Tšernobylin ydinvoimalaonnettomuus
Onnettomuus

Lauantaina huhtikuun 26. päivänä voimalan neljännen reaktorin määräaikaishuollon alkaessa oli sovittu tehtäväksi koe. Kokeessa oli tarkoituksena selvittää, pystyykö hidastuva generaattori tuottamaan sähköä jäähdytysjärjestelmälle niin kauan, että varajärjestelmät saadaan päälle. Jotta koe voitiin tehdä, muun muassa hätäjäähdytysjärjestelmä ja reaktorin pikasulkujärjestelmä kytkettiin määräysten vastaisesti pois päältä. Reaktorin tehoa pudotettiin sallitun raja-arvon alapuolelle.
Reaktorin normaali lämpöteho oli 3 200 megawattia. Koe oli tarkoitus tehdä 700 megawatin teholla. Tehon alentaminen aloitettiin 25.4. klo 1.00, mutta se jouduttiin keskeyttämään klo 13 noin 1 600 megawatin tasolle yhdeksäksi tunniksi Ukrainan sähkön tarpeen kattamiseksi. Kun tehon laskua jatkettiin, reaktorin todellinen lämpöteho putosi operaattorivirheen takia 30 megawattiin. Reaktorin normaalisti tuottaman fissiotuotteen ksenon-135:n pitoisuus alkoi nousta. Reaktorin teho saatiin nostettua 200 megawattiin. Ksenon-135:n neutroniabsorption ylittämiseksi säätösauvoja päätettiin vetää reaktorista ulommas kuin turvallisuusmääräykset sallivat. Myös vesipumput, joita generaattorin oli tarkoitus käyttää, oli käynnistetty. Veden virtaus ylitti turvallisuusmääräykset. Koska myös vesi absorboi neutroneja, täytyi sitä kompensoida vetämällä säätösauvoja ulos toimivan reaktion ylläpitämisen vuoksi. Reaktoria käytettiin vaarallisessa ja epävakaassa tilassa.
Koe alkoi kello 1.23.04 paikallista aikaa sulkemalla turbiinille johtavan höyrylinjan venttiili. Virtauksen hidastuessa jäähdytysneste kuumeni ja alkoi kiehua, jolloin putkiin syntyi höyrytaskuja. Reaktorin operaattoreilta ja kokeen valvojalta puuttui koulutus reaktorin käyttäytymisestä kokeen alhaisella tehoalueella. Reaktoria ei ollut suunniteltu käytettäväksi niin kuin sitä kokeessa käytettiin. Itse asiassa sen suunnittelijat tiesivät reaktorin epävakaaksi valitulla tehoalueella, minkä vuoksi reaktorin käyttö kokeen tavoin oli kielletty.
Kello 1.23.40 veden vähyyden takia reaktorissa alkoi muodostumaan enemmän ja enemmän höyryä, joka johti hallitsemattomaan tehopiikkiin, jolloin operaattorit kytkivät AZ-5 -pikasulku kytkimen. Pikasulussa säätösauvat työnnetään reaktoriin sen pysäyttämiseksi. Länsimaisilla reaktoreilla se tapahtuu lähes välittömästi, mutta RBMK:ssa se kesti noin 18–20 sekuntia. Suunnitteluvirheen takia säätösauvojen alapuolella olevat grafiittijatkeet syrjäyttivät aluksi jäähdytysvettä reaktorin sydämessä, minkä takia reaktorin teho nousi. Lämpötila nousi reaktorissa niin paljon, että sen metalliosat alkoivat pehmetä ja säätösauvat jumittuivat.
Kevytvesireaktoreissa jäähdytysveden syrjäytyminen ja kiehuminen vaimentaa itsestään ketjureaktiota, mutta RBMK:n tapauksessa se ruokkii sitä. Reaktorin teho saavutti kolmessa sekunnissa 530 megawatin tason. Noin kello 1.24 reaktorin tehon kasvu eteni räjähdysmäisesti ja katkesi vasta reaktorisydämen tuhoutumiseen. Viimeinen mitattu lukema näytti 33 gigawattia, mutta tehon on arvioitu nousseen jopa 1,3 terawattiin. Ennen tuhoutumistaan reaktori tuotti siis hetkellisesti enemmän fissiotehoa kuin kaikki muut maailman ydinvoimalat yhteensä. Reaktorin jäähdytysputket ja kansi rikkoutuivat hetkessä valtavan paineennousun ja höyryräjähdyksen johdosta.
Isotooppianalyysin perusteella on esitetty, että 2–3 sekuntia höyryräjähdyksen jälkeen tapahtunut toinen voimakkaampi räjähdys oli osittainen hallitsematon ketjureaktio eli pienimuotoinen ydinräjähdys, joka seismologisten mittausten mukaan oli teholtaan noin kymmenen tonnia TNT:tä. Ydinräjähdys ei kuitenkaan voinut johtua reaktorin polttoaineesta, sillä rikastusastetta ei ollut tarpeeksi. Tapahtumaa kutsutaan kerkeäksi kriittisyydeksi, joka on reaktorin neljäs toimintatila. Tässä toimintatilassa reaktorin teho kasvaa hyvin nopeasti. Jos reaktorin negatiiviset takaisinkytkennät eivät kykene katkaisemaan tehon kasvua, seurauksena voi olla koko reaktorisydämen tuhoutuminen polttoaineen lämpötilan ylittäessä nopeasti uraanidioksidin sulamispisteen. Tšernobylin ydinvoimalaonnettomuudessa tapahtunut räjähdys aiheutui juuri reaktorin ketjureaktion karkaamisesta kerkeästi kriittiselle alueelle. Tätä ei pidä sekoittaa ydinräjähdykseen, vaikka siinäkin on kyse kerkeästä kriittisyydestä, sillä fissioteho kasvaa ydinräjähdyksessä yli miljoona kertaa reaktorin kerkeästi kriittistä tehotransienttia nopeammin.
Toisen räjähdyksen syyksi on myös arveltu vedyn räjähtämistä, kun kuuma zirkonium reagoi kemiallisesti veden kanssa synnyttäen vetyä, joka taas reagoi ensimmäisen räjähdyksen takia reaktoriin päässeen hapen kanssa. Todennäköisesti kyseessä on kuitenkin sarja höyryräjähdyksiä: ensimmäisessä vaiheessa muutamien jäähdytysputkien rikkoutuminen aiheutti pienemmän räjähdyksen, joka johti hetken päästä isompaan räjähdykseen, kun loputkin rakenteista rikkoontuivat.
Reaktorin sydämessä ollut ylikuumentunut grafiitti alkoi muodostaa vesihöyryn kanssa hiilimonoksidia ja vetyä, jotka aiheuttivat tulipalon. Neuvostoliitossa ydinvoimalaitoksiin ei rakennettu suojarakennusta, sillä reaktorit oli suunniteltu tavalla, jonka johdosta kunnollisen suojarakennuksen rakentaminen olisi ollut hyvin kallista ja hankalaa. Reaktorista vapautuvien korkeapaineisten radioaktiivisten kaasujen, savun, hiukkasten ja kappaleiden sekamelska pääsi lähes esteettä ulkoilmaan. Radioaktiivinen savusumu nousi noin kilometrin korkeuteen.lähde?
Yksi työntekijä kuoli räjähdyksessä heti ja toinen kuuman höyryn aiheuttamiin palovammoihin. Räjähdykset lennättivät kuumia polttoaineen ja grafiitin palasia ympäri laitosaluetta, ja ne sytyttivät useita tulipaloja, mukaan lukien kolmosreaktorin rakennuksen bitumikaton.