ภัยพิบัติเชียร์โนบีล
อุบัติเหตุ > เงื่อนไขก่อนที่จะเกิดอุบัติเหตุ

เงื่อนไขในการดำเนินการเพื่อการทดสอบถูกจัดทำขึ้นก่อนกะกลางวันของวันที่ 25 เมษายนปี 1986 คนงานกะกลางวันได้รับคำสั่งล่วงหน้าและมีความคุ้นเคยกับขั้นตอนที่จัดทำขึ้น ทีมพิเศษของวิศวกรไฟฟ้าก็มาถึงเพื่อทดสอบระบบควบคุมแรงดันไฟฟ้าใหม่ ตามแผน การลดลงอย่างค่อยเป็นค่อยไปของการส่งออกของหน่วยพลังงานเริ่มต้นเมื่อเวลา 01:06 ของวันที่ 25 เมษายนและระดับพลังงานลดลงที่ 50% (ที่ 1,600 MW) ของระดับความร้อนสูงสุดของมันที่ 3,200 เมกะวัตต์เมื่อเริ่มต้นของกะกลางวัน
ณ จุดนี้ โรงไฟฟ้าอื่นในภูมิภาคได้ปิดทำการไปโดยไม่คาดคิด และศูนย์ควบคุมกริดไฟฟ้​​าที่เมืองเคียฟได้ขอให้การลดลงต่อไปของการส่งออกของเชียร์โนบีลถูกเลื่อนออกไป เนื่องจากพวกเขาต้องการพลังงานไฟฟ้าที่จำเป็นเพื่อตอบสนองความต้องการสูงสุดในช่วงเย็น ผู้อำนวยการโรงไฟฟ้าเชียร์โนบีลก็เห็นด้วยและเลื่อนการทดสอบออกไป แม้จะมีการเลื่อน แต่การเตรียมการสำหรับการทดสอบที่ไม่ได้มีผลกระทบต่อการใช้พลังงานของเครื่องปฏิกรณ์ฯ ได้ดำเนินการต่อ รวมถึงมีการปิดใช้งานของระบบระบายความร้อนแกนกลางฉุกเฉินหรือ ECCS ซึ่งเป็นระบบแบบพาสซีฟ/แอคทีฟของการทำความเย็นที่แกนกลางที่ระบบนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อจ่ายน้ำให้กับแกนกลางหลักในกรณีที่เกิดอุบัติเหตุเนื่องจากการสูญเสียน้ำหล่อเย็น แม้ว่าจะเป็นเหตุการอื่น ระบบนี้จะถูกใช้งานที่จำกัด แต่การปิดใช้งานของมันเหมือนเป็นขั้นตอน "ประจำ" ของการทดสอบเป็นการแสดงให้เห็นถึงการขาดความสนใจอย่างแท้จริงที่จะสนองความปลอดภัยสำหรับการทดสอบนี้ นอกจากนี้ ถ้าเครื่องปฏิกรณ์ถูกปิดลงในวันนั้นตามที่วางแผนไว้ ก็เป็นไปได้ว่าน่าจะมีการเตรียมความพร้อมให้มากขึ้นไว้ล่วงหน้าก่อนการทดสอบ
เมื่อเวลา 23:04 น. ศูนย์ควบคุมกริดเมืองเคียฟได้อนุญาตให้ปิดเครื่องปฏิกรณ์ ความล่าช้านี้มีผลกระทบบางอย่างที่รุนแรง: กะกลางวันอยู่มานาน กะเย็นก็กำลังเตรียมที่จะกลับบ้านและกะกลางคืนก็จะไม่รับงานต่อจนกว่าจะถึงเที่ยงคืน ตามแผนการทดสอบควรจะเสร็จสิ้นในระหว่างกะกลางวัน และกะกลางคืนก็เพียงแต่รักษาระบบระบายความร้อนจากการสลายตัวในโรงงานที่กำลังชัตดาวน์
กะกลางคืนมีระยะเวลาที่จำกัดมากที่จะเตรียมความพร้อมสำหรับดำเนินการทดลอง การลดอย่างรวดเร็วต่อไปของระดับพลังงานจาก 50% มีการดำเนินงานในระหว่างการเปลี่ยนกะ อเล็กซานเดอร์ Akimov เป็นหัวหน้าของกะกลางคืน และ Leonid Toptunov เป็นผู้เดินเครื่องที่รับผิดชอบในการดำเนินงานของระบบปฏิกรณ์ ซึ่งรวมถึงการเคลื่อนที่ของแท่งควบคุม Toptunov ซึ่งเป็นวิศวกรหนุ่มที่เคยทำงานอิสระ เป็นวิศวกรอาวุโสได้ประมาณสามเดือน
