ภัยพิบัติเชียร์โนบีล
อุบัติเหตุ > การทดสอบและการระเบิด

เมื่อเวลา 01:23:04 น. การทดลองเริ่มต้น มีการใช้งานปั๊มหมุนเวียนหลัก (MCP) 4 ตัว จากทั้งหมดแปดตัว ซึ่งในระหว่างการดำเนินงานปกติจะมีการใช้งานหกตัว ไอน้ำที่ให้กับกังหันถูกปิดลง เริ่มต้นปิดการทำงานของเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากังหัน เครื่องกำเนิดไฟฟ้าดีเซลเริ่มต้นทำงานและจ่ายไฟฟ้าให้โหลดตามลำดับ; เครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะต้องจ่ายไฟฟ้าให้กับ MCPs ได้อย่างสมบูรณ์ตอน 1:23:43 น. ในระหว่างที่ MCPs ยังไม่ได้กำลังไฟฟ้าเต็ม  MCPs จะได้กำลังไฟฟ้าจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากังหันในขณะที่เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากังหันกำลังชะลอความเร็ว อย่างไรก็ตาม ในขณะที่โมเมนตัมของเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากังหันกำลังลดลง พลังงานที่มันผลิตให้เครื่องสูบน้ำก็ลดลงด้วย อัตราการไหลของน้ำก็ลดลง ทำให้มีการเพิ่มขึ้นของโมฆะไอน้ำ (อังกฤษ: steam voids) (ฟอง) ในแกน
เพราะค่าสัมประสิทธิ์ของโมฆะ (อังกฤษ: void coefficient) เป็นเชิงบวกของเครื่องปฏิกรณ์แบบ RBMK ที่ระดับพลังงานเครื่องปฏิกรณ์ต่ำ มันถูกจัดเตรียมไว้ในขณะนี้ที่จะเริ่มดำเนินการในงาน positive feedback loop ซึ่งในโครงการนี้ การก่อตัวของโมฆะไอน้ำจะลดความสามารถของน้ำหล่อเย็นในรูปของเหลวในการดูดซับนิวตรอน ซึ่งผลที่ได้จะเพิ่มการส่งออกพลังงานของเครื่องปฏิกรณ์ เรื่องนี้ยังเพิ่มน้ำให้กลายเป็นไอน้ำมากขึ้น ยังจะทำให้พลังงานเพิ่มมากขึ้นไปอีก เกือบตลอดระยะเวลาของการทดสอบ ระบบควบคุมอัตโนมัติได้ประสบความสำเร็จในการต่อสู้กับ positive feedback นี้ โดยการเสียบแท่งควบคุมลงไปในแกนเครื่องปฏิกรณ์อย่างต่อเนื่องเพื่อจำกัดพลังงานไม่ให้เพิ่มขึ้น อย่างไรก็ตามระบบนี้ทำการควบคุมเพียง 12 แท่งเท่านั้นและเกือบทั้งหมดที่เหลือถูกดึงออกแบบแมนนวล
เมื่อเวลา 1:23:40 น. ตามที่ได้บันทึกไว้โดยระบบการควบคุม SKALA ส่วนกลาง การปิดฉุกเฉินของเครื่องปฏิกรณ์ (ซึ่งไม่ได้ตั้งใจที่จะสะกิดให้มีการระเบิด) ได้ถูกเริ่มขึ้น กลไกการขับเคลื่อนแท่งควบคุมเพื่อความปลอดภัย (อังกฤษ: Safety Control Rods Actuator Mechanism (SCRAM)) เริ่มต้นเมื่อมีการกดปุ่ม EPS-5 (หรือเรียกว่าปุ่ม AZ-5) ซึ่งเป็นระบบป้องกันฉุกเฉินเครื่องปฏิกรณ์ ระบบนี้ต่ออยู่กับกลไกที่เสียบแท่งควบคุมทั้งหมดให้ลงไปจนสุด รวมทั้งแท่งควบคุมแบบแมนนวลที่ถูกดึงออกอย่างไม่ระมัดระวังก่อนหน้านี้ เหตุผลที่ว่าทำไมไม่มีใครรู้ว่าปุ่ม EPS-5 ถูกกด หรือว่ามันถูกกดเนื่องจากมันเป็นมาตรการฉุกเฉินในการตอบสนองต่ออุณหภูมิที่สูงขึ้น หรือเพียงแค่เป็นวิธีการตามปกติของการปิดเครื่องปฏิกรณ์เมื่อเสร็จสิ้นการทดลอง
