EtusivuHistoria

Tsernobylin ydinvoimalaonnettomuus järkytti maailmaa

17 kesäkuun, 20194006 views0

Tsernobylin onnettomuus on ydinenergian historian ylivoimaisesti pahin. Ukrainan alueella vuonna 1986 tapahtunut katastrofi sai aikaan radioaktiivisen laskeuman, joka havaittiin myös Suomessa. Tsernobylin tapahtumat olisivat voineet johtaa vielä paljon pahempaan katastrofiin ilman uhrautuvia pelastustyöntekijöitä.

HBO on julkaissut äskettäin valtavan suosion saaneen TV-sarjan Chernobyl. Se käy läpi varsinaisen onnettomuuden tapahtumat sekä pelastustyöt hetki hetkeltä. Kyseinen sarja on fantastinen toteutus tästä järkyttävästä tapahtumasta.

Tässä artikkelissa käydään läpi Tsernobylin onnettomuuden taustat ja vaikutukset. Miksi tämä katastrofi oikein tapahtui, ja olisiko se ollut estettävissä?

Ydinvoiman historiaa ja radioaktiivisuus

Ihminen on hyödyntänyt ydinvoimaa energianlähteenä vasta reilut 50 vuotta. Ymmärrys atomienergiasta alkoi kehittyä 1900-luvun alussa, joten kyseessä on hyvin nuori energianlähde.

Ensimmäinen merkittävä askel otettiin vuonna 1896, jolloin ranskalainen fyysikko Henri Becquerel löysi radioaktiivisuuden. Hän sai vuonna 1903 myös Nobelin fysiikanpalkinnon työstään yhdessä Pierre ja Marie Curien kanssa. Mitä radioaktiivisuus sitten tarkoittaa?

Radioaktiivinen hajoaminen on tapahtuma, jossa atomiydin halkeaa. Sen seurauksena syntyy kaksi (tai useampi) uutta ydintä, joiden yhteismassa on hieman aiempaa kevyempi. Prosessissa vapautuu energiaa ja ionisoivaa säteilyä, jota kutsutaan usein radioaktiiviseksi säteilyksi.

Tämä säteily on vaarallista biologisille organismeille, sillä solujen kemia häiriintyy. Se johtaa solujen rakenteen muuttumiseen, ja suuret säteilymäärät aiheuttavat solutuhoja sekä DNA-mutaatiota. Todella suuri määrä säteilyä johtaa kuolemaan jo muutamassa päivässä.

Ydinenergian ja siihen liittyvän teknologian kehitysaskeleita otettiin toisen maailmansodan alkaessa vuosina 1939-1940. Yhdysvaltoihin oli tuolloin paennut lukuisia eurooppalaisia tiedemiehiä, jotka pelkäsivät saksalaisten kehittävän itselleen ydinaseen. Voit lukea lisää tästä kilpajuoksusta Asialinjan artikkelista: Natsi-Saksan ydinaseohjelma uhkasi koko maailmaa.

Yhdysvaltojen kuuluisa Manhattan-projekti käynnistettiin vuonna 1940. Sen tarkoituksena oli kehittää ydinase. Sota Saksaa vastaan ehti loppua, ennen kuin ydinasetta testattiin ensimmäisen kerran heinäkuussa 1945. Japani ei kuitenkaan vielä antautunut, joten Yhdysvallat käytti ydinasetta Hiroshiman sekä Nagasakin kaupunkeihin tunnetuin seurauksin.

Toisen maailmansodan jälkeen alkanut kylmä sota kiritti ydinvarustelua idässä ja lännessä.

Ensimmäinen ydinvoimala otettiin käyttöön Neuvostoliitossa vuonna 1954 ja Yhdysvalloissa pari vuotta myöhemmin. Ydinreaktorien määrä alkoi kasvaa nopeasti etenkin 1970-luvulla, ja nykyisin maailmassa on aktiivisena noin 450 ydinreaktoria. Niiden avulla tuotetaan noin 11% planeettamme sähköstä.

Miten Tsernobylin ydinvoimala toimii

Käydään seuraavaksi läpi ydinvoimalan toiminta mahdollisimman yksinkertaisesti.

