HS. Arto Lauri Fissioräjähdykset todennettu
============================================
Tiede
Ruotsalaistutkimus: Tšernobylissa tapahtui sittenkin ydinräjähdys – Plasmasuihkut syöksivät radioaktiivista ksenonia kolmen kilometrin korkeuteen
Tutkimus horjuttaa vallitsevaa opinkappaletta, jonka mukaan ydinreaktori ei edes voi räjähtää.
Tšernobylin ydinvoimalaonnettomuus tapahtui huhtikuussa 1986. Räjähdykset tuhosivat reaktorirakennuksen katon.
Petri Forsell
Julkaistu: 16.1. 2:00 , Päivitetty: 16.1. 9:29
www.hs.fi/tiede/art-2000005525649.html?share=b72a402a268f536f40ea59f3b0e9bd06
Tšernobylin ydinvoimalan turmassa 1986 saattoi tapahtua ketjureaktion kiihtyminen tavalla, joka vastaa pientä ydinräjähdystä.
Ruotsalaisen professori Lars-Erik de Geerin johtaman tutkimuksen mukaan reaktori ei tuhoutunut kahdessa höyryräjähdyksessä, kuten useimmat tutkijat ovat arvioineet. Ensimmäisessä räjähdyksessä oli kyse ketjureaktion räjähdysmäisestä kiihtymisestä.
Vasta seuraava räjähdys 2,7 sekuntia myöhemmin aiheutui reaktorissa höyrystyneen veden paineesta.
Räjähdysten ja tulipalon vuoksi radioaktiivisia aineita pääsi ilmakehään, ja niitä kulkeutui laajoille alueille Eurooppaan.
De Geerin ryhmän tutkimus julkaistiin Nuclear Technology -lehdessä loppuvuodesta. Se horjuttaa vallitsevaa opinkappaletta, jonka mukaan ydinreaktori ei edes voi räjähtää.
Tutkijat käyttävät sanaa ”ydinräjähdys” varovasti. He korostavat, ettei sitä, mitä Tšernobylissä tapahtui, voi verrata ydinpommiin.
Ydinpolttoaineen aktiivisuus ei riitä pitämään yllä pommimaista ketjureaktiota. Ydinpolttoaineessa rikastuksen aste on matalampi kuin aseissa.
Ydinpolttoainetta on kuitenkin reaktorissa vastaavasti enemmän. Tšernobylin reaktorissa radioaktiivista materiaalia oli ainakin 180 tonnia.
Ilman neutronivuon ohjausta osastakin purkautuu valtavasti energiaa. Ruotsalaisten laskujen mukaan kolmen polttoainekanavan räjähdys vastasi 225:tä tonnia tavallista räjähdysainetta.
Ydinreaktorissa radioaktiivinen polttoaine tuottaa lämpöä atomien ydinten halkeamisesta eli fissiosta. Samalla vapautuvat neutronit osuvat uusiin atomiytimiin ja halkaisevat ne. Syntyy siis ketjureaktio.
Neutronien määrää ja nopeutta säädellään muun muassa vedellä ja grafiitilla, jotka hidastavat ja sieppaavat neutroneja.
Tšernobylissä kuvattu video on vuodelta 1998.
Tšernobylin turman aiheuttivat virheet, joita tehtiin voimalan turvajärjestelmän testauksessa.
Kokeilussa reaktorin teho oli määrä laskea noin neljännekseen normaalista, mutta virheiden vuoksi se putosi kymmenesosaan. Näin alhaisella teholla ydinreaktion hallitseminen oli vaikeaa, eikä henkilökunnalla ollut siihen edes koulutusta.
Tässä vaiheessa olisi tarvittu poikkeuksellisen syvää ymmärrystä ydinvoimalan toiminnasta, koska monet asiat kellahtivat päälaelleen.
Kun virheiden tuhoisa vaikutus valkeni valvomon henkilökunnalle, he lopulta painoivat reaktorin hätäkatkaisinta.
Katkaisimen painamisen olisi pitänyt pysäyttää reaktio pudottamalla neutroneja imevät säätösauvat polttoainesauvojen viereen.
Säätösauvat oli kuitenkin suunniteltu laskeutumaan liian hitaasti, ne olivat liian lyhyitä ja niiden grafiittikärjet kiihdyttivät fissiota.
Pysäytysyrityksen vuoksi reaktorin teho vain nousi ja ylitti kaikki turvarajat. Tässä vaiheessa tapahtui kaksi räjähdystä. Ensimmäisessä reaktorin satoja tonneja painava, teräksestä ja kivestä rakennettu kansi lensi irti. Toisessa tuhoutui reaktorirakennus.
Kummassakin räjähti useimpien tutkijoiden mukaan vesihöyry. Ruotsalaistutkijat esittävät kuitenkin, että reaktorin ryöstäytyminen hallinnasta johti ydinräjähdykseen.
Ydinpolttoaine kuumeni reaktiossa nopeasti noin 7 000 asteeseen. Kuumuus muutti aineen plasmaksi, joka pakeni helpointa reittiä polttoainekanavan täyttöaukosta.
Plasmasuihkut heittivät tieltään kanavien 300-kiloiset kannet ja lävistivät reaktorirakennuksen katon. Niiden mukana päätyi heikosti radioaktiivista ksenonia 2,5–3 kilometrin korkeuteen.
Alas suuntautunut energia höyrysti teräksen ja kiven reaktorin lattiasta. Ruotsalaisten mukaan noin neljännes rakenteesta hävisi olemattomiin tai valui alapuolella oleviin huoneisiin.
