Promieniotwórcze latarnie. Jak Sowieci nieśli radioaktywny kaganek na daleką północ [ANALIZA]

10 lipca 2019, 07:55
Shuraev
Fot.: Yaroslav Shuraev

Niekiedy błędnie zwane jądrowymi, sowieckie latarnie zasilane materiałem promieniotwórczym przez dziesiątki lat ułatwiały żeglugę za kręgiem polarnym. Lekkomyślność spowodowała, że stały się źródłem wypadków śmiertelnych i skażeń radioaktywnych.

Żegluga za kołem podbiegunowym nigdy nie należała do najłatwiejszych. Ekstremalnie trudne warunki pogodowe, noc polarna trwająca ponad 100 dni oraz brak ułatwień nawigacyjnych, takich jak GPS czy rosyjski odpowiednik GLONASS sprawiały, że każdy rejs był niebezpieczną wyprawą.

Aby zaradzić temu problemowi, w ZSRS podjęto decyzję o budowie sieci latarni morskich, ułatwiających nawigację, zwłaszcza po zmroku. To z pozoru proste zadanie okazało się jednak niemal niemożliwym. Latarnie musiały bowiem stanąć w miejscach bardzo trudno dostępnych i znacznie oddalonych od cywilizacji. Zawód latarnika w takich warunkach stawał się wyrokiem, a nie pracą.

Rozwiązanie tego problemu znaleziono dopiero po II Wojnie Światowej. Postanowiono stworzyć sieć autonomicznych latarni, mogących pracować kilkadziesiąt lat bez specjalnej ingerencji ze strony człowieka.

Latarnia morska (w tym przypadku radiolatarnia) nie wymaga skomplikowanych rozwiązań technicznych i dostarczenia dużych ilości energii. Wystarczy mechanizm optyczny wysyłający światło, instalacja włączająca ją po zmroku, nadajnik radiowy oraz źródło energii. Ten ostatni element stanowił najpoważniejsze wyzwanie. Awaryjne i wymagające tankowania generatory spalinowe nie wchodziły w grę.

Przed sowieckimi naukowcami postawiono następujące zadanie: opracowanie praktycznie bezawaryjnego, taniego źródła energii, pozwalającego na autonomiczną pracę latarni przez jak najdłuższy czas.

Podobne wymagania stawiano źródłom zasilania znajdującym się na pokładzie statków kosmicznych. Nie przypadkiem też rozwiązanie było podobne.

image
Inspekcja amerykańskiego RTG przed zamontowaniem w satelicie Cassini; Fot.: NASA

 

Zdecydowano się na zainstalowanie w latarniach radioizotopowych generatorów termoelektrycznych (ang.: RTG; ros.: РИТЭГ). Warto zwrócić przy tym uwagę, że w nazwie nie pada słowo „reaktor”, lecz generator. Dzieje się tak nie bez przyczyny. W RTG nie zachodzi bowiem reakcja jądrowa. Zamiast tego wykorzystywane jest zjawisko rozpadu promieniotwórczego niestabilnych izotopów pierwiastków.

image
Zainstalowany RTG; Fot.: IAEA

 

Umieszczony w specjalnym pojemniku materiał radioaktywny ulega stopniowemu rozpadowi, uwalniając energię zmieniającą się w energię termiczną. Ta jest natomiast przetwarzana w energię elektryczną za pomocą termopary.

Taka konstrukcja sprawia, że RTG jest generatorem stabilnym, któremu nie grozi stopienie reaktora (nie posiada go) lub eksplozja. Jedyne zagrożenie związane jest z emitowanym promieniowaniem, które jednak jest pochłaniane przez powłokę zbiornika, w którym znajduje się materiał. Dla zwiększenia bezpieczeństwa wybiera się izotopy pierwiastków, które nie emitują najbardziej szkodliwego promieniowania gamma lub rentgenowskiego.

Niestety tu pojawia się pierwszy problem. Takie izotopy nie spełniają bowiem kluczowego warunku, stawianego przez sowieckich decydentów – niskiej ceny. W większości tego typu instalacji wykorzystuje się pluton-238, którego czas połowicznego rozpadu wynosi 87,7 lat - przez taki okres może zasilać generator. Jego zaletą jest to, że emituje jedynie promieniowanie alfa, dzięki czemu nie wymaga specjalnych osłon. Ten rodzaj promieniowania jest bowiem pochłaniany nawet przez kartkę papieru lub naskórek.

image
Próbka plutonu-238 rozgrzana do czerwoności pod wpływem własnego promieniowania; Fot.: commons.wikimedia.org

 

Pozyskanie plutonu-238 ze zużytego paliwa jądrowego jest jednak nieopłacalne, a izotop należy specjalnie wyprodukować. Inaczej jest ze strontem-90 – radioaktywnym izotopem, którego rozpad połowiczny trwa 29 lat, co jest również satysfakcjonującym wskaźnikiem. Jego duże ilości znajdują się w zużytym paliwie jądrowym, w związku z czym w ZSRS był on niemal bezpłatny.