On ensinnäkin syytä huomioida, että reaktoreita rakennettiin etenkin kylmän sodan aikana hyvin erilaisin periaattein idässä ja lännessä. Neuvostoliitossa käytetiin Tsernobylin onnettomuuden aikaan RBMK (Reaktor Bolšoi Moštšnosti Kanalnyi) -tyyppisiä ydinvoimaloita, joiden toiminta perustuu vesijäähdytykseen ja grafiittihidasteiden käyttöön. Nämä palaset olivat olennaisessa osassa myös onnettomuuden syntymisessä.

Tsernobylin voimala hyödynsi yleisesti käytössä olevaa fissiota. Mitä tämä tarkoittaa käytännössä? Fissio on ydinfysiikan reaktio, jossa atomi halkeaa neutronin osuttua siihen. Atomin haljetessa kahdeksi (tai useammaksi) ytimeksi vapautuu energiaa, eli uusien ytimien massa on pienempi kuin alkuperäisen atomin.

Fission yhteydessä vapautuu myös neutroneita, jotka jatkavat matkaansa valtavalla nopeudella ydinvoimalan ytimen sisäpuolella. Lopulta ne törmäävät taas uusiin atomeihin, jotka halkeavat ja vapauttavat taas lisää neutroneita ja energiaa. Syntyy ketjureaktio, jota on jotenkin hallittava. Mitä tällä vapautuneella energialla sitten tehdään?

Yllä oleva kuva näyttää Tsernobylin RBMK-tyyppisen ydinvoimalan toimintaidean. Reaktorissa syntynyt lämpöenergia höyrystää sinne tulevan jäähdytysveden, ja tämä vesihöyry ohjataan sen jälkeen sähköä tuottaviin generaattoreihin.

Ydinvoimalan koko toimintaidea on käytännössä edellä mainitun ketjureaktion hallinta ja ytimen jäähdyttäminen, koska fissio synnyttää valtavasti energiaa ja lämpöä. Ketjureaktiota hallitaan puolestaan eri tavoin. Ydinvoimalassa on ikään kuin kaasu ja jarru, joiden avulla reaktorin tehoa voidaan kasvattaa ja pienentää.

Hidastinaineiden avulla voidaan kontrolloida sitä, kuinka nopeasti fissiosta vapautuvat neutronit liikkuvat ytimessä. Jos ne liikkuvat liian nopeasti, ne eivät käytännössä osu muihin atomeihin, minkä seurauksena ketjureaktiota ei synny. Tarvitaan siis hidastinaineita pitämään ydin jatkuvassa balanssissa.

Tsernobylin RBMK-tyyppisessä reaktorissa vesi toimi yhtenä ketjureaktion hillitsevänä voimana. Tämän lisäksi kuvassa näkyvät (nr 2) säätösauvoja käytettiin nopeuttamaan tai hidastamaan reaktiota tarpeen mukaan.

Ydinvoimalan polttoaineena käytetään usein rikastettua uraania.  Nämä polttoainesauvat on merkitty yllä olevassa kuvassa numerolla 3. Uraanin rikastamisella parannetaan sen hiukkasten vaikutusalaa, eli suomennettuna fission todennäköisyyttä.

Tsernobylin onnettomuuden syynä oli vaarallisesti suoritettu testi

Tsernobylin ydinvoimalassa oli onnettomuushetkellä neljä eri reaktoria. Onnettomuus tapahtui uusimman eli neljännen reaktorin testiajossa huhtikuun 26. päivänä vuonna 1986. Onnettomuuden syynä olivat sekä inhimilliset virheet että suunnitteluvirheet itse reaktorissa.

Yllä olevassa kuvassa näkyvä vesi on elintärkeä osa reaktorin prosessia. Testin tarkoituksena oli selvittää, miten Tsernobylin reaktori suoriutuu tilanteessa, jossa veden tulo ytimeen loppuu sähkökatkon seurauksena. Syynä voisi olla esimerkiksi tekninen vika tai vihollisen hyökkäys.

Voimalassa oli dieselillä toimivat varapumput, mutta niiden käynnistyminen kestäisi noin minuutin. Teoria oli, että tämän minuutin mittaisen aukon hoitaisi sähköä tuottava turbiini. Vaikka sen toiminta pysähtyisikin vedentulon (ja siitä seuraavan vesihöyryn) loputtua, turbiini pyörisi vielä jonkin aikaa itsekseen siinä olevan liike-energian vuoksi.

