباء لم يسمح بإغلاق المفاعل بالكامل، لأن الشبكة بحاجة إلى الطاقة. لذلك، خلافًا لبروتوكول الاختبار الموصوف، تم الاحتفاظ بالمفاعل عند مستويات نصف الطاقة من من الساعة 2 بعد الظهر إلى حوالي الساعة 11 مساءً بالتوقيت المحلي. (وقد أدى هذا القرار إلى أ تراكم الزينون الذي جعل المفاعل غير مستقر.)

وبحلول الوقت الذي استؤنف فيه الاختبار، كان طاقم ليلي أقل خبرة في الخدمة. ومن الناحية المثالية، كان ينبغي للفريق رفع الطاقة إلى مستوى أعلى لتحقيق الاستقرار في المفاعل قبل إعادة تشغيل اختبار الإغلاق. وبدلاً من إعادة التيار الكهربائي، قام المشغلون بخفضه عن طريق الخطأ.

وبحلول الساعة 12:30 صباحًا يوم 26 أبريل، أدركوا أن الطاقة قد انخفضت بسرعة كبيرة. لقد حاولوا رفعه عن طريق إزالة جميع قضبان التحكم تقريبًا، والتي تم تصميمها لإبطاء تفاعل انشطار الذرة عن طريق امتصاص النيوترونات. تقلبت مستويات الطاقة بسرعة، واتخذ المشغلون تدابير متعددة للتحكم في التفاعل، بما في ذلك خفض مستويات مياه التغذية مؤقتًا.

تم اكتشاف زيادة في الطاقة أكبر 100 مرة من المعتاد. حاول المشغلون بعد ذلك السيطرة على التفاعل عن طريق خفض جميع قضبان التحكم البالغ عددها 211 إلى القلب، لكنهم تعطلوا. في الساعة 1:23 صباحًا، حدث انفجاران بخاريان متتاليان، مما أدى إلى تفجير سقف المبنى وقذفه. المواد المشعة عالية في الغلاف الجوي. وأدى الحطام إلى نشوب حريق هائل. وقد ذابت النواة جزئيا.

واضطر مئات الآلاف من الأشخاص إلى إخلاء البلدات المجاورة. توفي عاملان على الفور في الكارثة، وتوفي بعض رجال إطفاء الطوارئ و”المصفين” الذين سارعوا لاحتواء الحريق ومنع المزيد من الذوبان في النهاية بسبب مرض الإشعاع أو السرطان أسفل الخط. من المحتمل أن تكون السرطانات ناجمة عن اليود المشع والسترونتيوم والسيزيوم التي عمت المنطقة بعد الانفجارات.

حاول الاتحاد السوفييتي السابق إبقاء الانهيار سراً، ولكن تم اكتشاف مستويات إشعاع مرتفعة في جميع أنحاء أوروبا، وخاصة في الدول الاسكندنافية، في الأسابيع التي تلت الكارثة.

وفي السنوات التالية، أطفال في المناطق المجاورة شهدت مستويات أعلى من سرطان الغدة الدرقية عما كان عليه الحال في الماضي. لكن تقرير للأمم المتحدة من عام 2000 وجدت “لا توجد زيادات في إجمالي حالات الإصابة بالسرطان أو الوفيات التي يمكن أن تترافق مع التعرض للإشعاع.” ومع ذلك، أقر التقرير بأن بعض الارتفاعات في معدلات الإصابة بالسرطان من المتوقع أن تستغرق عقودًا لتظهر في البيانات.

اليوم، تبلغ مساحة 1000 ميل مربع (2700 كيلومتر مربع) منطقة استبعاد تشيرنوبيل تعد المنطقة المحيطة بالمصنع واحدة من أكثر الأماكن المشعة على هذا الكوكب وهي محمية طبيعية. كما أنها بمثابة منصة اختبار طبيعية لمعرفة ما يحدث عندما تتعرض الحيوانات والنباتات لمستويات عالية من الإشعاع، كما أنها مثال مباشر على “التطور في العمل“.

لقد أمضى الخبراء عقودًا من الزمن في تحليل الأخطاء التي أدت إلى الكارثة، بما في ذلك التدريب الضعيف لمشغلي المحطات النووية وفشلهم اللاحق في اتباع بروتوكولات السلامة. كما أن إبقاء المفاعلات بنصف طاقتها لساعات لم يساعد أيضًا.

ولكن في قلب الانهيار كان أ خلل خطير في تصميم مفاعلات Reaktor Bolshoy Moshchnosti Kanalnyy (RBMK) المستخدمة في تشيرنوبيل وأماكن أخرى في الاتحاد السوفياتي. تستخدم جميع المفاعلات مادة “مهدئة” لإبطاء النيوترونات الناتجة عن الانشطار حتى تتمكن من البقاء في القلب وتغذية المزيد من التفاعلات، في حين يتم استخدام الماء كمبرد لمنع ارتفاع درجة حرارة النوى وإثارة تفاعل جامح.

وفي المفاعلات النووية التي تستخدم “الماء الخفيف” والمستخدمة عادة في الولايات المتحدة وأوروبا، يعتبر الماء وسيطاً ومبرداً في نفس الوقت. وهذا يعني أنه كلما أصبح التفاعل أكثر سخونة، يتحول المزيد والمزيد من الماء إلى بخار، مما يترك كمية أقل من الماء لتكون بمثابة وسيط. ذكرت لايف ساينس سابقًا. يحتوي التفاعل على حلقة ردود فعل سلبية مدمجة، حيث كلما تم إنتاج المزيد من الحرارة والبخار، قلت كفاءة الانشطار.

ولكن في تشيرنوبيل، كان الجرافيت بمثابة الوسيط. في مثل هذا النظام، عندما يتشكل البخار، يسخن الجرافيت، ويتسارع تفاعل الانشطار أيضًا. وهذا يخلق احتمالية حدوث حلقة ردود فعل إيجابية هاربة، لأن البخار يخلق فراغات حيث يتسارع التفاعل، مما قد يؤدي إلى غليان كل الماء المبرد بسرعة. وهذا ما يسمى “معامل الفراغ الإيجابي العالي”.

لم يكن من المفيد أن تكون قضبان التحكم مملوءة بالجرافيت، مما أدى إلى تسريع التفاعل الانشطاري مؤقتًا تمامًا كما كان المشغلون يحاولون إبطائه. وكان المسؤولون البريطانيون قد حذروا السوفييت من أن مفاعلات RBMK بها عيوب خطيرة قبل تسع سنوات على الأقل من حادث تشيرنوبيل، ولكن لم يتم تصحيح معظم هذه المشكلات. ذكرت صحيفة نيويورك تايمز في ذلك الوقت.

هناك عدة ولا تزال مفاعلات RBMK تعمل في روسيا، لكن معظمها خضع لتحديثات السلامة واسعة النطاق، بحيث يكون مثل هذا التفاعل الجامح، من الناحية النظرية، أقل احتمالا بكثير.