หมายเหตุจากบรรณาธิการ: เรื่องราวนี้ได้รับการปรับปรุงในวันจันทร์ที่ 10 มิถุนายนเวลา 16:45 น. E.D.T.
ในโรงภาพยนตร์ HBO ใหม่ "เชอร์โนปิล" นักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซียเปิดเผยเหตุผลของการระเบิดในเครื่องปฏิกรณ์ 4 ที่โรงไฟฟ้านิวเคลียร์เชอร์โนบิลซึ่งพ่นวัสดุกัมมันตภาพรังสีไปทั่วยุโรปตอนเหนือ
เครื่องปฏิกรณ์นั้นการออกแบบที่เรียกว่า RBMK-1000 นั้นถูกค้นพบว่ามีข้อบกพร่องพื้นฐานหลังจากเกิดอุบัติเหตุที่เชอร์โนบิล และยังมีเครื่องปฏิกรณ์ชนิดเดียวกัน 10 เครื่องที่ใช้งานในรัสเซีย เราจะรู้ได้อย่างไรว่าปลอดภัย
คำตอบสั้น ๆ คือเราทำไม่ได้ ผู้เชี่ยวชาญกล่าวว่าเครื่องปฏิกรณ์เหล่านี้ได้รับการปรับเปลี่ยนเพื่อลดความเสี่ยงจากภัยพิบัติแบบเชอร์โนบิลอีกครั้ง แต่ก็ยังไม่ปลอดภัยเท่ากับเครื่องปฏิกรณ์แบบตะวันตกส่วนใหญ่ และไม่มีการป้องกันระหว่างประเทศที่จะป้องกันการก่อสร้างโรงงานใหม่ที่มีข้อบกพร่องที่คล้ายกัน
“ มีเครื่องปฏิกรณ์ชนิดต่าง ๆ จำนวนมากที่กำลังพิจารณาอยู่ในประเทศต่าง ๆ ที่แตกต่างจากเครื่องปฏิกรณ์น้ำอ่อนมาตรฐานอย่างมากและหลายคนมีข้อบกพร่องด้านความปลอดภัยที่นักออกแบบมองข้าม” เอ็ดวินลายแมนกล่าว นักวิทยาศาสตร์อาวุโสและผู้อำนวยการรักษาการของโครงการความปลอดภัยนิวเคลียร์ที่สหภาพนักวิทยาศาสตร์ที่เกี่ยวข้อง
"ยิ่งมีการเปลี่ยนแปลงมากขึ้น" ลายแมนบอกกับวิทยาศาสตร์สด "ยิ่งพวกเขาอยู่เหมือนเดิม"
เครื่องปฏิกรณ์ 4
ที่ใจกลางของภัยพิบัติเชอร์โนบิลเป็นเครื่องปฏิกรณ์ RBMK-1000 การออกแบบที่ใช้ในสหภาพโซเวียตเท่านั้น เครื่องปฏิกรณ์แตกต่างจากเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์แบบน้ำ - เบาส่วนใหญ่การออกแบบมาตรฐานที่ใช้ในประเทศตะวันตกส่วนใหญ่ (เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ของสหรัฐฯในยุคต้น ๆ ที่ Hanford Site ในรัฐวอชิงตันนั้นมีการออกแบบที่คล้ายคลึงกับข้อบกพร่องที่คล้ายกัน แต่ได้รับการแก้ไขในช่วงกลางทศวรรษ 1960)
เครื่องปฏิกรณ์แสงน้ำประกอบด้วยถังแรงดันขนาดใหญ่ที่มีวัสดุนิวเคลียร์ (แกนกลาง) ซึ่งระบายความร้อนด้วยการไหลเวียนของน้ำ ในการแยกนิวเคลียสอะตอม (ยูเรเนียมในกรณีนี้) จะแยกสร้างความร้อนและนิวตรอนอิสระซึ่ง zing เป็นอะตอมอื่นทำให้พวกมันแยกและปล่อยความร้อนและนิวตรอนมากขึ้น ความร้อนจะเปลี่ยนน้ำที่ไหลเวียนเป็นไอน้ำซึ่งจะเปลี่ยนเป็นกังหันเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า