มีมุมมองหนึ่งที่ว่า SCRAM อาจจะถูกสั่งการให้ตอบสนองต่อการเพิ่มขึ้นของพลังงานอย่างรวดเร็วโดยไ​​ม่คาดคิด แม้ว่าจะไม่มีข้อมูลบันทึกไว้แน่ชัดเพื่อพิสูจน์สมมติฐานนี้ บางคนแนะนำว่าปุ่มไม่ได้ถูกกดแต่สัญญาณที่ถูกผลิตขึ้นอัตโนมัติโดยระบบป้องกันฉุกเฉิน; แต่ระบบ SKALA ได้บันทึกสัญญาณ SCRAM แบบแมนนวลอย่างชัดเจน ทั้งๆที่มันเกิดสัญญาณนี้ขึ้น ได้มีการโต้แย้งในคำถามที่ว่าปุ่ม EPS-5 ถูกกดเมื่อไรหรือแม้แต่ที่ว่ามันได้ถูกกดจริงๆหรือไม่ มีการยืนยันว่าเกิดแรงกดดันจากการเร่งพลังงานอย่างรวดเร็วในช่วงเริ่มต้น
และกล่าวหาว่าปุ่มไม่ได้ถูกกดจนกระทั่งเครื่องปฏิกรณ์เริ่มที่จะทำลายตัวเอง แต่คนอื่น ๆ ยืนยันว่ามันเกิดขึ้นก่อนหน้านี้แล้วและอยู่ในสภาพที่สงบ
หลังจากที่ปุ่ม EPS-5 ถูกกด การเสียบของแท่งควบคุมลงไปในแกนเครื่องปฏิกรณ์ก็เริ่มต้นขึ้น กลไกควบคุมการเสียบจะเคลื่อนแท่งควบคุมที่ความเร็ว 0.4 เมตร/วินาทีเป็นเวลา 18-20 วินาทีในการเดินทางเต็มความยาวของแกนปฏิกรณ์ประมาณ 7 เมตร ปัญหาที่ใหญ่กว่าเป็นข้อบกพร่องของปลายกราไฟท์ของแกนควบคุม ซึ่งในตอนแรกจะแทนที่น้ำหล่อเย็นที่ทำหน้าที่ดูดซับนิวตรอนด้วยกราไฟท์ที่เป็นตัวหน่วงก่อนที่จะเริ่มการเปลี่ยนไปใช้วัสดุโบรอนเพื่อดูดซับนิวตรอนเพื่อที่จะชะลอการเกิดปฏิกิริยา ผลที่ได้ SCRAM จะทำการเพิ่มอัตราการเกิดปฏิกิริยาในครึ่งบนของแกนเมื่อปลายแทนที่น้ำ ลักษณะนี้เป็นที่รู้จักกันดีหลังจากที่ปิดเครื่องปฏิกรณ์ RBMK เครื่องอื่น ๆ ที่เหนี่ยวนำให้เกิดพลังงานพุ่งสูงเป็นแท่งแหลม (อังกฤษ: power spike) ในช่วงเรื่มต้น แต่เนื่องจาก SCRAM ของเครื่องปฏิกรณ์ตัวนั้นทำงานประสบความสำเร็จ ข้อมูลจึงไม่ได้เปิดเผยอย่างกว้างขวาง
ไม่กี่วินาทีหลังจากเริ่ม SCRAM ปลายแท่งกราไฟท์เข้าสู่กองเชื้อเพลิง แท่งแหลมของพลังงานมหาศาลก็เกิดขึ้นและแกนมีความร้อนสูงมากเกินไป ทำให้บางส่วนของแท่งเ​​ชื้อเพลิงแตกหักไปขวางช่องแท่งควบคุมและทำให้แท่งควบคุมติดขัดที่ความลึกหนึ่งในสาม ในขณะที่ปลายกราไฟท์อยู่ในช่วงกลางของแกน ภายในสามวินาที การส่งออกเครื่องปฏิกรณ์เพิ่มขึ้นมากกว่า 530 เมกะวัตต์
เหตุการณ์ที่เกิดขึ้นตามมาไม่ได้ถูกบันทึกโดยเครื่องมือ; แต่เป็นที่รู้จักกันเพียงเป็นผลมาจากการจำลองทางคณิตศาสตร์ เห็นได้ชัดว่าแท่งแหลมพลังงานทำให้เชื้อเพลิงมีอุณหภูมิเพิ่มขึ้นและสร้างการสะสมไอน้ำขนาดใหญ่ที่นำไปสู่​​การเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วของแรงดันไอน้ำ เรื่องนี้ทำให้ปลอกหุ้มเชื้อเพลิงล้มเหลว ปลดปล่อยองค์ประกอบเชื้อเพลิงลงในน้ำหล่อเย็นและทำให้ช่องบรรจุองค์ประกอบเหล่านี้แตกออก
