Etica ingegneristica - Case Study di Chernobyl

Il disastro di Chernobyl è stato un incidente nucleare avvenuto a Chernobyl Nuclear Power Plant il 26 aprile 1986. Una fusione nucleare in uno dei reattori ha causato un incendio che ha inviato un pennacchio di fallout radioattivo che alla fine si è diffuso in tutta Europa.

Centrale nucleare di Chernobyl, costruita sulle rive del Pripyat fiume di Ukraine, aveva quattro reattori, ciascuno in grado di produrre 1.000 MW di energia elettrica.

La sera del April 25^th 1986, un gruppo di ingegneri, ha pianificato un esperimento di ingegneria elettrica sul reattore numero 4. Con la loro scarsa conoscenza della fisica nucleare, pensarono di sperimentare per quanto tempo le turbine avrebbero girato e fornito energia alle principali pompe di circolazione a seguito di una perdita di alimentazione elettrica principale.

Di seguito un'immagine della centrale nucleare di Chernobyl.

Cosa ha portato al disastro?

Vediamo ora cosa ha portato al disastro.

L'unità 4 del reattore doveva essere arrestata per la manutenzione ordinaria il 25 aprile 1986. Tuttavia, si decise di sfruttare questo arresto per determinare se, in caso di perdita di potenza della stazione, la turbina in rallentamento potesse fornire energia elettrica sufficiente azionare le pompe di circolazione dell'acqua di raffreddamento del nucleo principale, fino all'attivazione dell'alimentazione di emergenza diesel. Lo scopo di questo test era determinarewhether cooling of the core could continue in the event of a loss of power.

A causa dell'errata convinzione che questo esperimento appartenga alla parte non nucleare della centrale elettrica, è stato condotto senza un adeguato scambio di informazioni tra il reparto prove e il reparto sicurezza. Quindi il test è iniziato con precauzioni di sicurezza inadeguate e il personale operativo non è stato avvertito delle implicazioni per la sicurezza nucleare del test elettrico e del suo potenziale pericolo.

L'esperimento

Secondo il test pianificato, il Emergency Core Cooling System (ECCS) del reattore, che fornisce l'acqua per il raffreddamento del nocciolo del reattore, è stato deliberatamente spento.

Affinché il test possa essere condotto, il reattore deve essere stabilizzato a circa 700-1000 MW prima dello spegnimento, ma è sceso a 5000 MW a causa di alcuni fenomeni operativi. Successivamente, l'operatore che lavorava nel turno di notte ha commesso un errore, inserendo fino a quel momento le barre di controllo del reattore. Ciò ha causato l'arresto del reattore in uno stato quasi di arresto, riducendo la potenza in uscita a circa 30 MW.

Poiché questa bassa potenza non era sufficiente per effettuare la prova e renderà instabile il reattore, si è deciso di ripristinare la potenza estraendo le barre di controllo, che hanno fatto stabilizzare la potenza a 200 MW. Questa era in realtà una violazione della legge sulla sicurezza, a causa delpositive void co-efficiencydel reattore. Il coefficiente di vuoto positivo è il numero crescente di reattività in un reattore che si trasforma in vapore. Si è deciso di eseguire il test a questo livello di potenza.

In realtà, i reattori erano altamente instabili a basso livello di potenza, principalmente a causa del design della barra di controllo e dei fattori di coefficiente di vuoto positivo che acceleravano la reazione nucleare a catena e la potenza in uscita se i reattori perdevano l'acqua di raffreddamento.

L'immagine seguente mostra il reattore 4 dove è stato condotto l'esperimento. Questa foto è stata scattata dopo che tutto è stato restaurato.

Alle 01:23, il 26 aprile ^° 1986, gli ingegneri hanno continuato con il loro esperimento e spegnere il motore a turbina per vedere se la sua filatura inerziale alimenterebbe le pompe d'acqua del reattore. Infatti, non ha alimentato adeguatamente le pompe dell'acqua e senza l'acqua di raffreddamento il livello di potenza nel reattore è aumentato.

Le pompe dell'acqua hanno iniziato a pompare acqua a un ritmo più lento e insieme all'ingresso nel nucleo di acqua di alimentazione leggermente più calda, potrebbero aver causato l'ebollizione (formazione di vuoti) sul fondo del nucleo. Questo, insieme allo xeno bruciato, potrebbe aver aumentato il livello di potenza al centro. Il livello di potenza è stato quindi portato a 530 MW e ha continuato a crescere. Gli elementi di combustibile sono stati rotti e hanno portato alla generazione di vapore, che ha aumentato il coefficiente di vuoto positivo con conseguente elevata potenza in uscita.

L'elevata potenza erogata ha allarmato gli ingegneri che hanno cercato di inserire tutte le 200 barre di controllo, che è una procedura convenzionale per controllare la temperatura interna. Ma queste canne sono rimaste bloccate a metà strada, a causa del design della punta in grafite. Quindi, prima che le barre di controllo con il loro materiale assorbente di cinque metri, potessero penetrare nel nucleo, 200 punte di grafite sono entrate simultaneamente nel nucleo che ha facilitato l'aumento della reazione, provocando un'esplosione che ha fatto esplodere il pesante coperchio di acciaio e cemento da 1.000 tonnellate del reattore, bloccando di conseguenza le barre di controllo, che erano a metà del reattore. Quando i tubi del canale iniziano a rompersi, la generazione di vapore di massa si è verificata a seguito della depressurizzazione del circuito di raffreddamento del reattore.

Di conseguenza, sono state segnalate due esplosioni. Il primo è stato l'esplosione di vapore iniziale. Alla fine, dopo due o tre secondi, si verificò una seconda esplosione, che potrebbe essere dovuta all'accumulo di idrogeno dovuto alle reazioni di zirconio-vapore.

Tutti i materiali come combustibile, moderatore e materiali strutturali sono stati espulsi, innescando una serie di incendi e il nucleo distrutto è stato esposto all'atmosfera. Nell'esplosione e nel conseguente incendio, più di 50 tonnellate di materiale radioattivo sono state rilasciate nell'atmosfera, dove è stato trasportato dalle correnti d'aria. Questo era 400 volte la quantità di materiali radioattivi rilasciati al momento del bombardamento di Hiroshima.

Effetti fatali del disastro

Il disastro della centrale nucleare di Chernobyl in Ucraina è l'unico incidente nella storia dell'energia nucleare commerciale a provocare vittime per radiazioni.

Ci sono stati molti effetti fatali dovuti alle radiazioni rilasciate. Alcuni degli effetti sono elencati di seguito:

• Due operai erano morti. Uno è stato immediatamente ridotto in cenere dopo l'incidente, mentre l'altro è stato dichiarato morto in ospedale a poche ore dal ricovero.

• 28 operatori e personale del pronto soccorso sono morti entro 4 mesi dall'incidente a causa delle ustioni termiche e dell'effetto delle radiazioni sui loro corpi.

• Questo incidente ha creato 7.000 casi di cancro alla tiroide.

• La sindrome da radiazioni acute (ARS) è stata diagnosticata in 237 persone, che erano sul posto e coinvolte nella pulizia

• La terra, l'aria e l'acqua sotterranea erano tutte in gran parte contaminate.

• L'esposizione diretta e indiretta alle radiazioni ha portato a molti gravi problemi di salute come sindrome di Down, aberrazioni cromosomiche, mutazioni, leucemia, cancro alla tiroide e malfunzionamenti congeniti, ecc.

• Un certo numero di piante e animali ha subito la distruzione come conseguenza.