Chernobyl TV-sarja selittää tämän hienosti seuraavassa videossa.

https://www.youtube.com/watch?v=1FvQMisXLV8

Testin vuoksi voimalan tehoa oli pudotettu edeltävänä päivänä puoleen (1600 MW) sen normaalista tehosta. Testin aikana oli tarkoitus pudottaa teho 700 MW tasolle ja kytkeä generaattorit pois päältä, joka simuloisi sähkökatkoa. Samalla mitattaisiin, riittääkö niiden tuottama ”jälkiteho” pyörittämään vesipumppuja.

Testaajat eivät huomioineet erästä kriittistä asiaa. Kun reaktori kävi puolella teholla, se alkoi kerryttää sisäänsä ksenonia, josta reaktoriin syntyi ns. ksenon-myrkytystila. Ongelma vain paheni, sillä heikon sähkötilanteen vuoksi voimalaa ei voitu sammuttaa suunnitellusti päivällä, vaan testin alkamista piti lykätä yli puolen yön. Tästä seurasi lisää vaaratilanteita.

Testin alkaessa kokeneet teknikot olivat lopettaneet vuoronsa, ja voimalassa oli töissä yövuoron henkilöstö. Johtava insinööri oli vain 25 vuoden ikäinen muutaman kuukauden työkokemuksella. Hän ei ollut koskaan suorittanut testiä aiemmin.

Tämän lisäksi voimalassa oli monia muita työntekijöitä (esimerkiksi vesipumppujen valvojat), joita ei oltu informoitu testin suorittamisesta lainkaan. Käsissä oli kaikki katastrofin ainekset, ja testiä ei olisi koskaan edes pitänyt aloittaa. Kun kohtalokas testi käynnistyi, sen tekijät eivät osanneet epäillä, mitä oli tapahtumassa.

Tsernobylin onnettomuus 01:23:45

Kohtalokas testi alkoi puolen yön jälkeen. Kun testaajat pudottivat reaktorin tehoa 700 MW tasolle, se jatkoi yllättäen laskuaan yhä alemmas kohti nollaa. Tämä johtui edellä mainitusta ksenonista, joka hidasti ketjureaktiota testaajien ymmärtämättä.

Reaktori pitäisi palauttaa tällaisesta tilasta normaaliksi hyvin hitaasti jopa 24 tunnin kuluessa. Voimalan johtaja Anatoli Djalov kuitenkin uhkasi työntekijöitä jopa potkuilla, jos he eivät ratkaisseet ongelmaa välittömästi.

Kokemattomat testaajat alkoivat poistaa reaktorista hidastinaineena toimivia säätösauvoja saadakseen ketjureaktioon taas vauhtia. Kun teho ei palautunut siitä huolimatta, he poistivat lähes kaikki säätösauvat. Teho saatiin palautettua vain 200 MW tasolle, mutta Djalov päätti tehdä testin siitä huolimatta. Tässä vaiheessa tulokset eivät olisi edes olleet käyttökelpoisia, joten testin suorittaminen oli täysin järjetöntä.

Kun testissä simuloitiin sitten vedentulon katkeamista, pääsi helvetti valloilleen. Ytimestä olivat nyt poissa sekä vesi että säätösauvat, joten ketjureaktiota ei pysäyttänyt enää mikään. Teho alkoi nousta räjähdysmäisesti.

Voimalassa oli kuitenkin yksi hätäpainike, jonka uskottiin pelastavan tilanne. Kyseinen AZ-5 -painike palautti välittömästi kaikki säätösauvat takaisin reaktoriin, mikä normaalisti hidastaisi ketjureaktiota.

Ongelma oli kuitenkin siinä, että säätösauvojen kärjet sisälsivät graniittia. Kun sauvat palautettiin nopeasti reaktoriin, niiden graniittikärjet aiheuttivat ensin ketjureaktion nopeuttamisen syrjäyttämällä jäähdytysvettä reaktorissa, vaikka ne olisivat lopulta hidastaneet sitä.