แผนการทดสอบต้องการให้มีการลดลงอย่างค่อยเป็นค่อยไปของการส่งออกพลังงานจากเครื่องปฏิกรณ์ตัวที่ 4 ถึงระดับความร้อนที่ 700-1,000 เมกะวัตต์ การส่งออกที่ 700 เมกะวัตต์ก็มาถึงที่เวลา 00:05 น. ของวันที่ 26 เมษายน แต่เนื่องจากการผลิตตามธรรมชาติของซีนอน-135 ซึ่งเป็นตัวดูดซับนิวตรอน (อังกฤษ: neutron absorber) ตัวหนึ่งจากการสลายตัวของผลผลิตจากฟิชชัน ไอโอดีน-135 พลังงานในแกนกลางยังคงลดลงต่อไปโดยปราศจากการควบคุมของผู้ควบคุมเครื่องตามกระบวนการที่เรียกว่า'วางยาพิษเครื่องปฏิกรณ์' (อังกฤษ: reactor poisoning) เมื่อพลังงานส่งออกจากเครื่องปฏิกรณ์ลดลงอีกจนถึงประมาณ 500 เมกะวัตต์ Toptunov ทำผิดพลาดโดยกดแท่งควบคุมลึกมากเกินไป (หน่วงปฏิกิริยาฟิชชั่นมากเกินไป) สถานการณ์ที่แน่นอนที่ทำให้ Toptunov กระทำแบบนี้ไม่สามารถรู้ได้เพราะ Akimov และ Toptunov เสียชีวิตในโรงพยาบาลในวันที่ 10 และ 14 พฤษภาคมตามลำดับ การรวมกันของปัจจัยทั้งหลายเหล่านี้ทำให้เครื่องปฏิกรณ์อยู่ในสถานะ'ใกล้ชัตดาว์น'โดยไม่ได้ตั้งใจที่มีการส่งออกพลังงาน 30 เมกะวัตต์ความร้อนหรือน้อยกว่า
ซีนอน-135 ในเครื่องปฏิกรณ์หนึ่งจะทำงานตรงตามหน้าที่เหมือนกับว่าแท่งควบคุมหลายแท่งมากถูกเสียบเข้าไปลึก ในสถานะการทำงานที่คงที่นั้น มันจะถูก "เผาผลาญ" เนื่องจากมันถูกสร้างขึ้นจากไอโอดีน 135 โดยการดูดซับนิวตรอนที่เกิดจากปฏิกิริยาลูกโซ่ที่กำลังดำเนินการอยู่และกลายเป็นซีนอน-136 ที่เสถียร แต่เมื่อพลังงานของเครื่องปฏิกรณ์ถูกลดลง ไอโอดีน 135 ที่ผลิตได้ก่อนหน้านี้สลายตัวกลายเป็นซีนอน-135 เร็วกว่านิวตรอนฟลักซ์ที่ถูกลดลงจะสามารถทำลายมันได้ เครื่องปฏิกรณ์ที่ถูก "วางยาพิษ" จะมีระดับพลังงานที่ลดลงต่ำมาก ผู้เดินเครื่องจะต้องทำอย่างใดอย่างหนึ่ง อย่างแรกได้แก่รอให้ซีนอนสลายตัวซึ่งอาจใช้เวลาเป็นวัน หรืออย่างหลังดึงแท่งควบคุมขึ้นเพื่อเอาชนะมัน ผู้เดินเครื่องหน่วยที่ 4 ที่ไม่ได้รับการฝึกฝนอย่างถูกต้อง งงงันจากการลดลงของพลังงานไม่สามารถควบคุมได้ เลือกที่จะดำเนินการอย่างหลังและสร้างสถานการณ์ที่ไม่แน่นอนและเป็นอันตรายสูงโดยไม่เจตนา นั่นคือ เมื่อซีนอน-135 ถูกเผาผลาญ มีนิวตรอนที่มากขึ้นถูกปล่อยให้ไม่ถูกดูดซับเพื่อส่งเสริมให้ปฏิกิริยาลูกโซ่ดำเนินต่อไป