Sau một thời gian, khi hệ thống ổn định tương đối ở mức công
suất 200MW, việc chuẩn bị thí nghiệm lại được tiếp tục. Theo kế hoạch, các máy
bơm bổ sung được kích hoạt vào lúc 1h05 ngày 26/4 để tăng lượng nước làm mát.
Dòng làm mát xối mạnh qua lò phản ứng đã làm tăng nhiệt độ đầu vào của nó đến mức
gần sôi, khiến cho biên độ an toàn giảm đi. 1h19 sáng, dòng làm mát này đã vượt
quá giới hạn cho phép. Cùng lúc đó, nó làm nhiệt độ của lò giảm, đồng nghĩa với
việc không có các bong bóng hơi nước bên trong dòng nước. Và vì nước không có
bong bóng hơi sẽ hấp thụ nhiều neutron hơn (bản thân nước cũng là chất hấp thụ
neutron), việc kích hoạt các máy bơm bổ sung đã làm suy giảm công suất của lò.
Vì thế, người vận hành buộc phải rút bớt các thanh điều khiển thủ công để duy
trì công suất.
Toàn bộ những diễn biến này đã khiến cho hoạt động của lò trở
nên cực kỳ không bền. Hầu hết mọi thanh điều khiển đã bị rút ra, vô hiệu hóa
tác dụng của các thanh an toàn cho vào lúc trước nhằm làm dừng lò phản ứng. Tiếp
đó, nước làm mát đã làm giảm mức sôi, nhưng lại ở nhiệt độ gần sôi, vì thế bất
kỳ việc tăng công suất nào sẽ gây sôi nước làm mát và làm giảm lượng neutron mà
nước làm mát đang hấp thụ. Cấu hình không bền này của lò rõ ràng đã vượt ra khỏi
giới hạn an toàn theo thiết kế của lò.
Thí nghiệm và vụ nổ
Lúc 1h23’04’’ người ta bắt đầu thực hiện thí nghiệm. Hơi nước
đến turbin bị cắt, vòng quay của turbin chậm dần, kéo theo việc chậm dần của 4
(trên tổng số 8) bơm tuần hoàn chính. Máy phát điện diesel khởi động và dần dần
tiếp nhận phụ tải cho đến 01h23’43’’. Trong suốt quá trình này, năng lượng cấp
cho 4 máy bơm tuần hoàn lấy từ turbin bị giảm dần. Khi đó, dòng nước làm mát giảm
theo, tạo bong bóng hơi trong lõi. Với mức công suất thấp của lò phản ứng loại
RBMK (loại lò phản ứng nước sôi), việc này gây ra vòng phản hồi dương. Bong
bóng hơi nước làm giảm mức hấp thụ neutron, có nhiều neutron hơn nên công suất
lò tăng lên, công suất tăng làm nhiều nước bốc hơi hơn, và lại càng có thêm
bong bóng hơi. Dù vậy, trong suốt quá trình thí nghiệm, hệ thống điều khiển tự
động đã chặn được dòng phản hồi dương này, bằng cách liên tục cho thêm các
thanh điều khiển vào lõi để ngăn ngừa việc gia tăng công suất.