Tämän jälkeisistä tapahtumista vallitsee tutkijoiden kesken melko yhtenäinen näkemys.
Höyry räjähti ja rikkoi rakennuksen katon, ja ensimmäisessä räjähdyksessä paljastuneet reaktorin sisäosat syttyivät tuleen.
Höyryn paine ja tulipalo lennättivät saastetta noin kilometrin korkeuteen, mistä se kulkeutui tuulen mukana länttä kohti ja lopulta ympäri pohjoista pallonpuoliskoa.
De Geer ja kumppanit perustavat poikkeavan teoriansa erityisesti siihen, että voimalasta purkautunutta ksenonia laskeutui Venäjälle paikkaan, johon se ei säätietojen perusteella voinut kulkeutua höyryräjähdyksen voimasta.
Meteorologi de Geer on tutkinut onnettomuuden laskeumia vuodesta 1986. Tässä työssä hän sai sattumalta tietää, että Tšerepovetsin kaupungissa Venäjällä havaittiin ksenonin isotooppeja onnettomuuden jälkeisinä päivinä.
Kaupungissa toimiva tehdas oli mitannut maan tasalta heikosti radioaktiivista ksenonia. Koska radioaktiivinen ksenon hajoaa muutamassa päivässä, aineen ainoa uskottava lähde oli Tšernobyl.
Tšerepovets sijaitsee satoja kilometrejä onnettomuusvoimalasta pohjoiseen. Noina päivinä tuuli ei puhaltanut Tšernobylista pohjoiseen Tšerepovetsiin vaan länteen. Miten ksenon oli sinne päätynyt?
Arvoitus alkoi ratketa vuonna 2016, jolloin tutkijat saivat yksityiskohtaiset tiedot 1980-luvun ilmavirtauksista. Niiden avulla ruotsalaistutkijat loivat tarkan kolmiulotteisen mallin onnettomuuspäivien tuulista.
Malli osoitti, että läntisen virtauksen yläpuolella 2,5–3 kilometrin korkeudessa tuuli puhalsi ensin etelästä luoteeseen ja myöhemmin Suomenlahdelta kaakkoon. Näissä virtauksissa ksenon olisi päätynyt Tšerepovetsiin alle viidessä vuorokaudessa.
Höyryräjähdyksen voimasta isotoopit eivät olisi nousseet korkeammalle kuin kilometriin. Ydinräjähdyksen synnyttämä kuuma plasmapurkaus olisi kuitenkin lennättänyt ksenonin tarpeeksi ylös ilmakehään.
Ydintapahtumaa tukee myös joukko muita havaintoja.
Yksi todiste löytyy tuhoutuneen reaktorin alla olevista huoneiden raunioista. Reaktorin pohja, joka oli kaksi metriä paksu teräksellä päällystetty kivilevy, oli hävinnyt osin olemattomiin. Tutkijat uskovat tuhon syyksi kuuman plasmapurkauksen.
Plasma liikkui sekä ylös- että alaspäin samalla voimalla, mutta koska reaktorin yläosassa oli satoja kanavia, plasma pääsi etenemään niiden kautta helpommin ja saavutti jopa kolmen kilometrin korkeuden.
Reaktorin kuoren vauriot, kuten neljän metrin vajoaminen, aiheutuivat höyryräjähdyksestä. Höyry ei kuitenkaan olisi voinut sulattaa terästä ja kiveä.
Lisätodisteita ruotsalaiset löysivät myös kolmesta seismografista, jotka rekisteröivät maan tärähtelyä onnettomuuden aikoihin.
Selvimmin yhteys Tšernobyliin näkyi noin sadan kilometrin päässä olleessa Norinskin mittalaitteessa, joka kirjasi seismisen energian lisäksi myös kaksi äänihavaintoa räjähdyksistä.
Norinskin havaintojen perusteella ensimmäinen räjähdys oli kaksiosainen, minkä tutkijat arvelevat merkitsevän sitä, että polttoaine räjähti kahdessa kanavassa lähes samalla hetkellä.
Kolmas todiste on erään silminnäkijän kertomus. Hän näki ensimmäisen ja toisen räjähdyksen välissä sinisen välähdyksen voimalan tuhoutuneen katon yllä.
Paljastunut reaktori ionisoi ilmaa, mikä näkyi himmeästi vihertävänä valona. Silminnäkijän kuvailema välähdys oli kuitenkin hetkellinen, kirkas ja kirkkaan sininen. Kuuma plasmapurkaus voisi tuottaa tuollaisen näyn.
De Geer ei ole ensimmäinen, joka epäilee ”ydintapahtuman” vaikuttaneen Tšernobylin tuhoihin. Aiemmin on esitetty, että alapohjan reikä oli syntynyt ”ydinpihahduksessa” eli kiihkeässä, mutta ei räjähtävässä ketjureaktiossa.
Harvardin yliopiston fysiikan professori Richard Wilson on sanonut, että koska turman perussyy oli ydinvoiman tuottama kuumuus, kyseessä oli ydinräjähdys.
Väite, että voimalassa voi ylipäätään tapahtua ydinräjähdys, asettaa tutkijan maineen vaakalaudalle. Wilson on tunnettu ja arvostettu alansa edustaja, kun taas de Geer on fyysikoille tuntematon.
Ruotsin ydinvoiman tarkastuslaitoksen SKI:n entinen johtaja Lars Högberg kertoi Materials World -lehdessä, että häneltä onkin viime aikoina kyselty de Geerin luotettavuudesta.
Högbergin mukaan de Geer on alansa huippuja, ja hänen hypoteesinsa on hyvin todennäköisesti oikea.