ในเครื่องปฏิกรณ์แบบน้ำอ่อนน้ำยังทำหน้าที่เป็นผู้ดำเนินการเพื่อช่วยควบคุมการแตกตัวของนิวเคลียร์อย่างต่อเนื่องภายในแกนกลาง ผู้ดำเนินรายการชะลอการทำงานของเซลล์ประสาทอิสระเพื่อให้พวกเขามีแนวโน้มที่จะเกิดปฏิกิริยาฟิชชันต่อไปทำให้ปฏิกิริยามีประสิทธิภาพมากขึ้น เมื่อเตาปฏิกรณ์ร้อนขึ้นน้ำจะเปลี่ยนเป็นไอน้ำมากขึ้นและมีน้อยลงสำหรับบทบาทผู้ดูแลนี้ เป็นผลให้ปฏิกิริยาฟิชชันช้าลง ความคิดเห็นเชิงลบนั้นเป็นคุณลักษณะด้านความปลอดภัยที่สำคัญซึ่งช่วยป้องกันไม่ให้เครื่องปฏิกรณ์ร้อนเกินไป
RBMK-1000 นั้นแตกต่างกัน นอกจากนี้ยังใช้น้ำเป็นสารหล่อเย็น แต่มีบล็อกไฟท์เป็นตัวควบคุม รูปแบบต่าง ๆ ในการออกแบบเครื่องปฏิกรณ์อนุญาตให้ใช้เชื้อเพลิงที่ได้รับการเสริมสมรรถนะน้อยกว่าปกติและสามารถเติมเชื้อเพลิงได้ในขณะที่ทำงาน แต่ด้วยการแยกบทบาทของตัวหล่อเย็นและตัวควบคุมทำให้วงตอบรับเชิงลบของ "ไอน้ำมากขึ้นมีปฏิกิริยาน้อยลง" แต่เครื่องปฏิกรณ์ RBMK มีสิ่งที่เรียกว่า "สัมประสิทธิ์โมฆะเชิงบวก"
เมื่อเครื่องปฏิกรณ์มีค่าสัมประสิทธิ์โมฆะเป็นบวกปฏิกิริยาฟิชชันจะเพิ่มความเร็วขึ้นเมื่อน้ำหล่อเย็นเปลี่ยนเป็นไอน้ำแทนที่จะชะลอตัวลง นั่นเป็นเพราะการเดือดทำให้เกิดฟองหรือช่องว่างในน้ำทำให้นิวตรอนสามารถเดินทางไปยังตัวควบคุมแกรไฟต์ที่ช่วยเพิ่มฟิชชันได้ง่ายขึ้น Lars-Erik De Geer นักฟิสิกส์นิวเคลียร์ผู้เกษียณจากสำนักงานวิจัยป้องกันประเทศสวีเดนกล่าว
จากที่นั่นเขาบอกวิทยาศาสตร์สดปัญหาสร้าง: ฟิชชันจะมีประสิทธิภาพมากขึ้นเครื่องปฏิกรณ์ร้อนขึ้นน้ำก็จะยิ่งร้อนขึ้นฟิชชันก็จะมีประสิทธิภาพมากขึ้นและกระบวนการยังคงดำเนินต่อไป
วิ่งขึ้นไปสู่หายนะ
เมื่อโรงงานเชอร์โนบิลทำงานอย่างเต็มประสิทธิภาพนี่ไม่ใช่ปัญหาใหญ่เลยแมนลายแมนกล่าว ที่อุณหภูมิสูงเชื้อเพลิงยูเรเนียมที่ให้ปฏิกิริยาฟิชชันมีแนวโน้มที่จะดูดซับนิวตรอนมากขึ้นทำให้มีปฏิกิริยาน้อยลง
แม้ว่าพลังงานต่ำเครื่องปฏิกรณ์ RBMK-1000 จะไม่เสถียรมาก ในช่วงที่เกิดอุบัติเหตุเชอร์โนบิลเมื่อวันที่ 26 เมษายน 2529 ผู้ประกอบการได้ทำการทดสอบเพื่อดูว่ากังหันของโรงงานสามารถใช้อุปกรณ์ฉุกเฉินในช่วงที่ไฟฟ้าดับหรือไม่ การทดสอบนี้ต้องใช้โรงงานที่ใช้พลังงานลดลง ในขณะที่พลังงานลดลงผู้ประกอบการได้รับคำสั่งจากเจ้าหน้าที่ด้านพลังงานของเคียฟเพื่อหยุดกระบวนการชั่วคราว โรงงานธรรมดาได้ออฟไลน์และต้องการการผลิตกระแสไฟฟ้าของเชอร์โนบิล
“ นั่นเป็นเหตุผลหลักที่ทำให้ทุกอย่างเกิดขึ้นในท้ายที่สุด” เดอจีเออร์กล่าว
