ภัยพิบัติเชียร์โนบีล
สาเหตุ > ข้อบกพร่องที่พบในคู่มือการใช้งานและการออกแบบ

ในปี 1991 กรรมการคนหนึ่งของคณะกรรมการแห่งรัฐสหภาพโซเวียตเพื่อการกำกับดูแลด้านความปลอดภัยในอุตสาหกรรมและการไฟฟ้านิวเคลียร์ได้มีการประเมินใหม่ถึงสาเหตุและสถานการณ์ของการเกิดอุบัติเหตุเชียร์โนบีลและได้มาซึ่งข้อมูลเชิงลึกใหม่และข้อสรุป บนพื้นฐานของมัน ในปี 1992 กลุ่มที่ปรึกษาด้านความปลอดภัยนิวเคลียร์ของ IAEA (INSAG) ได้ตีพิมพ์รายงานเพิ่มเติม INSAG-7 ซึ่งตรวจสอบ "ส่วนหนึ่งของรายงาน INSAG-1 ในที่ซึ่งความสนใจหลักได้ให้สาเหตุของการเกิดอุบัติเหตุ" และได้รวมเข้ากับรายงานของสำนักงานคณะกรรมการกำกับรัฐสหภาพโซเวียตตามภาคผนวกที่หนึ่ง
ตามรายงานของ INSAG ส่วนใหญ่ของข้อกล่าวหาก่อนหน้านี้ได้กล่าวหาพนักงานว่าละเมิดกฎระเบียบชึ่งเป็นที่รับรู้ว่าอาจเป็นการผิดพลาด บนพื้นฐานของข้อมูลที่ได้รับในเดือนสิงหาคมปี 1986 ที่ไม่ถูกต้อง หรือการละเมิดกฎระเบียบเกี่ยวข้องกับการเกิดอุบัติเหตุน้อยมาก รายงานนี้สะท้อนให้เห็นถึงมุมมองอื่นของเหตุผลหลักสำหรับการเกิดอุบัติเหตุที่นำเสนอในภาคผนวกที่หนึ่ง ตามหัวข้อนี้การกระทำของผู้ควบคุมเครื่องในการปิดฉุกเฉินระบบทำความเย็นของแกน มีการรบกวนการตั้งค่าของอุปกรณ์ป้องกันและการปิดกั้นระดับและความดันในถังแยก (อังกฤษ: separator drum) การกระทำเหล่านี้ไม่ได้นำไปสู่​​สาเหตุของการเกิดอุบัติเหตุแต่แรกและขนาดของอุบัติเหตุ ถึงแม้ว่าพวกมันอาจเป็นการละเมิดกฎระเบียบก็ตาม การปิดระบบฉุกเฉินถูกออกแบบมาเพื่อป้องกันทั้งสองเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากังหันไม่ให้มันหยุดและไม่ได้เป็นการละเมิดกฎระเบียบ
ปัจจัยที่เป็นมนุษย์มีส่วนในการสร้างเงื่อนไขที่นำไปสู่​​การเกิดภัยพิบัติ ปัจจัยเหล่านี้รวมถึงการเดินเครื่องปฏิกรณ์ในระดับพลังงานที่ต่ำ คือต่ำกว่า 700 MW ซึ่งเป็นระดับที่มีการบันทึกไว้ในโปรแกรมการทดสอบเรื่องการลดความเร็ว และการดำเนินงานที่มีขนาดเล็กของส่วนต่างของปฏิกิริยาการดำเนินงาน (อังกฤษ: operational reactivity margin (ORM)) แม้จะมีการยืนยันของผู้เชี่ยวชาญโซเวียตในปี 1986 กฎระเบียบนั้นไม่ได้ห้ามการดำเนินงานของเครื่องปฏิกรณ์ที่ระดับพลังงานต่ำนี้
อย่างไรก็ตาม กฎระเบียบได้มีการห้ามการดำเนินงานของเครื่องปฏิกรณ์ที่ความต่างเล็ก ๆ ของการเกิดปฏิกิริยา แต่ "การศึกษาหลังอุบัติเหตุได้แสดงให้เห็นว่าวิธีการที่บทบาทที่แท้จริงของ ORM ที่สะท้อนให้เห็นในขั้นตอนการปฏิบัติและเอกสารการออกแบบสำหรับ RBMK-1000 มีความขัดแย้งกันอย่างมาก" และนอกจากนี้ "ORM ก็ไม่ได้มีการปฏิบัติในฐานะที่เป็นขีดจำกัดด้านความปลอดภัยในการปฏิบัติงาน การละเมิด ORM อาจนำไปสู่การเกิดอุบัติเหตุได้"
ตามรายงานของ INSAG-7, หัวหน้าได้ให้เหตุผลสำหรับการเกิดอุบัติเหตุว่าเป็นความแปลกประหลาดของฟิสิกส์และในการก่อสร้างเครื่องปฏิกรณ์ เหตุผลดังกล่าวมีสองประการดังนี้:
