Bakgrunn: Derfor smalt Tsjernobyl

Reaktoren i Tsjernobyl var laget for å være billig og effektiv i drift. Dessverre var den også grunnleggende ustabil - en radioaktiv trykk-koker uten sikkerhetsventil.

Published

Da reaktor 4 ved Tsjernobyl-anlegget i Ukraina eksploderte for tjue år siden, fikk atomkraften en dødsattest, underskrevet av mange politikere og brede folkegrupper.

Radioaktiv mat, seinskader og generell frykt for den usynlige radioaktive strålingen har gjort kjernekraft til et fy-ord.

Tsjernobyl-reaktoren var grunnleggende ustabil. Hvorfor bygget russerne en slik tikkende bombe? Selvfølgelig for å oppnå noen fordeler: Reaktoren var effektiv i drift, og den kunne bruke billig uran-brensel.

Den gule kaka

Uran er et tungt grunnstoff, tyngre enn bly. I ren form er det sølvblankt, litt bløtere enn stål. Det er svakt radioaktivt, men ikke farlig å ta i.

Men uran finnes ikke i ren form. Det er kostbart å utvinne, og kostbart å foredle. De største urangruvene finnes i Australia og Canada.

"Kjele med yellowcake. Foto: COGEMA, Frankrike"
"Kjele med yellowcake. Foto: COGEMA, Frankrike"

Fra gruvene kommer pulveret yellowcake. Før i tida levde yellowcake opp til navnet sitt og var gult. Nå har nye produksjonsmetoder gjort det svart.

Anriking

I yellowcake er det to former for uran. U-238 er det mest av. Dette uranet kan ikke brukes av de fleste reaktorer, og langt mindre i atombomber.

Det er den sjeldne varianten U-235 som er etterspurt. For å reindyrke U-235 brukes forskjellige teknikker, som regel små sentrifuger. Her blir det litt lettere U-235 skilt fra U-238, omtrent som fløte fra melk i en gammeldags meieri-separator.

Sluttproduktet kalles anriket uran. Jo mer anriking, desto mer kostbart. Hvis iranerne lar sentrifugene spinne lenge nok, får de høyanriket våpenuran med 85% U-235 eller mer.

I andre enden av skalaen kunne Tsjernobyl-reaktoren klare seg med lett anriket uran, der andelen U-235 bare var hevet fra 0,71% til om lag 1,5%.

Kjernereaksjon

Skyter du på U-235 med nøytroner, så går U-235 i stykker. Det spaltes i to andre atomer, og sender ut ny skyts i form av enda flere nøytroner. Dermed får du en kjedereaksjon der U-235 “skyter seg selv”. Kjedereaksjonen lager varme. Varmen brukes til å koke vann til damp. Et kjernekraftverk er egentlig en diger dampmaskin. Dampen driver svære turbin-dynamoer. Slik lager kjernekraftverket elektrisk strøm.

Moderator

Nøytronene er underlige “uran-kuler”. I et vanlig gevær ville vi sagt at jo fortere kula går, desto bedre virker den. Med nøytronene er det annerledes.

De må bremses ned. Først da slår de inn i uranet og spalter det opp på riktig måte.

For å bremse nøytronene, bruker reaktorene forskjellige stoffer. De kalles moderatorer. Tsjernobyl-reaktoren brukte grafittblokker, samme stoff som finnes i en vanlig blyant.

Vannkjøling

Rundt brenselsstavene gikk kanaler med vann. Dette vannet ble varmet opp til damp og drev turbinene som laget elektrisk strøm.

Du kan også se på dette vannet som kjølevann. Uten vannstrøm forbi reaktoren, ville den raskt bli overopphetet.


 

Kontrollstaver

Problemet er ikke bare at kjølingen kan svikte. Selve kjedereaksjonen kan også løpe løpsk.

Da blir uranbrenselet varmere og varmere, og blir umulig å kjøle. Vi får en “nedsmelting”. For å hindre dette, må vi ha kontroll på ammunisjonen: nøytronene.

Blir det for mange nøytron-kuler, er det beste å suge dem opp. I Tsjernobyl-reaktoren kunne staver av bor-karbid senkes ned i kjernen. Bor-karbid er den rene “nøytron-suger”, og demper dermed kjernereaksjonen.

Ved å “ri på kontrollstavene” kunne folkene på Tsjernobyl-verket regulerer hvor hett det skulle gå for seg nede i uran-brenselet.

Natten det gikk galt

Rett over midnatt 26. april 1986 skulle folkene på Tsjernobyl-verket gjøre en test. De ville prøve om kjølevanns-pumpene kunne virke en kort stund uten elektrisk kraft.

Under eksperimentet ville de bremse kjernereaksjonene sånn at ikke kraftverket gikk med full effekt. Av forskjellige grunner gikk denne oppbremsingen for fort, og operatørene trakk kontrollstavene ut igjen for å få litt mer fart på reaktoren igjen.

Da de så stanset strømforsyningen til kjølevannspumpene, steg vanntemperaturen. Det ble dannet dampbobler rundt selve brenselsstavene.

En radioaktiv trykkoker

Vanndamp kjøler ikke så godt som flytende vann, og det ble enda varmere. Men det verste var at det flytende vannet også hjalp kontrollstavene med å “suge nøytroner”.

Da vannet ble til damp, ble det enda flere nøytroner i kjernen og kjedereaksjonen kom ut av kontroll.

Kraftverket produserte ti ganger så mye varme som det var konstruert for. Operatørene prøvde å senke kontrollstavene, men de smeltet og ble sittende fast. Damptrykket økte, og hele topplokket over reaktoren eksploderte.

Katastrofen var et faktum. Grafitten som bremset nøytronene begynte å brenne i den voldsomme heten, og store mengder radioaktiv damp og røyk steg opp mot morgenhimmelen i den fine vårnatten for tjue år sida. Følgene kjenner vi.

Kan det skje igjen?

Det spesielle med Tsjernobyl-reaktoren var at det var to forskjellige systemer som bremset nøytronene og skaffet kjøling til reaktoren. I andre reaktorer brukes samme stoff til begge oppgavene.

Dette har fordeler. De aller fleste kjernekraftverk har reaktorer der vann eller tungtvann har to oppgaver. Det er både kjølevæske og nøytronbremser. Flytende vann er en bedre nøytronbremser enn damp.

Det betyr at hvis vannet blir overopphetet til damp, så slutter nøytronbremsingen og kjernereaksjonene avtar.

Flere enn Tsjernobyl

Dessverre er det fortsatt flere kraftverk av Tsjernobyl-typen i bruk i Russland og Litauen.

Riktignok har de fått nye og bedre sikkerhetsmekanismer for å kyle kontrollstavene til bunns og stanse kjernereaksjonene på kort tid, men reaktortypen er grunnleggende ustabil og gir kjernekraften mye av dens dårlige rykte.

Les mer:

Om Tsjernobyl-reaktortypen fra World Nuclear Association