จากนั้น ประมาณการว่าเครื่องปฏิกรณ์กระโดดไปที่ประมาณ 30,000 เมกะวัตต์ความร้อน สิบเท่าของการส่งออกในการดำเนินงานตามปกติ ค่าที่อ่านได้ล่าสุดบนแผงควบคุมเป็น 33,000 เมกะวัตต์ มันเป็นไปไม่ได้ที่จะสร้างลำดับที่ถูกต้องขึ้นใหม่ของกระบวนการที่จะนำไปสู่การล่มสลายของเครื่องปฏิกรณ์และเครื่องสร้างหน่วยพลังงานไฟฟ้า แต่เป็นการระเบิดของไอน้ำ เหมือนการระเบิดของหม้อไอน้ำจากความดันไอน้ำที่มากเกินไป ที่ดูเหมือนจะเป็นเหตุการณ์ที่จะเกิดต่อไป มีความเข้าใจทั่วไปว่ามันเป็นเพราะไอน้ำจากช่องเชื้อเพลิงที่อับปางหลุดลอดเข้าไปในโครงสร้างการระบายความร้อนภายนอกของเครื่องปฏิกรณ์ที่ก่อให้เกิดการทำลายของเปลือกห่อหุ้มเครื่องปฏิกรณ์ ฉีกมันออกและยกแผ่นบนที่หนัก 2,000 ตันขึ้น ซึ่งแผ่นนี้ถูกยึดเข้ากับแท่น ส่งเครื่องปฏิกรณ์ทั้งหมดทะลุหลังคาของอาคารเครื่องปฏิกรณ์ เห็นได้ชัดว่านี่คือการระเบิดครั้งแรกที่หลายคนได้ยิน ระเบิดครั้งนี้ฉีกช่องเชื้อเพลิงให้กว้างขึ้นอีก พร้อมกับการตัดส่วนใหญ่ของสายการหล่อเย็นที่ป้อนให้กับห้องเครื่องปฏิกรณ์ และเป็นผลให้น้ำหล่อเย็นที่เหลืออยู่พ่นเป็นประกายไอน้ำและหนีออกจากแกนเครื่องปฏิกรณ์ การสูญเสียน้ำทั้งหมดรวมกับค่าสัมประสิทธิ์โมฆะในเชิงบวกที่สูงช่วยเพิ่มพลังงานความร้อนของเตาปฏิกรณ์ให้สูงขึ้นไปอีก
ระเบิดครั้งที่สองมีประสิทธิภาพมากกว่าเกิดขึ้นประมาณสองหรือสามวินาทีหลังจากครั้งแรก; ระเบิดส่งแกนหลักที่เสียหายกระจัดกระจายและสิ้นสุดปฏิกิริยาลูกโซ่นิวเคลียร์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ อย่างไรก็ตามการระเบิดนี้ยังทำลายสิ่งห่อหุ้มเครื่องปฏิกรณ์และพุ่งก้อนตัวหน่วงกราไฟท์ที่ร้อนอย่างยวดยิ่งออกมาอีกด้วย กราไฟท์ที่พุ่งออกมาและช่องทางที่พังยับเยินที่ยังคงอยู่ในซากเครื่องปฏิกรณ์ทำให้เกิดไฟไหม้เมื่อสัมผัสกับอากาศ เอื้ออย่างมากต่อการแพร่กระจายของสารกัมมันตรังสีและการปนเปื้อนของพื้นที่ห่างไกล
ตามคำบอกเล่าชองผู้สังเกตการณ์นอกหน่วยที่ 4 ก้อนเผาไหม้ของวัสดุและประกายไฟถูกยิงขึ้นไปในอากาศเหนือเครื่องปฏิกรณ์ บางส่วนของพวกมันตกลงบนหลังคาของห้องโถงเครื่องยนต์และเริ่มไฟไหม้ ประมาณร้อยละ 25 ของก้อนกราไฟท์ที่ร้อนแดงและวัสดุที่ร้อนมากจากช่องเชื้อเพลิงก็ถูกพุ่งออกมา หลายส่วนของบล็อกราไฟท์และช่องเชื้อเพลิงพุ่งออกจากอาคารเตาปฏิกรณ์ ผลจากความเสียหายของอาคาร การไหลของอากาศผ่านแกนก่อตั้งขึ้นโดยอุณหภูมิสูงของแกน อากาศจุดประกายกับกราไฟท์ร้อนและเริ่มไฟใหม้กราไฟท์