Lúc 01h23’40”, theo ghi nhận tại hệ thống điều khiển trung
tâm SKALA, quá trình dừng lò khẩn cấp bắt đầu khởi động bằng việc ấn nút EPS-5
(còn gọi là nút AZ-5) trên hệ thống bảo vệ khẩn cấp lò phản ứng, làm toàn bộ
các thanh điều khiển được đưa vào lò, bao gồm cả các thanh điều khiển thủ công
mà trước đó đã bị rút ra. Lý do nhấn nút EPS-5 đến giờ người ta vẫn chưa rõ, có
thể là một phần của tình huống khẩn cấp hoặc đơn thuần là phương thức dừng lò
khi đã tiến hành xong thí nghiệm. Cũng có một giả thuyết là người vận hành nhấn
nút này để ngắt việc tăng công suất đột ngột của lò phản ứng, dù không có dữ liệu
nào được ghi nhận để minh chứng cho điều này. Một giả thuyết khác là tín hiệu tự
xuất phát từ hệ thống EPS, nhưng SKALA đã ghi nhận tín hiệu dừng là do nhấn nút
thủ công. Đã có nhiều cuộc tranh luận xung quanh việc nút EPS-5 liệu có thật sự
được nhấn không và nếu có thì nhấn vào lúc nào. Có người khẳng định việc tăng
công suất đột ngột tạo ra áp lực ngay từ đầu, có người lập luận rằng không ai
nhấn nút cho đến khi lò phản ứng bắt đầu tự hủy, có người lại tin rằng lúc nhấn
nút thì lò vẫn đang hoạt động bình thường. Dù sao đi nữa, thực tế là nút này đã
bị nhấn và các thanh điều khiển bắt đầu được đưa vào trong lõi. Cơ cấu dịch
chuyển thanh điều khiển hoạt động khá chậm (0.4m/s), mất từ 18s đến 20s để các
thanh này đi qua chiều cao khoảng 7m của lò phản ứng. Nghiêm trọng hơn là, việc
thiết kế các thanh điều khiển có đầu graphite, chúng đã chiếm chỗ của nước làm
mát trong lò – vốn đang có tác dụng hấp thụ neutron. Kết quả là việc đưa các
thanh điều khiển này vào trong lò lại làm tăng tốc phản ứng ở nửa dưới của lõi.
Vài giây sau khi quá trình dừng lò bắt đầu, công suất của lò
đột ngột tăng mạnh, lõi bị quá nhiệt, và sau vài giây nữa thì xảy ra vụ nổ đầu
tiên. Một số thanh nhiên liệu vỡ vụn, cản đường đi của các thanh điều khiển và
làm chúng mắc kẹt khi mới đi được một phần ba đoạn đường. Trong vòng 3 giây,
công suất của lò lên tới trên 530MW. Hậu quả của việc này về sau được biết đến thông
qua mô hình toán học, vì sau thời điểm này các thiết bị đo không còn ghi nhận được
thông tin nào nữa. Thứ nhất, việc công suất tăng mạnh dẫn đến tăng nhiệt độ của
các thanh nhiên liệu, hơi nước tích tụ nhanh và áp suất tăng vọt. Việc này đã
phá hủy các thanh nhiên liệu và các kênh chứa những thanh này. Theo một vài ước
lượng, công suất lò có thể đã vọt lên tới 30GW, gấp 10 lần công suất hoạt động
bình thường. Hiện không có cách nào dựng lại chính xác chuỗi sự kiện dẫn đến việc
phá hủy lò phản ứng và tòa nhà bên ngoài, song nhìn chung, hơi nước từ các kênh
bị vỡ đã xâm nhập vào cấu trúc bên trong của lõi, phá hủy vỏ lò, giật tung khối
nắp lò 2.000 tấn (cùng với toàn bộ lò phản ứng được vít chặt vào đó). Có vẻ như
đây là tiếng nổ đầu tiên mà nhiều người nghe thấy. Về bản chất đây là một vụ nổ
hơi nước, như một nồi hơi nổ khi áp lực hơi nước quá mạnh. Vụ nổ này đã làm gãy
các thanh nhiên liệu còn lại, khiến nước trong lò bốc hơi và thoát ra khỏi tim
lò. Việc mất nước làm mát cộng với hệ số phản hồi dương tiếp tục làm tăng công
suất của lò phản ứng.
Vụ nổ thứ hai, mạnh hơn vụ đầu, xảy ra sau khoảng 2 đến 3
giây. Các bằng chứng cho thấy việc rò rỉ hạt nhân gây ra vụ nổ thứ hai này. Vụ
nổ đã làm vỡ tim lò và ngăn không cho sự việc tiếp diễn. Dù thế, đám cháy các
thanh graphit vẫn tiếp tục, phát tán vật liệu phóng xạ và làm ô nhiễm các khu
xung quanh. Thoạt tiên, có vài giả thuyết về bản chất của vụ nổ số 2. Một giả
thuyết cho là vụ nổ gây ra bởi khí hydro, tạo thành từ phản ứng giữa hơi nước
quá nhiệt và zirconium, hoặc tạo thành từ phản ứng giữa graphit nóng đỏ và hơi
nước (phản ứng này sinh ra hydro và khí CO). Một giả thuyết khác cho rằng vụ nổ
thứ hai là do nhiệt lượng sinh ra từ các neutron nhanh, giải phóng ra khi trong
lò không còn nước làm mát. Giải thuyết thứ ba cho rằng nguyên nhân vụ nổ vẫn chỉ
là hơi nước. Theo giả thuyết này, dòng hơi thoát ra có áp suất cao là nguyên
nhân phá hủy lò phản ứng, tung ra phần lớn nhiên liệu hạt nhân và graphit.