Tämän seurauksena ytimen lämpötila kasvoi hurjaa vauhtia ja koko ydin tuhoutui valtavassa höyryräjähdyksessä. Muutama sekunti myöhemmin reaktorissa tapahtui vielä pienimuotoinen ydinräjähdys, kun ytimeen pääsi virtaamaan happea.

Alle olevassa videossa pätkä HBO:n Chernobyl-sarjasta, jossa kuvataan viimeiset hetket ennen tuhoisaa onnettomuutta.

On varsin kummallinen sattuma, että Tsernobylin onnettomuus tapahtui täsmälleen klo 01:23:45 paikallista aikaa.

Kyseessä oli monien väärien valintojen sekä reaktorin suunnitteluvirheen aiheuttama ketjureaktio, joka on vielä tänäkin päivänä historian pahin ydinvoimalaonnettomuus.

Onnettomuuden välittömät vaikutukset

Räjähdyksen jälkeen ilmaan pääsi valtavat määrät radioaktiivisia kaasuja, savua, hiukkasia ja muita aineita. Räjähdys lennätti myös radioaktiivisia polttoaineen ja grafiitin palasia ympäri voimalaitoista. Nämä aiheuttivat pelastustoimiin tulleille palomiehille tappavia säteilyannoksia.

Myös useita voimalan työntekijöitä kuoli räjähdyksen seurauksena saamiinsa säteilyvammoihin. Testiä johtanut Anatoli Djalov selvisi hengissä, sillä hän poistui varsin nopeasti itse onnettomuusalueelta. Muuta henkilökuntaa oli laitoksessa aamuun asti ilman kunnollisia suojavarusteita.

Alla on HBO:n Chernobyl-sarjan videopätkä, joka kuvaa palomiesten saapumista onnettomuuspaikalle.

Pelastustöihin joutuneet palomiehet eivät tienneet, mikä heitä uhkasi. Mitään normaalista poikkeavia suojavarusteita ei käytetty, mikä tarkoitti kuolemantuomiota monille osallistuneista. Edes voimalan johtaja ja työntekijät eivät ensin ymmärtäneet tilanteen vakavuutta. Säteilyarvoja kuviteltiin paljon pienemmiksi, koska mittaukseen käytetyt laitteet eivät näyttäneet suurempia lukemia.

Voimala sijaitsi Prypjatin kaupungin välittömässä läheisyydessä, jossa työntekijät asuivat perheineen. Osa asukkaista tuli katsomaan onnettomuuspaikkaa ulos ja altistui välittömästi voimalasta tulevalle säteilylle.

Tilanteen vakavuudesta oli ensin väärinkäsityksiä, eikä tapahtuneesta tiedotettu kunnolla. Väestöä ei käsketty sisään asuntoihin, joditabletteja ei jaettu ja niin edelleen. Onnettomuuden hoito alkoi toden teolla vasta hallinnon tutkimusryhmää johtavan Valeri Legasovin saavuttua paikalle. HBO:n Chernobyl-sarja seuraa onnettomuuden etenemistä juuri Legasovin kautta.

Prypjatin kaupunki evakuoitiin lopulta huhtikuun 27. päivä eli onnettomuutta seuraavana päivänä, kun tilanteen vakavuus oli todettu. Reaktorin palo saatiin sammutettua vasta toukokuun 6. päivänä kaatamalla sen päälle maa-ainesta helikoptereista.

Yksi Chernobyl-sarjan kaameimmista kohtauksista liittyy voimalan alla oleviin vesipumppuihin. Alla videoklippi siitä.

Ongelmana oli se, että reaktorin palossa syntyi radioaktiivista laavaa, joka alkoi sulattaa maa-ainesta sen alapuolella. Jos tämä laava olisi päässyt maan alla oleviin jäähdytysvesisäiliöihin, seurauksena olisi voinut olla valtava kaasuräjähdys. Tämä olisi levittänyt radioaktiivista säteilyä pahimmillaan jopa miljoonien ihmisten asuinalueille.

Vesi saatiin kuitenkin pumpattua pois – kiitos uhrautuneiden pelastustyöntekijöiden, jotka menivät säteilystä huolimatta voimalan alle suorittamaan tappavaa tehtävää.

