Los científicos suecos han llegado a la conclusión de que se produjo una débil explosión nuclear durante el accidente en la planta de energía nuclear de Chernobyl. Los expertos analizaron el curso más probable de las reacciones nucleares en el reactor y simularon las condiciones meteorológicas para la propagación de los productos de fisión. "Lenta.ru" habla de un artículo de investigadores publicado en la revista Nuclear Technology.
El accidente de la central nuclear de Chernobyl ocurrió el 26 de abril de 1986. El desastre amenazó el desarrollo de la energía nuclear en todo el mundo. Se creó una zona de exclusión de 30 kilómetros alrededor de la estación. La lluvia radiactiva cayó incluso en la región de Leningrado, y se encontraron isótopos de cesio en concentraciones mayores en la carne de liquen y ciervo en las regiones árticas de Rusia.
Hay varias versiones de las causas del desastre. La mayoría de las veces, indican las acciones incorrectas del personal de la planta de energía nuclear de Chernobyl, que llevaron a la ignición del hidrógeno y la destrucción del reactor. Sin embargo, algunos científicos creen que hubo una verdadera explosión nuclear.
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Infierno hirviendo
Se mantiene una reacción en cadena nuclear en un reactor atómico. El núcleo de un átomo pesado, por ejemplo, el uranio, choca con un neutrón, se vuelve inestable y se desintegra en dos núcleos más pequeños: productos de desintegración. En el proceso de fisión, se liberan energía y dos o tres neutrones libres rápidos, que a su vez provocan la desintegración de otros núcleos de uranio en el combustible nuclear. El número de desintegraciones aumenta exponencialmente, pero la reacción en cadena dentro del reactor se controla para evitar una explosión nuclear.
En los reactores nucleares térmicos, los neutrones rápidos no son adecuados para excitar átomos pesados, por lo que su energía cinética se reduce utilizando un moderador. Es más probable que los neutrones lentos, llamados neutrones térmicos, provoquen la desintegración de los átomos de uranio-235 utilizados como combustible. En tales casos, se habla de una sección transversal alta para la interacción de los núcleos de uranio con los neutrones. Los propios neutrones térmicos se denominan así porque están en equilibrio termodinámico con el medio ambiente.
El corazón de la central nuclear de Chernobyl era el reactor RBMK-1000 (un reactor de canal de alta potencia con una capacidad de 1000 megavatios). Básicamente, es un cilindro de grafito con muchos agujeros (canales). El grafito actúa como moderador y el combustible nuclear se carga en elementos combustibles (barras de combustible) a través de los canales tecnológicos. Las barras de combustible están hechas de circonio, un metal con una sección transversal de captura de neutrones muy pequeña. Permiten el paso de neutrones y calor, lo que calienta el refrigerante y evita la fuga de productos de descomposición. Las barras de combustible se pueden combinar en conjuntos combustibles (FA). Los elementos combustibles son característicos de los reactores nucleares heterogéneos en los que el moderador está separado del combustible.
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RBMK es un reactor de circuito único. El agua se utiliza como portador de calor, que se convierte parcialmente en vapor. La mezcla de vapor y agua ingresa a los separadores, donde el vapor se separa del agua y se envía a los generadores de turbina. El vapor gastado se condensa y vuelve a entrar en el reactor.
Tapa del reactor RBMK
Hubo una falla en el diseño del RBMK, que jugó un papel fatal en el desastre de la central nuclear de Chernobyl. El hecho es que la distancia entre los canales era demasiado grande y el grafito inhibía demasiados neutrones rápidos, convirtiéndose en neutrones térmicos. Son bien absorbidos por el agua, pero allí se forman constantemente burbujas de vapor, lo que reduce las características de absorción del portador de calor. Como resultado, la reactividad aumenta, el agua se calienta aún más. Es decir, RBMK se distingue por un coeficiente de reactividad de vapor suficientemente alto, lo que complica el control sobre el curso de una reacción nuclear. El reactor debería estar equipado con sistemas de seguridad adicionales; sólo debería trabajar en él personal altamente cualificado.
Rompió leña
El 25 de abril de 1986, se planeó el cierre de la cuarta unidad de energía en la central nuclear de Chernobyl para realizar reparaciones programadas y un experimento. Expertos del Hydroproject Research Institute propusieron un método para el suministro de energía de emergencia a las bombas de la estación utilizando la energía cinética de un generador de turbina que gira por inercia. Esto permitiría, incluso en el caso de un corte de energía, mantener la circulación del refrigerante en el circuito hasta que se encienda la energía de respaldo.
