Černobyľská havária

Prírodné vedy » Fyzika

Autor: ivana123
Typ práce: Referát
Dátum: 19.01.2014
Jazyk: Slovenčina
Rozsah: 2 357 slov
Počet zobrazení: 3 439
Tlačení: 372
Uložení: 384
Černobyľská havária
 
1 . Úvod
Černobyľská havária. Udalosť,  ktorá sa odohrala na území Ukrajiny, otriasla celým svetom, a je aj dodnes aktuálna kvôli dôsledkom ktoré po sebe zanechala.  Aj keď sa táto udalosť odohrala pred dvadsiatimi štyrmi rokmi, jej následky sú aktuálne doposiaľ. Ide totiž o najhoršiu jadrovú haváriu v histórii jadrovej  energetiky. V priebehu riskantného pokusu vtedy došlo k prehriatiu  a následne explózii reaktora pričom sa  do vzduchu uvoľnil rádioaktívny mrak. Bežní ľudia, ktorí sa touto problematikou nezaujímajú, ani len netušia, čo všetko sa v roku 1986 odohralo, a v akom ohrození sa aj po toľkých rokoch nachádzajú. Jedná sa hlavne o obyvateľov Bieloruska, Ruska a samozrejme Ukrajiny. Na týchto územiach boli kontaminované rôzne rozsiahle oblasti, najmä Bielorusko, kde spadlo až 70 % rádioaktívneho spádu. Dôsledky, ktoré ohrozovali, a ešte aj dnes ohrozujú ľudstvo, príčiny výbuchu jadrovej elektrárne, utrpenie vtedajších ale aj súčasných obyvateľov vtedajšieho Sovietskeho zväzu, východnej Európy a Škandinávie(miesta z kadiaľ prešiel rádioaktívny mrak) sú teda  jednými z mnohých dôvodov prečo sme sa rozhodli vybrať si práve túto tému, plnú rôznych nejasností a tajností, s ktorými je havária spojená. Myslíme si, že ľudia by mali byť oboznámení s rizikami ktoré v sebe nesú atómove elektrárne. Preto sa pokúsime podrobnejšie vysvetliť, ako takéto elektrárne fungujú a taktiež sa pokúsime, objasniť dôvody, prečo k tejto udalosti  vlastne došlo.

2. Čo je to jadrová elektráreň
Jadrové elektrárne slúžia na premenu jadrovej energie na energiu elektrickú. Fungujú na podobnom princípe ako tepelné elektrárne. Jadrové elektrárne používajú namiesto parného kotla (ktorý sa nachádza v tepelných elektrárniach) jadrový reaktor. Reaktor svojím teplom (ktoré vzniká pri vhodnej jadrovej reakcii) vytvára paru, ktorá poháňa turbíny a tie  vytvárajú elektrickú energiu.  Teplo v reaktore vzniká  z reaktora odvádzaním pary primárnym okruhom do generátora pary. Jadrové elektrárne využívajú ako palivo hlavne obohatený urán, ktorý vzniká z uránu prírodného (v prírode sa nachádza ako minerál smolinec - uraninit),  zvýšením  obsahu izotopu 235U z pôvodných  0,5 % na 2 až 5 %. Jadrové palivo je veľmi efektívne v porovnaní napr. z uhlím, biomasou alebo obnoviteľnými zdrojmi energie. Z 1g 235U vznikne úplným štiepením až 75600 MJ tepelnej energie.
 Keďže v reaktore vznikajú rádioaktívne látky, musí byť elektráreň zabezpečená proti úniku týchto látok. Jadrové elektrárne majú reaktor, primárny okruh a generátor pary umiestnený v špeciálnej železobetónovej budove, ktorú možno v prípade jadrovej havárie vzduchotesne a vodotesne uzavrieť. Jadrová energia je z hľadiska ekológie najčistejšia elektrická energia. Hlavným rizikom jadrových elektrární je riziko havárie. Najvážnejšou jadrovou katastrofou bola havária v Černobyle.
 