พืชวิ่งด้วยพลังบางส่วนเป็นเวลา 9 ชั่วโมง เมื่อผู้ปฏิบัติงานก้าวไปข้างหน้าเพื่อเพิ่มพลังงานส่วนที่เหลือลงเรื่อย ๆ มีซีนอนที่ดูดซับนิวตรอนในเครื่องปฏิกรณ์และพวกเขาไม่สามารถรักษาระดับฟิชชันที่เหมาะสมได้ พลังลดลงจนแทบไม่มีอะไรเลย พยายามที่จะเพิ่มประสิทธิภาพผู้ปฏิบัติงานจึงถอดแท่งควบคุมส่วนใหญ่ออกซึ่งทำจากโบรอนคาร์ไบด์ที่ดูดซับนิวตรอนและใช้เพื่อชะลอปฏิกิริยาฟิชชัน ผู้ประกอบการยังลดการไหลของน้ำผ่านเครื่องปฏิกรณ์ สิ่งนี้ทำให้ปัญหาค่าสัมประสิทธิ์โมฆะเป็นบวกมากขึ้นตามรายงานของสำนักงานพลังงานนิวเคลียร์ ทันใดนั้นปฏิกิริยาก็รุนแรงมาก ภายในไม่กี่วินาทีกำลังไฟเพิ่มขึ้นถึง 100 เท่าที่เครื่องปฏิกรณ์ถูกออกแบบมาให้ทนทานต่อ
มีข้อบกพร่องการออกแบบอื่น ๆ ที่ทำให้มันยากที่จะทำให้สถานการณ์กลับมาอยู่ภายใต้การควบคุมเมื่อมันเริ่ม ยกตัวอย่างเช่นแท่งควบคุมถูกปลายด้วยกราไฟท์ De Geer กล่าว เมื่อผู้ดำเนินการเห็นว่าเครื่องปฏิกรณ์เริ่มที่จะยุ่งเหยิงและพยายามลดแท่งควบคุมลงพวกเขาก็ติดอยู่ ผลทันทีไม่ได้ทำให้ฟิชชันช้าลง แต่เพื่อปรับปรุงให้ดีขึ้นในพื้นที่เพราะกราไฟท์เพิ่มเติมที่คำแนะนำในขั้นต้นช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของปฏิกิริยาฟิชชันใกล้เคียง ตามด้วยการระเบิดสองครั้งอย่างรวดเร็ว นักวิทยาศาสตร์ยังคงถกเถียงกันอย่างชัดเจนว่าอะไรทำให้เกิดการระเบิดแต่ละครั้ง พวกเขาทั้งสองอาจระเบิดจากไอน้ำจากความดันที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วในระบบไหลเวียนหรือหนึ่งอาจเป็นไอน้ำและครั้งที่สองเกิดการระเบิดของไฮโดรเจนที่เกิดจากปฏิกิริยาทางเคมีในเครื่องปฏิกรณ์ที่ไม่ทำงาน จากการตรวจจับไอโซโทปซีนอนที่ Cherepovets ระยะทาง 230 ไมล์ (370 กิโลเมตร) ทางตอนเหนือของกรุงมอสโกหลังจากการระเบิด De Geer เชื่อว่าการระเบิดครั้งแรกนั้นจริง ๆ แล้วเป็นไอพ่นของก๊าซนิวเคลียร์ที่ยิงเข้าไปในบรรยากาศหลายกิโลเมตร
ทำการเปลี่ยนแปลง
โจนาธานคูเปอร์สมิ ธ นักประวัติศาสตร์ด้านเทคโนโลยีที่มหาวิทยาลัยเท็กซัสเอแอนด์เอ็มที่อยู่ในมอสโกในปี 2529 ในตอนแรกเจ้าหน้าที่โซเวียตเก็บข้อมูลอย่างใกล้ชิด สื่อของรัฐฝังเรื่องราวและโรงงานข่าวลือเข้ายึดครอง แต่ไกลออกไปในสวีเดน De Geer และนักวิทยาศาสตร์ของเขากำลังตรวจจับไอโซโทปกัมมันตรังสีที่ผิดปกติ ประชาคมระหว่างประเทศจะได้รู้ความจริงในไม่ช้า
