Skok neutronów zbiegł się w czasie z nowym sarkofagiem
W kwietniu 2019 roku rozpoczęto eksploatację pilotażową Nowej Bezpiecznej Osłony, ogromnej konstrukcji mającej na celu odizolowanie pozostałości reaktora od środowiska zewnętrznego. Kilka miesięcy później obiekt oficjalnie oddano do użytku. Niemal w tym samym czasie czujniki umieszczone w południowo-zachodniej części zniszczonej płyty fundamentowej zaczęły rejestrować niepokojące zmiany. Największy przyrost gęstości strumienia neutronów odnotowano w skupisku lawopodobnych materiałów zawierających paliwo jądrowe, zlokalizowanym w rejonie czwartego zaworu upustowego pary.
Czytaj też: Chłopiec przyniósł do domu metaliczny przedmiot. Jego promieniowanie zabiło całą rodzinę
To właśnie w tym newralgicznym punkcie obiektu zaczęły zachodzić nieoczekiwane procesy. Te specyficzne materiały powstały podczas katastrofy w 1986 roku, gdy stopione paliwo jądrowe zmieszało się z betonem, stalą i innymi elementami konstrukcyjnymi, tworząc zupełnie nowe substancje. Zbieżność czasowa pomiędzy instalacją nowej osłony a wzrostem aktywności neutronów nie była przypadkowa. Nowa konstrukcja znacząco zmieniła warunki panujące wewnątrz starego sarkofagu, wpływając przede wszystkim na temperaturę i poziom wilgotności. Okazało się, iż to właśnie te zmiany klimatyczne, a nie groźba reakcji łańcuchowej, stanowią klucz do rozwiązania całej zagadki.
Woda jako moderator neutronów
Badania przeprowadzone przez ukraińskich i amerykańskich naukowców wykazały, że za obserwowany wzrost aktywności neutronów odpowiada zmiana wilgotności wewnątrz ruin reaktora. Mechanizm jest stosunkowo prosty do wytłumaczenia. Woda działa jako moderator, spowalniając neutrony i zwiększając prawdopodobieństwo dalszych reakcji w materiałach zawierających uran. Kiedy Nowa Bezpieczna Osłona uszczelniła ruiny, zmienił się system cyrkulacji powietrza i wilgoci w obiekcie. Wcześniej woda mogła swobodniej odparowywać i opuszczać konstrukcję. W nowych warunkach wilgoć zaczęła się gromadzić w niektórych miejscach, modyfikując właściwości fizyczne lawopodobnych materiałów paliwowych. To właśnie ta dodatkowa wilgoć spowodowała zaobserwowany wzrost liczby neutronów.
Czytaj też: Radioaktywne odpady mogą stać się naszym zbawieniem. Amerykańscy naukowcy znaleźli zaskakujące rozwiązanie
Naukowcy nie ograniczyli się do teoretycznych rozważań. Stworzyli szczegółowy model fizyczny skupiska materiałów w czwartym zaworze upustowym i przeprowadzili zaawansowane symulacje komputerowe. Wyniki są jednoznaczne: aby osiągnąć masę krytyczną w brązowych lawopodobnych materiałach paliwowych, konieczna byłaby zawartość uranu na poziomie 45 procent. Tymczasem rzeczywiste pomiary wskazują na znacznie niższe wartości. Dalsze obliczenia potwierdziły bezpieczny charakter zaobserwowanych zmian. Maksymalny współczynnik wzrostu gęstości strumienia neutronów związany ze wzrostem efektywnego współczynnika mnożenia nie przekracza 1,27. Ta wartość idealnie odpowiada stopniowemu wzrostowi zarejestrowanemu przez czujniki w 2019 roku.
Na podstawie modelowania i analizy obserwowanej gęstości strumienia neutronów stwierdzono, że możliwość wystąpienia krytyczności w objętości zaworu upustowego pary jest mało prawdopodobna – tłumaczy Kostiantyn Suszenko z Instytutu Problemów Bezpieczeństwa Elektrowni Jądrowych
Badacze zaznaczają jednak, że sytuacja wymaga stałego monitorowania. Warunki klimatyczne wewnątrz starej konstrukcji będą się nadal zmieniać, wpływając na równowagę wodną w radioaktywnych pozostałościach. Nowa Bezpieczna Osłona, choć znacząco poprawia bezpieczeństwo całego obiektu, jednocześnie stwarza nowe wyzwania związane z kontrolą wilgotności i temperatury. Badania międzynarodowego zespołu przynoszą pewne uspokojenie – wzrost aktywności neutronów w Czarnobylu nie zwiastuje nowej katastrofy. To efekt zmian środowiskowych, które można monitorować i przewidywać. Jednak cała historia dobitnie pokazuje, jak złożone i długotrwałe są konsekwencje awarii jądrowych.