3. Havária:
3.1 Havária v Černobyle
Najväčšia a najvážnejšia havária v histórii jadrovej energetiky sa stala 26.4. 1986 v jadrovej elektrárni V. I. Lenina v Černobyle. 26. apríla 1986 bolo naplánované odstavenie reaktora číslo 4 kvôli pravidelnej údržbe.  Vedenie rozhodlo využiť túto príležitosť na otestovanie schopnosti turbogenerátora reaktora vyrábať dostatočné množstvo elektriny na napájanie bezpečnostných systémov reaktora  v prípade súčasného výpadku energie z reaktora a vonkajších zdrojov elektrickej energie a nasledovné bezpečné odstavenie reaktora (irónia osudu – test, ktorý mal slúžiť  na bezpečné odstavenie reaktora sa obrátil proti nim). Podľa plánu experimentu mal byť reaktor použitý na roztočenie turbíny, potom mala byť turbína od reaktora odpojená a mala sa ďalej točiť len vlastnou zotrvačnosťou. Výkon reaktora bol znížený z normálnej kapacity 3,2 GW na 700 MW, aby test prebiehal pri bezpečnejšom, nízkom výkone (operátori však znížili výkon príliš a skutočný výstupný výkon klesol až na 30 MW – 1. chyba). Následkom tohto zníženia výkonu sa zvýšila koncentrácia  xenónu-135, ktorý je produktom jadrovej reakcie a pohlcuje neutróny (xenón by sa normálne pri vyšších hodnotách výkonu v reaktore hneď premieňal ďalej). Úbytok výkonu sa priblížil k bezpečnostnej medzi, no osádka sa rozhodla nezastaviť reaktor a pokračovať v experimente. Kvôli nadbytku xenónu-135 pohlcujúceho neutróny boli regulačné tyče vysunuté z reaktora o niečo viac, než by bolo pri normálnom bezpečnom riadení prípustné (2. chyba). Pred experimentom boli spustené vodné čerpadlá poháňané turbogenerátorom - vytvorený prietok vody prekročil medze stanovené bezpečnou reguláciou. Prietok vody sa ešte zvýšil deväťnásobne (voda tiež pohlcuje neutróny). Toto zvýšenie prietoku vody si vynútilo dokonca vytiahnutie aj ručne ovládaných regulačných tyčí, čo vytvorilo vysoko nestabilné a nebezpečné prevádzkové podmienky (3.chyba).

O 1:23:04 sa začal experiment. Prívod elektriny do vodných čerpadiel bol vypnutý a pretože ich poháňal turbogenerátor iba zotrvačnosťou, prietok vody sa zmenšoval. Turbína bola odpojená od reaktora a tlak pary v jadre reaktora sa zvyšoval. Postupne, ako sa chladiaca kvapalina zahrievala, v jej potrubí sa začali vytvárať vrecká pary. Reaktor, ktorý bol použitý v Černobyle, sa vyznačuje prudkým zvýšením výkona reaktora - reaktor sa postupne stáva stále nestabilnejším a nebezpečnejším za neprítomnosti vody, ktorá by pohlcovala neutróny. O 1:23:40 sa rozhodli operátory rýchlo odstaviť reaktor (kompletné zasunutie všetkých regulačných tyčí, vrátane ručne ovládaných tyčí, ktoré boli predtým vytiahnuté ). Pomalý mechanizmus vsúvania regulačných tyčí (18-20 s do skončenia operácie), prázdnym koncom tyčí a dočasný nedostatok chladiacej kvapaliny, ktoré spôsobilo rýchle odstavenie malo za následok zvýšenú reakčnosť. Zvýšená výstupná energia spôsobila deformáciu kanálov regulačných tyčí. Tyče sa zasekli potom, ako boli zasunuté do jednej tretiny a neboli preto schopné zastaviť reakciu. O 1:23:47 vyskočil výkon reaktora na asi 30 GW, desaťkrát viac ako normálny prevádzkový výstup. Palivové tyče sa začali taviť a prudko zvýšený tlak pary spôsobil veľkú parnú explóziu, ktorá odhodila a zničila kryt reaktora, potrhala chladiace potrubie a vyrazila dieru do stropu. To dovolilo rádioaktívnej kontaminácii uniknúť do atmosféry hneď potom, ako parná explózia spôsobila puknutie primárnej tlakovej nádrže. Prísun kyslíka kombinovaný s extrémne vysokou teplotou paliva spôsobilo horenie grafitu. Tento požiar veľkou mierou prispel k rozptýleniu rádioaktívneho materiálu po okolí a celkovej kontaminácií vonkajších oblastí.