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Según el plan, el experimento debía comenzar cuando la potencia térmica del reactor descendiera a 700 megavatios. La potencia se redujo en un 50 por ciento (1600 megavatios) y el proceso de cierre del reactor se pospuso durante unas nueve horas a petición de Kiev. Tan pronto como se reanudó la disminución de potencia, se redujo repentinamente a casi cero debido a acciones erróneas del personal de la planta de energía nuclear y al envenenamiento por xenón del reactor, la acumulación del isótopo xenón-135, que reduce la reactividad. Para hacer frente al problema repentino, se retiraron las varillas absorbentes de neutrones de emergencia del RBMK, pero la potencia no superó los 200 megavatios. A pesar del funcionamiento inestable del reactor, el experimento comenzó a las 01:23:04.
Diagrama del reactor ChNPP
La introducción de bombas adicionales aumentó la carga en el generador de turbina agotado, lo que redujo el volumen de agua que ingresaba al núcleo del reactor. Junto con la alta reactividad del vapor, esto aumentó rápidamente la potencia del reactor. El intento de introducir varillas absorbentes debido a su mal diseño solo empeoró la situación. Tan solo 43 segundos después del inicio del experimento, el reactor colapsó como resultado de una o dos explosiones poderosas.
Termina en agua
Testigos presenciales afirman que la cuarta unidad de energía de la central nuclear fue destruida por dos explosiones: la segunda, la más poderosa, ocurrió unos segundos después de la primera. Se cree que la emergencia se debió a una rotura de tuberías en el sistema de refrigeración provocada por la rápida evaporación del agua. El agua o el vapor reaccionaron con el circonio en las pilas de combustible, provocando que se formaran y explotaran grandes cantidades de hidrógeno.
Los científicos suecos creen que dos mecanismos diferentes condujeron a las explosiones, uno de los cuales fue nuclear. Primero, el alto coeficiente de reactividad del vapor aumentó el volumen de vapor sobrecalentado dentro del reactor. Como resultado, el reactor explotó y su tapa superior de 2000 toneladas voló varias decenas de metros. Dado que los elementos combustibles estaban unidos a él, hubo una fuga primaria de combustible nuclear.
La cuarta unidad de potencia destruida del ChNPP
En segundo lugar, la bajada de emergencia de las varillas absorbentes provocó el llamado "efecto final". En el Chernobyl RBMK-1000, las varillas constaban de dos partes: un absorbedor de neutrones y un desplazador de agua de grafito. Cuando la varilla se introduce en el núcleo del reactor, el grafito reemplaza el agua que absorbe neutrones en la parte inferior de los canales, lo que solo mejora el coeficiente de reactividad del vapor. El número de neutrones térmicos aumenta y la reacción en cadena se vuelve incontrolable. Se produce una pequeña explosión nuclear. Las corrientes de productos de fisión incluso antes de la destrucción del reactor penetraron en la sala y luego, a través del delgado techo de la unidad de energía, en la atmósfera.
Por primera vez, los expertos comenzaron a hablar sobre la naturaleza nuclear de la explosión en 1986. Luego, los científicos del Instituto Khlopin Radium analizaron las fracciones de gases nobles obtenidas en la fábrica de Cherepovets, donde se producían nitrógeno líquido y oxígeno. Cherepovets se encuentra a mil kilómetros al norte de Chernobyl, y una nube radiactiva pasó sobre la ciudad el 29 de abril. Los investigadores soviéticos encontraron que la relación de las actividades de los isótopos 133Xe y 133mXe era 44,5 ± 5,5. Estos isótopos son productos de fisión de vida corta, lo que indica una explosión nuclear débil.
Los científicos suecos calcularon cuánto xenón se formó en el reactor antes de la explosión, durante la explosión, y cómo cambiaron las proporciones de isótopos radiactivos hasta su precipitación en Cherepovets. Resultó que la relación de reactividades observadas en la planta podría surgir en caso de una explosión nuclear con una capacidad de 75 toneladas en equivalente de TNT. Según el análisis de las condiciones meteorológicas para el período del 25 de abril al 5 de mayo de 1986, los isótopos de xenón se elevaron a una altura de hasta tres kilómetros, lo que impidió su mezcla con el xenón que se formó en el reactor incluso antes del accidente.
