Atomowy wyścig Brytyjczyków. Finał przyniósł katastrofę

Po II wojnie światowej Wielka Brytania znalazła się w trudnej sytuacji. Jej naukowcy uczestniczyli w programie Manhattan, ale uchwalona w 1946 roku ustawa McMahona zakończyła amerykańsko-brytyjską współpracę w dziedzinie technologii jądrowej.

Rząd w Londynie nie zamierzał rezygnować z własnej broni atomowej. Do jej budowy potrzebował plutonu, który należało wyprodukować szybko i bez pomocy Stanów Zjednoczonych.

W 1947 roku zatwierdzono budowę dwóch reaktorów w Windscale, na terenie dzisiejszego kompleksu Sellafield w Kumbrii. Pierwszy z nich ruszył w 1950 roku, a dwa lata później zakład dostarczył pierwszą partię metalicznego plutonu.

Konstruktorzy zastosowali grafit jako moderator i naturalny uran jako paliwo. Rdzeń chłodziło powietrze, które tłoczono przez tysiące poziomych kanałów, a następnie wypuszczano przez wysoki komin.

Rozwiązanie pozwalało szybko uruchomić produkcję. Miało jednak poważną wadę: w razie uszkodzenia paliwa lub pożaru ten sam strumień powietrza mógł wynieść radioaktywne substancje poza teren zakładu.

John Cockcroft, jeden z najważniejszych brytyjskich fizyków jądrowych, zażądał zamontowania na szczytach kominów wielkich filtrów. Część inżynierów uważała je za kosztowny i niepotrzebny dodatek. W 1957 roku zatrzymały większość radioaktywnego pyłu powstałego podczas pożaru.

Promieniowanie neutronowe zmieniało strukturę grafitu w rdzeniu. Atomy węgla wypadały ze swoich miejsc, a materiał gromadził energię, którą mógł nagle oddać w postaci ciepła.

Zjawisko opisał fizyk Eugene Wigner. Aby nie dopuścić do niekontrolowanego wzrostu temperatury, obsługa okresowo podgrzewała reaktor i stopniowo uwalniała nagromadzoną energię.

Zabieg nazywano wyżarzaniem. Operatorzy przeprowadzali go przy wyłączonym chłodzeniu i wykorzystaniu ciepła wytwarzanego przez sam reaktor.

Windscale nie został jednak zaprojektowany z myślą o takich operacjach. Czujniki temperatury umieszczono w miejscach odpowiednich dla zwykłej produkcji plutonu, ale nie tam, gdzie podczas wyżarzania pojawiały się najgorętsze punkty.

Obsługa widziała więc jedynie część tego, co działo się w rdzeniu. Komisja badająca awarię uznała później niedostosowaną aparaturę pomiarową za jedną z głównych wad technicznych, które przyczyniły się do pożaru.

7 października 1957 roku operatorzy rozpoczęli kolejne wyżarzanie grafitu w reaktorze Windscale 1. Początkowo procedura przebiegała podobnie jak podczas wcześniejszych operacji.

Nazajutrz część odczytów zaczęła spadać. Personel uznał, że proces uwalniania energii zatrzymuje się zbyt wcześnie i postanowił ponownie zwiększyć moc reaktora.

Nie wszystkie czujniki potwierdzały tę ocenę. W wielu miejscach temperatura nadal rosła, lecz operatorzy nie dysponowali pełnym obrazem sytuacji i po raz drugi podgrzali rdzeń.

Paliwo uranowe w niewidocznej dla aparatury części reaktora osiągnęło znacznie wyższą temperaturę, niż pokazywały przyrządy. Osłona jednego lub kilku elementów paliwowych prawdopodobnie pękła, a odsłonięty uran zaczął się utleniać.

Reakcja wydzielała kolejne porcje ciepła. W rdzeniu pojawił się ogień, którego obsługa przez długi czas nie potrafiła rozpoznać.

10 października pracownicy zauważyli niepokojący wzrost temperatury i promieniowania w powietrzu opuszczającym komin. Początkowo podejrzewali uszkodzenie pojedynczego elementu paliwowego.