ในวันที่ 14 พฤษภาคมผู้นำโซเวียตมิคาอิลกอร์บาชอฟพูดปราศรัยทางโทรทัศน์ซึ่งเขาเปิดใจเกี่ยวกับสิ่งที่เกิดขึ้น มันเป็นจุดเปลี่ยนในประวัติศาสตร์ของสหภาพโซเวียตคูเปอร์สมิ ธ บอกวิทยาศาสตร์สด
"มันสร้างความจริงที่น่าจับตามอง" คูเปอร์สมิ ธ กล่าวถึงนโยบายความโปร่งใสในสหภาพโซเวียต
นอกจากนี้ยังเปิดศักราชใหม่ในความร่วมมือด้านความปลอดภัยนิวเคลียร์ ในเดือนสิงหาคม พ.ศ. 2529 สำนักงานพลังงานปรมาณูระหว่างประเทศได้จัดการประชุมสุดยอดหลังเกิดอุบัติเหตุขึ้นในกรุงเวียนนาและนักวิทยาศาสตร์ของสหภาพโซเวียตเข้ามาใกล้ด้วยการเปิดกว้างอย่างไม่เคยปรากฏมาก่อน De Geer ผู้เข้าร่วมกล่าว
“ มันช่างน่าประหลาดใจมากที่พวกเขาบอกเรา” เขากล่าว
ในบรรดาการเปลี่ยนแปลงในการตอบสนองต่อเชอร์โนบิลก็คือการดัดแปลงเครื่องปฏิกรณ์ RBMK-1000 เครื่องอื่นที่ใช้งานอยู่ในขณะนั้น 17 เครื่อง ตามที่สมาคมนิวเคลียร์แห่งโลก (World Nuclear Association) ซึ่งส่งเสริมพลังงานนิวเคลียร์การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้รวมถึงการเพิ่มตัวยับยั้งไปที่แกนกลางเพื่อป้องกันการเกิดปฏิกิริยาไม่เกิดพลังงานที่ต่ำการเพิ่มจำนวนของแท่งควบคุมที่ใช้ในการทำงานและการเพิ่มปริมาณเชื้อเพลิง แท่งควบคุมได้รับการดัดแปลงเพิ่มเติมเพื่อให้กราไฟท์จะไม่เคลื่อนที่ไปยังตำแหน่งที่จะเพิ่มการทำปฏิกิริยา
เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์อีกสามแห่งของเชอร์โนบิลเปิดดำเนินการจนถึงปี 2000 แต่ได้ปิดตัวลงเนื่องจากมี RBMKs อีกสองแห่งในลิทัวเนียซึ่งถูกปิดตัวลงตามข้อกำหนดของประเทศนั้นที่เข้าสู่สหภาพยุโรป มีเครื่องปฏิกรณ์ RBMK สี่แห่งที่ทำงานใน Kursk สามแห่งใน Smolensk และอีกสามแห่งในเซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก (หนึ่งในสี่ถูกยกเลิกในเดือนธันวาคม 2018)
เครื่องปฏิกรณ์เหล่านี้ "ไม่ดีเท่าของเรา" De Geer กล่าว "แต่มันดีกว่าที่เคยเป็น"
“ มีลักษณะพื้นฐานของการออกแบบที่ไม่สามารถแก้ไขได้ไม่ว่าพวกเขาจะทำอะไรก็ตาม” Lyman กล่าว "ฉันจะไม่บอกว่าพวกเขาสามารถเพิ่มความปลอดภัยของ RBMK โดยรวมให้เป็นมาตรฐานที่คุณคาดหวังจากเครื่องปฏิกรณ์น้ำแบบตะวันตก"
นอกจากนี้ De Geer ยังชี้ให้เห็นว่าเครื่องปฏิกรณ์ไม่ได้สร้างด้วยระบบกักเก็บเต็มรูปแบบตามที่เห็นในเครื่องปฏิกรณ์แบบตะวันตก ระบบกักเก็บเป็นเกราะป้องกันที่ทำจากตะกั่วหรือเหล็กกล้าหมายถึงการบรรจุก๊าซกัมมันตรังสีหรือไอน้ำจากการหลบหนีสู่ชั้นบรรยากาศในกรณีที่เกิดอุบัติเหตุ
มองข้ามการกำกับดูแล?