Những người quan sát bên ngoài lò số 4 nhận thấy một lượng lớn
vật liệu và tia lửa tung lên phía trên lò. Một phần đã rơi xuống mái phòng máy
và gây ra hỏa hoạn. Khoảng 25% số graphit nóng đỏ và vật liệu trong lò đã rơi
ra ngoài. Một phần của chúng thậm chí còn bay ra khỏi tường bao lò phản ứng. Do
tường bao bị hư hại, gió thổi vào tận tim lò và gây cháy các thanh graphit ở
đó.
Dù thế, tỷ lệ đồng vị Xenon thoát ra đã cho thấy những bằng
chứng chắc chắn của một vụ nổ hạt nhân cỡ nhỏ. Tổng cộng, lượng nổ tương đương khoảng
0,01 kiloton TNT (40GJ). Tuy nhiên, phân tích về sau cho thấy chỉ một phần nhỏ
của lõi đã gây nên vụ nổ này.
Đi ngược lại các quy định an toàn, người ta dùng vật liệu bắt
lửa (nhựa đường) để làm phần mái của tòa nhà chứa lò phản ứng và gian đặt máy.
Mái lò phản ứng số 3 bên cạnh (lúc đó vẫn đang hoạt động) đã bắt lửa ít nhất 5
lần, buộc mọi người khẩn cấp dập lửa và bảo vệ hệ thống làm mát lò phản ứng.
Bên lò số 3, trưởng ca đêm Yuri Bagdasarov muốn dừng lò ngay, nhưng kỹ sư trưởng
Nikolai Fomin không cho phép. Các công nhân vận hành được phát mặt nạ phòng độc
và thuốc iot kali để tiếp tục làm việc. Đến 5h, Bagdasarov quyết định dừng lò,
chỉ để lại những công nhân vận hành hệ thống làm mát.
Mức độ phóng xạ
Mức độ phóng xạ ở khu vực chịu ảnh hưởng nặng nề nhất trong
tòa nhà lên tới khoảng 5.6R/s, tương đương hơn 20,000R/h. Mức độ gây tử vong là
khoảng 500R trong 5h, vì thế ở một số nơi, những công nhân không có bảo hộ nhận
liều phóng xạ chết người trong vài phút. Tuy thế, vụ nổ đã ngăn cản tổ công tác
tiếp cận liều lượng kế 1,000R/s, và một liều lượng kế khác bị hỏng khi khởi động.
Tất cả các liều lượng kế khác có giới hạn 0.001R/s, do vậy chỉ có thể báo hiệu mức độ phóng xạ đang vượt quá “ngoài thang
đo”. Tổ công tác ở lò biết chắc là mức phóng xạ cao hơn 0.001R/s, nhưng không
biết thực tế mức đó cao hơn rất rất nhiều.
Vì số đo sai, trưởng ca tối Alexander Akimov cho rằng lò phản
ứng chưa bị hư hại. Những vật chứng như graphit và thanh nhiên liệu nằm rải rác
bị bỏ qua. Đến 4h30 sáng, khi một liều lượng kế khác được mang đến, họ cho là
liều lượng kế bị hỏng. Akimov ở lại với kíp thợ đến sáng, tìm cách bơm nước vào
lò phản ứng. Không ai trong số họ mang đồ bảo hộ, hầu hết (kể cả Akimov) đều tử
nạn trong vòng 3 tuần vì nhiễm phóng xạ.
(Còn tiếp)
Xem các phần khác:
No comments:
Post a Comment