เป็นการสร้างนิวตรอนมากขึ้นให้ทำการเผาผลาญซีนอน-135 มากขึ้น และเกิดขึ้นซ้ำแล้วซ้ำอีก จนกระทั่งเครื่องปฏิกรณ์เข้าสู่สภาวะ "วิกฤตยิ่งยวดเฉียบพลัน" (อังกฤษ: prompt  supercritical) และพลังงานจะโดดเป็นแท่งแหลมที่สูงมาก ๆ ในเวลาไม่กี่วินาที ขั้นตอนการดำเนินงานมาตรฐานสำหรับ 28 แท่งควบคุมก็คือจะต้องใส่พวกมันให้ลึกเสมอเพื่อป้องกันไม่ให้เกิดสภาวะวิกฤตยิ่งยวดเฉียบพลัน อย่างที่ Grigoriy เมดเวเดฟเขียน "... ความจุของเครื่องปฏิกรณ์ที่ผิดปกติขณะนี้ได้เกินความสามารถของระบบความปลอดภัยที่มีอยู่ในการปิดตัวมัน"
ตอนนี้ เครื่องปฏิกรณ์กำลังผลิตร้อยละ 5 ของระดับพลังงานตั้งต้นขั้นต่ำที่ถูกออกแบบว่าปลอดภัยสำหรับการทดสอบ บุคลากรในห้องควบคุมตัดสินใจที่จะใส่คืนพลังงานโดยการปิดระบบควบคุมแท่งแบบอัตโนมัติและแยกส่วนใหญ่ของแท่งควบคุมของเครื่องปฏิกรณ์ด้วยมือ (อังกฤษ: manual) ให้ขึ้นไปจนถึงตำแหน่งบนสุดของพวกมัน หลายนาทีผ่านไประหว่างการแยกแท่งควบคุมและจุดที่พลังงานส่งออกเริ่มที่จะเพิ่มขึ้นและต่อมาคงที่ที่ 160-200 เมกะวัตต์ (ความร้อน) ซึ่งเป็นค่าที่น้อยกว่าที่วางแผนไว้ที่ 700 เมกะวัตต์มาก การลดลงอย่างรวดเร็วของพลังงานในช่วงเริ่มต้นชัดดาวน์และการดำเนินการตามมาในระดับที่น้อยกว่า 200 เมกะวัตต์นำไปสู่​​การเป็นพิษที่เพิ่มขึ้นของแกนกลางเครื่องปฏิกรณ์จากการสะสมของซีนอน-135 นี่จำกัดการเพิ่มขึ้นต่อเนื่องใด ๆ ของพลังงานของเครื่องปฏิกรณ์และทำให้มันจำเป็นที่จะต้องแยกแท่งควบคุมเพิ่มเติมจากแกนเครื่องปฏิกรณ์เพื่อที่จะต่อสู้กับพิษ
การทำงานของเครื่องปฏิกรณ์ที่ระดับพลังงานต่ำและมีระดับพิษสูงจะมาพร้อมกับอุณหภูมิแกนและการไหลของน้ำหล่อเย็นที่ไม่เสถียรและเป็นไปได้โดยความไม่เสถียรของนิวตรอนฟลักซ์ซึ่งไปกระตุ้นการเตือนภัย ห้องควบคุมได้รับสัญญาณฉุกเฉินซ้ำ ๆ เกี่ยวกับระดับต่างๆในถังอบไอน้ำ/ถังแยกน้ำ และการแปรปรวนหรือการเปลี่ยนแปลงขนาดใหญ่ของอัตราการไหลของน้ำป้อนจากภายนอก รวมทั้งจากวาล์วระบาย (อังกฤษ: relief valve) ที่เปิดเพื่อระบายไอน้ำส่วนเกินเข้าสู่เครื่องควบแน่นระบายความร้อนแบบกังหัน และจากตัวควบคุมพลังงานนิวตรอน ในช่วงเวลา 0:35-00:45 น. สัญญาณเตือนภัยฉุกเฉินเกี่ยวกับพารามิเตอร์ความร้อนไฮดรอลิคถูกละเลย เห็นได้ชัดว่าเพื่อสงวนระดับพลังงานของเครื่องปฏิกรณ์