3.1 Príčiny katastrofy v Černobyle
Dá sa povedať, že havária v Černobyle vznikla príčinou viacerých „nešťastných náhod“.
Bola to zmes zlyhania ľudských ale aj konštrukčných faktorov. Jednou z hlavných príčin bola zlá konštrukcia regulačných tyčí, ktoré za normálnych okolností slúžia ako „brzdy“, ktoré spomaľujú a následne zastavujú štiepnu reakciu v  reaktore. Regulačné tyče neboli celkom naplnené. Keď sa zasúvali, bola na prvých pár sekúnd chladiaca kvapalina(chladiaca kvapalina (voda) je pohlcovač neutrónov, čiže  výkon reaktora v tej chvíli stúpol.) nahradená dutými časťami regulačných tyčí. O tomto bohužial operátori elektrárne nevedeli. Kvôli zníženiu nákladov pri veľkej veľkosti reaktora bola konštrukcia reaktorovej budovy vyrobená z nevhodným materiálov (mala iba čiastočnú schopnosť zadržania rádioaktívnych splodín).

Ďalšou príčinou bolo obídenie bezpečnostným procedúr (a to niekoľkokrát - aby mohol byť vykonaný experiment, bolo niekoľko bezpečnostných systémov vyradených z prevádzky alebo ignorovaných. ), nedostatočná komunikácia medzi vedúcimi bezpečnostnými pracovníkmi a operátormi čo sa týka príkazu vykonať experiment, a kvôli nedostatočnému vyškoleniu operátorov (operátori dostatočne nechápali ako reaktor pracuje pri nízkom stupni reaktivity).

4. Obete katastrofy:
4 .1 Utajovaná katastrofa:
Černobyľská havária bola teda utajovanou katastrofou. Informácie a dôkazy o tom, že sa stala táto katastrofa nepochádzali zo Sovietskeho zväzu, ale až zo Švédska kde 27. apríla pracovníci Forksmarskej jadrovej elektrárne, ktorá sa nachádza približne 1 100 km od Černobyľa našli rádioaktívne častice na svojom oblečení. V tejto elektrárni na brehu Baltského mora namerali vtedy zvýšenie radiácie. Technici sa zo začiatku obávali že práve u nich došlo k úniku rádioaktívnych látok, no mýlili sa a Švédi začali požadovať od sovietskej vlády vysvetlenie. Sovieti však aj naďalej mlčali. Napokon si však chybu priznali až po nátlaku viacerých krajín. Na  tom že ZSSR tajilo atómovú katastrofu bohužiaľ nebolo nič nového. Už od roku 1959 existovali určité náznaky zo strany vedcov z komunistického bloku, že koncom päťdesiatich rokov došlo k väčšej havárii v meste Kyštym. Z mapy tejto oblasti zmyzli v nasledujúcich rokoch celé dediny a má sa za to, že havária v Kyštyme si vyžiadala mnohé obete.

4 .2 Obete havárie:
Je až zarážajúce ako toto celé mohol niekto dopustiť a s akým nezodpovedným prístupom bola cela akcia riadená. Či už sa jedná o samotnú manipuláciu s reaktorom alebo následné odpratávanie rádioaktívneho odpadu. Nikto nebol dostatočne informovaný o danej situácii. Keby sa vtedajšie riadenie stavalo ku celej záležitosti zodpovednejšie mohlo byť všetko celkom inak. Mohlo sa zachrániť viac civilného obyvateľstva a malých deti, ba dokonca mohli predísť aj samotnému výbuchu, no nestalo sa tak. Utrpenie, ktoré vtedy zažívalo vtedajšie obyvateľstvo je pre nás priam nepredstaviteľné. Mnohí ľudia zahynuli okamžite na dôsledky z ožiarenia. Konkrétne sa jedná o 31 požiarnikov a záchranárov ktorí sa snažili dostaň celú situáciu pod kontrolu. Nevedeli však, akému veľkému riziku sa vystavujú kvôli nedostatku informácií. V skutočnosti bolo na niektorých miestach nameraných viac ako 20 000 röntgenov za hodinu, pričom smrteľná dávka je 500  röntgenov po dobu piatich hodín. No tieto údaje neboli zverejnené a dozimetre (prístroje na meranie rádioaktivity), ktoré namerali nadmerne zvýšené hodnoty rádioaktivity boli považované za chybné. K zvýšeniu rádioaktivity prispelo aj to, že požiarnici ,ktorí prišli na miesto hasiť vzniknutý oheň neboli oboznámení s faktom, že sutiny a dym sú nebezpečne rádioaktívne. Keďže nepoznali príčinu požiaru hasili požiar aj samotný reaktor vodou, čo však bola chyba. Reaktor mal v tom čase teplotu asi 2 000 º C čo viedlo k rozkladu vody na vodík  a kyslík. Opätovné zlučovanie týchto látok následne sprevádzali výbuchy, ktoré ďalej prispeli k úniku rádioaktivity. Hasenie trvalo približne 3 hodiny, no aj za tento relatívne krátky čas mnoho požiarnikov utrpelo ožiarenie vysokými dávkami radiácie.