Stront-90 ma jednak pewną zasadniczą wadę – emituje niebezpieczne dla człowieka promieniowanie beta. W dodatku jest traktowany przez organizm ludzki jak wapń i z łatwością może trafić do układu kostnego, gdzie zalega, przez lata emitując szkodliwe promieniowanie.

Z uwagi na to, dla bezpiecznego wykorzystania strontu-90 w sowieckich RTG opracowano szczegółowe normy bezpieczeństwa. Hermetyczna obudowa z dodatkiem zubożonego uranu, stosowanego m.in. w pancerzach czołgowych, miała skutecznie blokować promieniowanie i być w stanie wytrzymać upadek z 9 metrów na twardą powierzchnię oraz półgodzinną ekspozycję na temperaturę 800 stopni Celsjusza.

Niestety, sowieckie podejście do norm i bezpieczeństwa, pozostawiało wiele do życzenia.

Problemy z instalacjami zasilanymi RTG zaczęły się jeszcze w momencie ich budowy. W 1983 roku uszkodzono generator w trakcie transportu na miejsce instalacji, co skrzętnie ukryto nie tylko przed światem, ale również przed sowieckimi decydentami. Tajemnicę udało się utrzymać aż do 1997 roku, gdy rosyjski Gosatomnadzor ujawnił, że RTG porzucono na terenie Czukotki, gdzie zalegał przez lata. Na szczęście generator udało się znaleźć.

Mniej szczęścia miał personel transportujący wojskowy RTG nad Morzem Ochockim w 1987 roku, któremu generator… spadł z helikoptera do morza. Wciąż nie został on odnaleziony.

Prawdziwe problemy z RTG zaczęły się jednak po rozpadzie ZSRS. Latarnie morskie zasilane RTG zostały całkowicie porzucone i nie tylko nikt nie zajmował się ich eksploatacją, ale w dodatku nikt nie poczuwał się do odpowiedzialności by je ochraniać. Latarnie szybko stały się obiektem zainteresowania zorganizowanych grup poszukujących metali kolorowych.

A tych było w latarniach niemało. Z początku łupem padało wyposażenie obiektów, które szybko zamieniały się w ruinę. Potem przyszedł czas na najcenniejszy łup – generatory.

Pozostające poza jakąkolwiek kontrolą RTG znajdowały się w zamkniętych pomieszczeniach, oznaczonych informacją o zagrożeniu promieniowaniem. Nie odstraszały one jednak złodziei, którzy zaczęli wyważać drzwi i wywozić całe generatory wraz z obudową zabezpieczającą.

(Lista incydentów z RTG).

Najbardziej spektakularnej kradzieży dokonano w 2003 roku, gdy włamano się do zasilanej RTG latarni w Pihlisaar, niedaleko granicy z Estonią. Włamywacze ukradli generator, następnie rozmontowali go i porzucili radioaktywny stront-90 na tafli lodu. Rozgrzana kapsuła ze strontem przetopiła lód i osiadła na dnie. Materiał radioaktywny znaleziono ostatecznie 200 m od latarni, gdzie zarejestrowano promieniowanie na poziomie 1000 rentgenów na godzinę – poziom porównywalny do zarejestrowanego w pobliżu reaktora IV elektrowni w Czarnobylu wkrótce po awarii.

image
Latarnia Pihlisaar; Fot.: wikimapia.org

Podobnych przypadków było więcej. W 1997 roku znaleziono trzy stare RTG porzucone na hałdzie węgla w centrum stolicy Tadżykistanu, Duszanbe. W 2002 roku natomiast w miejscowości Lija w zachodniej Gruzji znaleziono dwa RTG, które miejscowi wykorzystywali do ogrzewania domów, a następnie rozebrali i porzucili, w wyniku czego otrzymali znaczne dawki promieniowania.

image
Porzucony RTG; Fot.: bellona.ru

Lekkomyślne postępowanie ZSRS a następnie Rosji ze starymi RTG zmobilizowało inne kraje do tego, by wziąć sprawy w swoje ręce. W 2005 roku rząd Norwegii podpisał z Rosją umowę, na mocy której zobowiązał się do przebudowy latarni i utylizacji RTG. Zamiast nich instalowano panele fotowoltaiczne. Projekt zakończył się w 2016 roku, dzięki czemu obecnie już nie ma niebezpieczeństwa powtórzenia się sytuacji kradzieży generatorów.

image
RTG poddane utylizacji; Fot.: commons.wikimedia.org

Rosatom zapowiada jednak, że nie zrezygnuje ze stosowania technologii RTG, tym razem opartej na Niklu-63. Generatory służyć miałyby do zasilania obiektów w miejscach trudnodostępnych, co w domyśle oznacza głównie bazy wojskowe na dalekiej północy. Pozostaje jedynie mieć nadzieję, że tym razem procedury bezpieczeństwa nie zawiodą, a lekkomyślność nie będzie źródłem kolejnych katastrof.