เมื่อระดับพลังงานที่ 200 เมกะวัตต์มาถึงในที่สุด การเตรียมการสำหรับการทดลองก็ถูกทำต่อไป เนื่องจากเป็นส่วนหนึ่งของแผนการทดสอบ ปั๊มน้ำส่วนเพิ่มถูกเปิดใช้งานเมื่อเวลา 01:05 น.ของวันที่ 26 เมษายน เพื่อเพิ่มปริมาณของน้ำ อัตราการไหลของน้ำหล่อเย็นผ่านเครื่องปฏิกรณ์ที่เพิ่มขึ้นทำให้น้ำหล่อเย็นช่วงขาเข้าของแกนปฏิกรณ์มีอุณหภูมิสูงขึ้น (น้ำหล่อเย็นไม่ได้มีเวลามากพอที่จะปลดปล่อยความร้อนของมันออกไปในกังหันและหอระบายความร้อน) ซึ่งขณะนี้เข้าใกล้อุณหภูมิเดือดนิวเคลียร์ (อังกฤษ: nucleate boiling temperature) ของน้ำมากยิ่งขึ้น เป็นการลดส่วนต่างเผื่อเหลือเผื่อขาดด้านความปลอดภัย (อังกฤษ: safety margin)
การไหลเกินขีดจำกัดที่ยอมได้ตอน 01:19 น. ทำให้เกิดการเตือนภัยว่าแรงดันไอน้ำต่ำในตัวแยกไอน้ำ (อังกฤษ: steam separators) ในขณะเดียวกันการไหลของน้ำส่วนเพิ่มไปลดอุณหภูมิแกนโดยรวมและลด 'ไอน้ำโมฆะ' (อังกฤษ: steam voids) ที่มีอยู่ในแกนและในตัวแยกไอน้ำ เนื่องจากน้ำดูดซับนิวตรอนได้แย่มาก (และน้ำในสถานะของเหลวที่มีความหนาแน่นสูงขึ้นทำให้มันดูดซับได้ดีกว่าไอน้ำ) การเปิดเครื่องสูบน้ำเพิ่มเติมจึงช่วยลดพลังงานของต้วปฏิกรณ์ลงต่อไป เจ้าหน้าที่ตอบสนองโดยการปิดปั๊มหมุนเวียนสองตัวเพื่อลดการไหลของน้ำป้อนขาเข้า ในความพยายามที่จะเพิ่มความดันไอน้ำ และเพื่อถอดถอนแท่งควบคุมแบบแมนนวลมากขึ้นเพื่อรักษาระดับพลังงาน
การกระทำทั้งหมดเหล่านี้นำไปสู่รูปแบบการทำงานของเครื่องปฏิกรณ์ที่ไม่แน่นอนอย่างมาก เกือบทั้งหมดของแท่งควบคุมถูกถอดออกด้วยแมนนวล ยกเว้น 18 ใน 28 แท่งควบคุมเป็นอย่างน้อยที่ "ไม่ปลอดภัย" ซึ่งมีเจตนาที่จะยังคงถูกเสียบลงไปจนสุดเพื่อควบคุมเครื่องปฏิกรณ์แม้ในกรณีที่ขาดน้ำหล่อเย็น จากทั้งหมด 211 แท่งควบคุม ในขณะที่ระบบ SCRAM ฉุกเฉินที่ควรจะเสียบแท่งควบคุมทั้งหมดเพื่อชัตดาวน์เครื่องปฏิกรณ์จะยังคงสามารถเปิดใช้งานได้ด้วยมือ (ด้วยปุ่ม "AZ-5") ระบบอัตโนมัติที่สามารถทำได้เช่นเดียวกัน ได้ถูกปิดการใช้งานเพื่อรักษาระดับพลังงาน และคุณสมบัติด้านความปลอดภัยแบบอัตโนมัติและแม้กระทั่งแบบพาสซีฟอื่น ๆ อีกมากมายของเครื่องปฏิกรณ์ได้ถูกบายพาสไปแล้ว มากกว่านั้น น้ำหล่อเย็นสำหรับเตาปฏิกรณ์ได้ถูกสูบให้น้อยลง ซึ่งเป็นการจำกัดส่วนเผื่อเหลือเผื่อขาดที่มีอยู่ ดังนั้นสิ่งผิดปกติใด ๆ ของพลังงาน ก็จะทำให้น้ำหล่อเย็นนั้นเกิดการเดือด ซึ่งจะลดการดูดซึมนิวตรอนของน้ำ เครื่องปฏิกรณ์ได้อยู่ในสภาวะที่ไม่เสถียรที่เห็นได้ชัดว่าอยู่นอกขอบเขตการดำเนินงานที่ความปลอดภัยที่ผู้ออกแบบได้จัดทำขึ้น หากมีสิ่งใดที่ผลักดันให้มันอยูในสภาวะวิกฤตยิ่งยวด มันก็จะไม่สามารถถูกกู้คืนได้โดยอัตโนมัติ