มีหลายสมมติฐานขั้นต้นเกี่ยวกับธรรมชาติของการระเบิดที่สอง มุมมองหนึ่งก็คือว่าการระเบิดครั้งที่สองมีสาเหตุมาจากไฮโดรเจน ซึ่งถูกสร้างขึ้นอย่างใดอย่างหนึ่งจากปฏิกิริยาเซอร์โคเนียมไอน้ำที่ร้อนจัดหรือจากปฏิกิริยาของกราไฟท์ร้อนแดงกับไอน้ำที่ผลิตไฮโดรเจนและก๊าซคาร์บอนมอนอกไซด์ สมมติฐานอีกประการหนึ่งคือการระเบิดที่สองเป็นการระเบิดจากความร้อนของเครื่องปฏิกรณ์ที่เป็นผลมาจากการหลบหนีที่ไม่สามารถควบคุมได้ของนิวตรอนเร็ว (อังกฤษ: fast neutron) ที่เกิดจากการสูญเสียน้ำอย่างสิ้นเชิงในแกนของเครื่องปฏิกรณ์ สมมติฐานที่สามก็คือการที่ระเบิดเป็นระเบิดด้วยไอน้ำครั้งที่สอง ตามเวอร์ชันนี้ การระเบิดครั้งแรกเป็นเพียงการระเบิดของไอน้ำเล็ก ๆ น้อย ๆ ในวงหมุนเวียนมากกว่า ทำให้เกิดการสูญเสียของการไหลของน้ำหล่อเย็นและความดัน ที่สุดท้ายแล้วทำให้น้ำที่ยังคงอยู่ในแกนกระจายเป็นไอน้ำ จากนั้นการระเบิดครั้งที่สองนี้สร้างความเสียหายส่วนใหญ่ของกับเครื่องปฏิกรณ์และอาคารที่บรรจุมัน
อย่างไรก็ตาม แรงเฉือนของการระเบิดครั้งที่สองและอัตราส่วนของไอโซโทปซีนอน (อังกฤษ: xenon radioisotopes) ที่ปล่อยออกมาในช่วงเหตุการณ์ระบุว่าระเบิดครั้งที่สองน่าจะเป็นพลังงานนิวเคลียร์ชั่วคราวซึ่งเป็นผลมาจากการละลายของวัสดุแกน เนื่องจากขาดเปลือกหุ้ม และน้ำหล่อเย็นของต้วหน่วง ทำให้เกิดการวิกฤตเฉียบพลันอย่างรุนแรงคล้ายกับการระเบิดของอาวุธนิวเคลียร์ ที่ปลดปล่อยพลังงานออกมา 4 หมื่นล้านจูลส์ เทียบเท่ากับประมาณสิบตันของทีเอ็นที การวิเคราะห์แสดงให้เห็นว่าการระเบิดของนิวเคลียร์ถูกจำกัดให้อยู่ในส่วนเล็ก ๆ ของแกน
ซึ่งขัดแย้งกับกฎระเบียบด้านความปลอดภัย น้ำมันดิน (อังกฤษ: bitumen) ซึ่งเป็นวัสดุที่ติดไฟได้ ได้ถูกนำมาใช้ในการก่อสร้างหลังคาของอาคารเครื่องปฏิกรณ์และห้องโถงของกังหัน วัสดุที่พุ่งออกมาจุดประกายไฟอย่างน้อยห้าจุดบนหลังคาของเครื่องปฏิกรณ์ตัวที่ 3 ที่อยู่ติดกัน ซึ่งยังคงดำเนินงานอยู่ มันเป็นความจำเป็นที่จะต้องดับไฟเหล่านั้นและปกป้องระบบระบายความร้อนของเตาปฏิกรณ์ตัวที่ 3  ภายในเครื่องปฏิกรณ์ตัวที่ 3 หัวหน้ากะกลางคืน ยูริ Bagdasarov อยากจะปิดเครื่องปฏิกรณ์ทันที แต่หัวหน้าวิศวกร นิโคไล โฟมิน ไม่อนุญาตให้ทำ ผู้เดินเครื่องได้รับเครื่องช่วยหายใจและยาเม็ดโพแทสเซียมไอโอไดด์และถูกสั่งให้ดำเนินการต่อ อย่างไรก็ตาม เมื่อเวลา 05:00 Bagdasarov ตัดสินใจด้วยตัวของเขาเองที่จะปิดเครื่องปฏิกรณ์ เหลือไว้แต่เฉพาะผู้เดินเครื่องที่จะต้องทำงานกับระบบระบายความร้อนฉุกเฉินเท่านั้น