แม้จะมีผลกระทบระหว่างประเทศที่อาจเกิดขึ้นจากอุบัติเหตุโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ แต่ก็ไม่มีข้อตกลงระหว่างประเทศที่เกี่ยวข้องกับสิ่งที่ถือเป็นโรงงานที่ "ปลอดภัย" Lyman กล่าว
อนุสัญญาว่าด้วยความปลอดภัยทางนิวเคลียร์กำหนดให้ประเทศต่างๆต้องมีความโปร่งใสเกี่ยวกับมาตรการด้านความปลอดภัยและอนุญาตให้มีการตรวจสอบพืชที่เป็นเพื่อนเขากล่าว แต่ไม่มีกลไกการบังคับใช้หรือการลงโทษ แต่ละประเทศมีหน่วยงานกำกับดูแลของตนเองซึ่งมีอิสระในฐานะรัฐบาลท้องถิ่นเท่านั้นที่จะเปิดโอกาสให้พวกเขาได้ Lyman กล่าว
“ ในประเทศที่มีการคอร์รัปชั่นอาละวาดและขาดธรรมาภิบาลคุณจะคาดหวังได้อย่างไรว่าหน่วยงานกำกับดูแลอิสระจะสามารถทำงานได้” ลายแมนกล่าว
แม้ว่าจะไม่มีใครนอกจากสหภาพโซเวียตที่สร้างเครื่องปฏิกรณ์ RBMK-1000 แต่การออกแบบเครื่องปฏิกรณ์แบบใหม่ที่เสนอนั้นเกี่ยวข้องกับสัมประสิทธิ์โมฆะเชิงบวก Lyman กล่าว ตัวอย่างเช่นเครื่องปฏิกรณ์แบบเร็วพ่อแม่พันธุ์ซึ่งเป็นเครื่องปฏิกรณ์ที่สร้างวัสดุฟิชไซล์มากขึ้นเมื่อพวกเขาสร้างพลังงานมีค่าสัมประสิทธิ์โมฆะเป็นบวก รัสเซียจีนอินเดียและญี่ปุ่นได้สร้างเตาปฏิกรณ์ดังกล่าวทั้งหมดแม้ว่าญี่ปุ่นจะไม่เปิดใช้งานและมีแผนที่จะรื้อถอนและอินเดียมีกำหนดเปิด 10 ปี (นอกจากนี้ยังมีเครื่องปฏิกรณ์ที่มีค่าสัมประสิทธิ์โมฆะบวกเล็ก ๆ ที่ทำงานในแคนาดา)
“ นักออกแบบกำลังถกเถียงกันว่าถ้าคุณคำนึงถึงทุกอย่างโดยรวมแล้วพวกเขาปลอดภัยแล้วมันก็ไม่สำคัญเท่าไหร่” Lyman กล่าว แต่นักออกแบบไม่ควรมั่นใจในระบบของพวกเขาเขากล่าว
“ การคิดแบบนั้นคือสิ่งที่ทำให้โซเวียตเดือดร้อน” เขากล่าว “ และมันคือสิ่งที่ทำให้เราเดือดร้อนโดยไม่เคารพสิ่งที่เราไม่รู้”
Editor's Note: เรื่องนี้ได้รับการปรับปรุงเพื่อให้ทราบว่าส่วนใหญ่ แต่ไม่ใช่ทั้งหมดของแท่งควบคุมจะถูกลบออกจากเครื่องปฏิกรณ์และเพื่อให้ทราบว่าเครื่องปฏิกรณ์รุ่นแรก ๆ ในสหรัฐอเมริกาก็มีค่าสัมประสิทธิ์เป็นบวกด้วยเช่นกัน .