เครื่องปฏิกรณ์มีค่าสัมประสิทธิ์โมฆะของการเกิดปฏิกิริยา (อังกฤษ: void coefficient of reactivity) เชิงบวกขนาดใหญ่ที่เป็นอันตราย ค่าสัมประสิทธิ์โมฆะเป็นการวัดวิธีการที่เครื่องปฏิกรณ์ตอบสนองต่อการเพิ่มขึ้นของการก่อตัวเป็นไอน้ำในน้ำหล่อเย็น ส่วนใหญ่ของการออกแบบเครื่องปฏิกรณ์อื่น ๆ จะมีค่าสัมประสิทธิ์เป็นเชิงลบ นั่นคืออัตราการเกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์จะช้าเมื่อฟองไอน้ำก่อตัวในน้ำหล่อเย็น เนื่องจากเมื่อไอในเครื่องปฏิกรณ์เพิ่มขึ้น จะมีนิวตรอนจำนวนไม่มากชะลอตัวลง นิวตรอนที่เร็วกว่าก็มีโอกาสที่จะแยกอะตอมยูเรเนียมได้น้อย ดังนั้นเครื่องปฏิกรณ์จะผลิตพลังงานน้อยลง (เป็น negative feedback) อย่างไรก็ตาม เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ RBMK ของเชียร์โนบีลใช้แท่งกราไฟท์แข็งเป็นตัวหน่วงนิวตรอน (อังกฤษ: neutron moderator) เพื่อชะลอนิวตรอนและน้ำที่อยู่ในนั้นให้ช้าลง ในทางตรงกันข้าม มันทำหน้าที่เหมือนฟองน้ำที่ดูดซับนิวตรอนที่เป็นอันตราย ดังนั้นนิวตรอนจะถูกทำให้ชะลอตัวลงแม้ว่าไอน้ำถูกเป่าให้เป็นฟองอากาศในน้ำ นอกจากนี้เนื่องจากไอน้ำดูดซับนิวตรอนได้น้อยกว่าน้ำเป็นอย่างมาก การเพิ่มขึ้นของความเข้มขึ้นของการกลายเป็นไอหมายความว่ามีนิวตรอนที่จะสามารถแยกอะตอมของยูเรเนียมได้มากขึ้น ทำให้พลังงานส่งออกของเครื่องปฏิกรณ์เพิ่มขึ้น ปรากฏการณ์นี้ทำให้การออกแบบของ RBMK ไม่แน่นอนอย่างมากที่ระดับพลังงานต่ำ และมีแนวโน้มที่จะมีการผลิตพลังงานเพิ่มขึ้นอย่างกระทันหันจนอยู่ในระดับที่เป็นอันตราย พฤฒิกรรมนี้เป็นแบบค้านกับธรรมชาติ (อังกฤษ: counter-intuitive) และคุณสมบัติของเครื่องปฏิกรณ์แบบนี้เป็นสิ่งที่เจ้าหน้าที่ไม่รู้จัก
ข้อบกพร่องอย่างมีนัยสำคัญมากขึ้นอย่างหนึ่งคือการออกแบบของแท่งควบคุมที่จะถูกเสียบเข้าไปในเครื่องปฏิกรณ์เพื่อที่จะชะลอการเกิดปฏิกิริยา ในการออกแบบเครื่องปฏิกรณ์แบบ RBMK ส่วนล่างของแต่ละแท่งควบคุมถูกทำจากกราไฟท์และสั้นกว่าที่จำเป็น 1.3 เมตร และในที่ว่างที่อยู่ใต้แท่งเหล่านั้นเ​​ป็นช่องกลวงที่เต็มไปด้วยน้ำ ส่วนบนของแท่ง ซึ่งเป็นส่วนการทำงานจริงที่ดูดซับนิวตรอนและหยุดปฏิกิริยา ถูกทำจากโบรอนคาร์ไบด์ ด้วยการออกแบบแบบนี้ เมื่อแท่งเหล่านั้นถูกเสียบเข้าไปในเครื่องปฏิกรณ์จากตำแหน่งบนสุด
ส่วนที่เป็นกราไฟท์เริ่มจะแทนที่น้ำบางส่วน (ซึ่งน้ำนั้นดูดซับนิวตรอนตามที่ได้กล่าวไว้ข้างต้น) ส่งผลให้นิวตรอนน้อยลงจะถูกดูดซึมในตอนแรก ดังนั้นสำหรับไม่กี่วินาทีแรกของการใช้งานก้านควบคุม การส่งออกพลังงานเครื่องปฏิกรณ์จะเพิ่มขึ้น แทนที่จะลดลงตามที่ต้องการ ลักษณะการทำงานนี้เป็นแบบค้านธรรมชาติและผู้ควบคุมเครื่องปฏิกรณ์ไม่รู้จัก
ข้อบกพร่องอื่น ๆ นอกเหนือจากนี้ถูกตั้งข้อสังเกตในการออกแบบเครื่องปฏิกรณ์ RBMK-1000 เช่นเดียวกับสิ่งที่ไม่สอดคล้องกับมาตรฐานที่ได้รับการยอมรับและสิ่งที่เป็นความต้องการด้านความปลอดภัยของเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์