Urządzenia służące do kontroli kanałów nie dawały jasnej odpowiedzi. Pracownicy musieli zajrzeć do wnętrza reaktora przez otwory inspekcyjne.

Zobaczyli paliwo rozgrzane do czerwoności. Płomienie obejmowały już kolejne kanały, a część grafitu również mogła się palić. Personel próbował wypchnąć z reaktora rozżarzone elementy. Niektóre pręty udało się usunąć, inne zaklinowały się albo uległy uszkodzeniu.

Zwiększono także przepływ powietrza, licząc na schłodzenie rdzenia. Tlen podsycił jednak pożar i temperatura nadal rosła.

W nocy podjęto próbę stłumienia ognia dwutlenkiem węgla. Gaz wpompowany do reaktora nie przyniósł oczekiwanego skutku.

Nad ranem 11 października sytuacja stała się krytyczna. Paliwo osiągało temperaturę przekraczającą tysiąc stopni Celsjusza, a pracownicy nadal widzieli niebieskie płomienie wewnątrz rdzenia.

Pozostała woda. Nikt nie miał jednak pewności, jak zachowa się po zetknięciu z rozżarzonym uranem i grafitem. Obawiano się powstania wodoru, którego wybuch mógł uszkodzić komin, filtry i osłonę reaktora. Rozważano również, czy woda nie wpłynie na przebieg reakcji jądrowej.

Dalsze czekanie groziło większym uwolnieniem radioaktywnych substancji. Kierownictwo zakładu zdecydowało się więc podjąć ryzyko. O godzinie 8.55 do kanałów nad miejscem pożaru popłynęła woda. Początkowo ogień nie słabł, ponieważ przez reaktor nadal przepływało powietrze.

O 10.10 zamknięto wentylatory. Płomienie niemal natychmiast zaczęły przygasać, a ilość podawanej wody stopniowo zwiększano.

Chłodzenie trwało do 12 października. Dopiero wtedy rdzeń osiągnął temperaturę, która pozwalała uznać pożar za opanowany.

Filtry na kominach zatrzymały znaczną część radioaktywnego pyłu. Nie potrafiły jednak wychwycić całego jodu w postaci gazowej, który wydostał się do atmosfery.

Jod-131 opadł na trawę zjadaną przez krowy, a następnie pojawił się w mleku. Szczególne zagrożenie dotyczyło dzieci, ponieważ radioaktywny pierwiastek gromadzi się w tarczycy.

Dwunastego października władze zakazały sprzedaży mleka z gospodarstw położonych najbliżej Windscale. W następnych dniach rozszerzyły obszar restrykcji do około 520 kilometrów kwadratowych.

Mleka nie dopuszczano do sprzedaży i niszczono je, aby przerwać drogę skażenia do ludzi. Mieszkańców okolicznych miejscowości nie ewakuowano.

Rząd zapewniał publicznie, że awaria nie spowodowała poważnych szkód zdrowotnych. Szczegółowy raport komisji Williama Penneya pozostał jednak niejawny aż do 1988 roku. W listopadzie 1957 roku parlament otrzymał jedynie jego uproszczoną wersję.

Windscale 1 nigdy nie wrócił do pracy. Zamknięto również bliźniaczy reaktor numer 2, choć ogień go nie uszkodził.

Rozbiórka pierwszego stosu okazała się wyjątkowo trudna. Część paliwa nadal tkwi w zdeformowanych przez pożar kanałach i nie można jej usunąć za pomocą urządzeń zaprojektowanych w latach czterdziestych.

Pożar Windscale pozostaje najpoważniejszą awarią jądrową w historii Wielkiej Brytanii. Złożyły się na nią pośpiech programu zbrojeniowego, niedostosowane czujniki i błędna ocena sytuacji podczas wyżarzania.

Katastrofę ograniczyły dwie decyzje, które wcześniej budziły opór: budowa filtrów na kominach oraz zalanie rdzenia wodą. Pierwsza zmniejszyła skażenie, druga zatrzymała ogień, zanim wydostał się poza wnętrze reaktora.