4 .3 Evakuácia Pripjaťu a čistiace práce
Po dvadsiatich štyroch hodinách bola  vyhlásená evakuácia blízkeho mesta Pripjať vládnym komisárom, ktorý musel pripustiť fakt, že reaktor bol zničený. Celkom bolo evakuovaných 135 000 ľudí z okruhu 300 míl štvorcových v okruhu elektrárne. Nasledovali čistiace práce. Vláda vyslala pracovníkov, takzvaných likvidátorov (pozostávajúcich aj z členov armády) ako do normálneho zamestnania. Žiadne varovania, oboznámenia o vážnosti situácie či ochranné obleky. Najhoršie rádioaktívne trosky boli teda pozbierané ľuďmi,ktorí neboli vôbec chránení. Tieto trosky vyvrhnuté z reaktora boli umiestnené do budov a následne bola zahájená odvážna letecká operácia letiek vrtuľníkov, ktoré boli vedené generálmajorom N. Anoškinom. Každý vrtuľník zasypával reaktor pri rýchlom prelete  až desiatimi tonami materiálu. Behom dvoch dní bol reaktor zasypaný štyrmi tisíckami ton piesku, bóru, dolomitu a iných látok, ktoré dym dohorievajúcich trosiek účinne filtrovali. Aj keď bol požiar reaktora uhasený, zostali teploty  jeho jadra značne vysoké v dôsledku rozpadu štiepnych produktov, preto bolo nutné okolitú

pôdu ochladzovať. Únik rádioaktívneho materiálu do ovzdušia bol však zastavený až po deviatich dňoch od katastrofy zapečatením reaktoru spolu s jeho obsahom. Okolo reaktora bol vztýčený veľký oceľový sarkofág.
 
5. Dopady:
5 .1 Dlhodobý dopad:
Čoskoro po havárii bol najväčším zdravotným rizikom rádioaktívny jód s polčasom rozpadu 8 dní. Dnes vzbudzuje najväčšie obavy kontaminácia pôdy izotopmi  stroncia 90Sr a  cézia137Cs, ktoré majú polčas rozpadu okolo 30 rokov. Najvyššie koncentrácie 137Cs boli nájdené v povrchových vrstvách pôdy, kde sú absorbované rastlinami, hmyzom a hubami a dostávajú sa tak do miestneho potravinového reťazca. Dávnejšie testy (okolo roku 1997)  ukázali, že v kontaminovaných oblastiach množstvo 137Cs v stromoch stále narastá. Existujú dôkazy, že sa kontaminácia presúva do podzemných aquiferov a uzavretých vodných nádrží ako sú jazerá a rybníky  (2001 , Germenchuk). Predpokladá sa, že hlavným spôsobom odstránenia kontaminácie bude prirodzený rozpad 137Cs na stabilný izotop bária 137Ba, pretože vymývanie dažďom a povrchovou vodou sa ukázalo ako zanedbateľné.
 
5 .2 Globálny dopad:
  Napriek tomu, že černobyľská havária uvoľnila toľko rádioaktívnej kontaminácie ako 400 bômb z Hirošimi, bola jej celková veľkosť asi 100× až 1 000× menšia než kontaminácia spôsobená atmosférickými testami jadrových zbraní v polovici 20.storočia. Možno preto tvrdiť, že hoci bola černobyľská havária obrovskou lokálnou katastrofou, neprerástla do globálnej katastrofy.
 