Säteilyä levisi jopa Suomeen

Tsernobylin ydinvoimalaonnettomuus huomattiin nopeasti myös Neuvostoliiton ulkopuolella, sillä tuuli johdatti radioaktiivista ainetta luoteeseen ja aina Skandinaviaan asti. Ruotsissa havaittiin Forsmarkin ydinvoimalan työntekijöillä poikkeuksellisen kovaa säteilyä jo seuraavana päivänä. Tätä pidettiin ensin mittausvirheenä.

Kun onnettomuus lopulta levisi maailman tietoisuuteen, Neuvostoliitosta evakuoitiin jopa 134.000 henkilöä länteen.

Säteilyä luultiin myös Suomessa ensin mittausvirheeksi, kunnes se vahvistettiin uusilla mittalaitteilla. Säteilyturvakeskus laati tiedotteen asiasta kaksi vuorokautta onnettomuuden jälkeen. Määrät jäivät kuitenkin niin pieniksi, etteivät ne edellyttäneet evakuointeja.

Seuraavassa videoklippi Suomen uutisista 2. toukokuulta.

Suomessa pahin laskeuma oli Pirkanmaalla, Itä-Hämeessä ja Kymenlaaksossa. Näillä alueilla rajoitettiin määräaikaisesti karjan laidunruokintaa sekä luonnontuotteiden syömistä.

Onnettomuuden pitkäaikaisvaikutukset

Tsernobylin onnettomuus vaati välittömästi kymmeniä uhreja. Tappavan annoksen säteilyä saivat voimalan työntekijät, pelastustoimiin tulleet palomiehet sekä Prypjatin kaupungin asukkaat.

Pitkäaikaisvaikutuksista kiistellään yhä tänäkin päivänä. Chernobyl TV-sarjan pääosassa ollut Valeri Legasov teki mm. itsemurhan kaksi vuotta tapahtuman jälkeen. Monet muutkin pelastustyöntekijät kokivat ennenaikaisen kuoleman.

Ongelmana on kuitenkin säteilyn vaikutuksen tarkka määrittäminen. Monet pelastustyöntekijöistä altistuivat myös muille aineille kuin säteilylle, minkä lisäksi ihmisen elintavat, stressi ja lukuisat muut tekijät vaikuttavat merkittävästi lopputulemaan.

Onnettomuudella oli laajoja vaikutuksia myös muihin maihin, joissa suoritettiin eritasoisia varotoimenpiteitä. Suomessa ei ole havaittu merkittävää nousua esimerkiksi syöpätilastoissa tapahtuneen seurauksena.

Joidenkin arvioiden mukaan onnettomuus vaikutti kymmenien tuhansien tai jopa satojen tuhansien ihmisten elämään haitallisesti. Lisäksi lukematon määrä eläimiä jouduttiin lopettamaan lähialueilla säteilyn vuoksi.

Onnettomuuden merkittävin vaikutus oli varmasti koko Neuvostoliiton valtioon. Tsernobylin onnettomuus ja sen hoito oli yksi syy Neuvostoliiton hajoamiseen vuonna 1991.

Nykyisin Tsernobylin lähialue on matkailukohde. Prypjatin aavekaupunkiin suuntautuvat matkat ovat lisääntyneet kesällä 2019 jopa kymmeniä prosentteja. Alueen säteilypitoisuus ei ole ollut kymmeniin vuosiin poikkeuksellisen korkea.

Tsernobylin kolme muuta reaktoria olivat toiminnassa vielä pitkään onnettomuuden jälkeen. Viimeisin niistä suljettiin vasta vuonna 2000.

Jos onnettomuus kiinnostaa enemmän, suosittelen katsomaan mahtavan Chernobyl minisarjan HBO:lta. Kyseessä ei ole dokumentti, vaan tapahtumien dramatisointi, joten Chernobyl ei vastaa sataprosenttisesti historiaa esim. henkilöiden osalta. Onnettomuuden syyt ja seuraukset on kuitenkin kuvattu hyvin totuudenmukaisesti. Alla sen traileri.

Kuvat: Liam Daniel HBO, U.S. Navy Public Affairs Resources Website [Public domain], via Wikimedia Commons, RBMK.svg: Stefan Riepl (Quark48)Quark48 at de.wikipediaderivative work: Alex.Bikfalvi [CC BY-SA 2.0 de], via Wikimedia Commons