KomentarzeLiczba komentarzy: 20
Szach mat w jednym ruchu.
czwartek, 11 lipca 2019, 09:20

Tok rozumowania rosjan jest tak samo abstrakcyjny jak stan ich gospodarki! Standartowo bałagan musi posprzątać ktoś inny . W tym przypadku Norwegia.

miotan
czwartek, 11 lipca 2019, 01:46

Rosja wchodzi na wyższy level. Dziś już nie generatory RTG ale pływające Czarnobyle - reaktory elektrownie wysokiej mocy wykorzystujące wodę morską do chłodzenia. Awaria takiego oznacza Czarnobyl do potęgi 10.

Davien
niedziela, 14 lipca 2019, 11:22

Miotan, akurat reaktory PWR sa chyba najbezpieczniejsze z wszystkich reaktorów.

Pim
piątek, 12 lipca 2019, 17:02

Nie oznacza Czarnobyla do potęgi 10. Porównaj moce jednego i drugiego. Jeden: 1 GW, drugi 2x150MW W Czarnobylu reaktor, dosłownie został otwarty w wyniku eksplozji i cała gama pierwiastków została wyemitowana do atmosfery. W reaktorach morskich masz konstrukcję, gdzie do wybuchu nie dojdzie. W następstwie utraty kontroli może stopić rdzeń. Bryła radioaktywnego stopu, a rozrzucone na wielkiej przestrzeni pierwiastki promieniotwórcze, to pewna różnica.

Pim
piątek, 12 lipca 2019, 14:26

Masz na myśli pływającą elektrownię o nazwie Akademik Łomonosow? Tam są dwa reaktory typu stosowanego na lodołamaczach atmomowych. Jak w morskim reaktorze (analogiczne konstrukcje mają francuzi, amerykanie) masz parę obiegu skażonego, która przez wymiennik przekazuje ciepło do odbiegu "czystego" . Ta napędza turbiny i po przez skraplacze wraca do obiegu. Skraplacze są najczęściej chłodzone wodą morską. Teoretycznie, musi dojść do rozszczelnienia obiegu pary pierwotnego (skażonego). Skażona para przedostaje się do obiegu czystego i następnie musiało by dojść do rozszczelnienia skraplacza. Wtedy skażona para miałaby możliwość przedostania się do morza. Reaktory chłodzone wodą bezpośrednio z rzeki były w Rosji w zakładach Majak i w USA w zakładach w Hanford. Służyły do produkcji plutonu i zbudowano je w latach 40-tych i 40-tych XXw. Pisze o tym np. Kate Brown w Plutopii.

Piotr
środa, 10 lipca 2019, 22:51

Ciekawe więcej takich art.

wildcard
środa, 10 lipca 2019, 16:13

Normalka, jak to u ruskich... Pomysł niezły, wykonanie do bani...... a bida aż piszczy.......

Niuniu
środa, 10 lipca 2019, 16:02

Ja tam nad złodziejami się nie użalam. Jak kradną to kara musi być. A trzeba przyznać, że w XX wieku lepiej chyba było robić takie latarnie niż wysyłać tam ludzi. A problem został jak widać rozwiązany i to skutecznie skoro 13 lat temu Rosja podpisała stosowną umowę z Norwegią i została ona zrealizowana. Przy okazji warto wspomnieć o innym wspólnym przedsięwzięciu Rosyjsko-Norweskim. Kraje te wspólnie realizują badania podwodnego wraku atomowego okrętu rosyjskiego Komsomolec który zatonął w 1989r na głębokości 1600m na morzu Barentsa. Właśnie kończy się kolejna norwesko-rosyjska ekspedycja która stwierdziła wzrost promieniowania na morskim dnie w pobliżu wraku. Jednak ze względu na głębokość i niewielkie ilości materiałów promieniotwórczych podobno jest to niegroźne.

asad
środa, 10 lipca 2019, 23:12

Niewielkie ilości materiałów promieniotwórczych> Atomowy okręt podwodny z reaktorem i głowicami. Ech. Niewielkie to jest na razie promieniowanie..

Reklama
Reklama
Tweets Energetyka24