5 .3 Dopad na Slovensko:
Vzdušné prúdy kontaminované výbuchom preleteli nad územím  Česko-Slovenska celkovo trikrát: 30. Apríla, 3. až 4. Mája a 7. Mája 1986. Prvý a tretí prechod zasiahol celé územie

Česko-Slovenska, druhý prechod sa vyhol strednému a východnému Slovensku a zasiahol len jeho západnú časť. Keďže pršaním sa z rádioaktívneho mraku uvoľňuje veľké množstvo rádioaktívnych látok, najväčšie škody vznikli práve na takýchto územiach.
Zo správy Inštitútu hygieny a epidemiológie z roku 1990 vychádza, že nadmerné zamorenie bolo zaznamenané v okresoch:
• Dunajská Streda (12 200 Bq/m²)
• Komárno (10 510 Bq/m²)
• Žiar nad Hronom (8 470 Bq/m²)
• Galanta (7 270 Bq/m²)
• Nitra (6 980 Bq/m²)
• Levice (6 410 Bq/m²)
• Stará Ľubovňa (5 270 Bq/m²)
• Nové Zámky (4 670 Bq/m²)
• Lučenec (4 670 q/m²)
• Dolný Kubín (4 430 Bq/m²)

Obyvatelia Slovenska boli vystavení vplyvu rádioaktívnych látok v dvoch vlnách: Prvé týždne po havárii a počas zimy 1986/87, čiže v období, kedy sa spotrebovávali obilniny z tohoročnej úrody a konzumovalo sa mlieko a mäso zo zvierat kŕmených  senom skoseným na jar a leto 1986.

5 .4 Dopad na prírodu

Evakuácia oblasti obklopujúcej elektráreň umožnila vytvorenie bohatej a jedinečnej prírodnej rezevácie. Nevie sa, či bude mať kontaminácia spádom nejaký dlhodobý nepriaznivý dopad na  flóru a faunu v oblasti, pretože rastliny a zvieratá sa vzájomne významne líšia a ich radiačná tolerancia je iná než ľudská. Zdá sa však, že sa rozmanitosť druhov v kontaminovanej oblasti vďaka odstráneniu ľudského vplyvu zvýšila. Existujú správy o mutáciách niektorých rastlín v oblasti, ktoré vedú k neopodstatneným príbehom o „lese divov“ obsahujúcom mnoho podivne zmutovaných rastlín. Podľa správ je táto oblasť tichá, čo naznačuje, že vtáky ju doteraz znovu nekolonizovali.

6. Sarkofág:
Sarkofág nedokáže trvale účinne uzavrieť zničený reaktor. Narýchlo urobená konštrukcia, v mnohých prípadoch vybudovaná na diaľku priemyselnými robotmi, má za následok jeho rýchle starnutie a ak by sa zrútil, mohol by sa uvoľniť ďalší mrak rádioaktívneho prachu. Bolo prediskutovaných mnoho plánov na výstavbu trvalejšieho puzdra, ich realizáciu však doposiaľ brzdila korupcia. Väčšina peňazí, ktoré venovali zahraničné krajiny na pomoc Ukrajine boli vyplytvané neefektívnym rozvrhnutím stavebných zmlúv a celkovým riadením alebo boli jednoducho ukradnuté.

Pod sarkofágom zostalo po havárii asi 5-10 % paliva reaktora, čo predstavuje rádioaktivitu asi 18 miliónov Ci. Rádioaktívny materiál sa skladá zo zvyškov jadra, prachu a láve podobných „palivo obsahujúcich materiálov“ (FCM), ktoré tiekli vrakom budovy reaktora, než stuhli do keramickej formy. Podľa odhadov sa pod železobetónovým obalom nachádzajú najmenej 4 tony rádioaktívneho prachu.

Do betónu pokrývajúceho reakor presakuje voda a vyplavuje rádioaktívne materiály do okolitých podzemných vôd. Vysoká vlhkosť vnútri krytu prispieva k ďalšej erózií jeho oceľovej konštukcie. 17. Septembra 2007 podpísalo francúzske konzorcium Novarka zmluvu o postavení nového sarkofágu. 105 metrov vysoký a 260 metrov dlhý oceľový kryt sa umiestni nad terajší sarkofág. Hmotnosť nového krytu bude 18 000 ton a jeho životnosť sa odhaduje na 100 rokov.

Oboduj prácu: 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1


Odporúčame

Prírodné vedy » Fyzika

:: KATEGÓRIE – Referáty, ťaháky, maturita:

Vygenerované za 0.023 s.
Zavrieť reklamu