Jaakko Leppänen – 19.5.2019 (päivitetty 10.6.2019)

Update (June 10, 2019): This blog post is now also available in English.

HBO Nordicilla käynnistyi hiljattain Tšernobylin ydinvoimalaonnettomuudesta kertova minisarja, joka on jo ehtinyt keräämään paljon ylistäviä arvioita. Katsoin sarjan ensimmäiset jaksot, ja koska olen kirjoittanut aikaisemmin onnettomuuden syistä ja seurauksista, ajattelin että aihetta olisi mielenkiintoista käsitellä myös TV-sarjan tapahtumien kautta. Tarkoitus ei ole pilata kenenkään katselukokemusta oikomalla pikkutarkasti juonesta löytyvä virheitä, sillä kysehän ei ole dokumentista, vaan tositapahtumiin pohjautuvasta fiktiosta. Yritän siis parhaani mukaan olla nipottamatta turhasta, ja pikemminkin nostaa esille juonikuvioiden taustalla olevia todellisia tapahtumia, ja ylipäänsä sellaisia kohtauksia ja havaintoja, jotka itse koin mielenkiintoisiksi. Lähteenä olen käyttänyt pääasiassa samoja asiantuntijaraportteja kuin aikaisemmissakin kirjoituksissa.

Sarja on jaettu viiteen jaksoon:

Teksti on kirjoitettu sitä mukaa kun uusia jaksoa on tullut ulos, eli järjestys jossa asioita on käsitelty seuraa tarinan kulkua. Kirjoituksen loppuun olen kerännyt lisäksi yleisiä kommentteja ja lisähuomioita sellaisista asioista, joita ei sarjan varsinaisessa juonessa käsitelty. Sanomattakin lienee selvää, että kirjoitus sisältää juonipaljastuksia.

Jakso 1 – 1:23:45

Tšernobylin ydinvoimalaonnettomuus tapahtui Ukrainassa lauantaina 26.4.1986, kun laitoksen nelosyksikön reaktori räjähti alasajon yhteydessä tehdyn rutiininomaisen turbiinikokeen jälkeen. Onnettomuusreaktori oli grafiittimoderoitu kanavatyyppinen kiehutusvesireaktori, joka poikkeaa tietyiltä osin tavanomaisista paine- ja kiehutusvesityyppisistä kevytvesireaktoreista. Reaktorin tyyppilyhenne RBMK mainitaan jakson kuluessa useampaan kertaan. Reaktorifyysikkona minua olisi erityisesti kiinnostanut nähdä miten onnettomuuteen johtanut tapahtumaketju sarjassa esitetään. Varsinaiset tapahtumat alkavat kuitenkin reaktorin räjähdyksestä, joka tapahtui aamuyöllä kello 01:23:45. Jätän onnettomuuden syiden kommentoinnin tältä erää väliin, sillä aiheeseen todennäköisesti palataan vielä myöhemmissä jaksoissa.

Sen verran täytyy kuitenkin heti alkuun todeta, että useimmissa dramatisoiduissa Tšernobyl-kuvauksissa onnettomuuden syy langetetaan reaktorin ohjaajien niskaan. Tämä käsitys on peräisin Neuvostoliiton IAEA:lle vuonna 1986 toimittamasta selvityksestä, ja se kumottiin jo 1990-luvun alussa kansainvälisen asiantuntijaryhmän laatimassa INSAG-7 -raportissa. Se, että yli 30 vuotta vanha neuvostopropaganda värittää edelleen länsimaisessa mediassa kerrottua tarinaa, kuvaa mielestäni hyvin aiheen vaikeutta.

Erityisesti laitosyksikön varapääinsinöörinä toiminut Anatoly Dyatlov on ollut tapana esittää tarinan roistona, joka omalla välinpitämättömällä toiminnallaan aiheutti reaktorin räjähtämisen. Dyatlov esitetään myös sarjan avausjaksossa varsin vastenmielisenä hahmona. Siltä osin kuvaus kuitenkin vaikuttaa todenmukaiselta, että käyttöhenkilökunta ei tunnu aluksi lainkaan ymmärtävän mistä on kyse. Räjähdys tapahtui myös todellisuudessa täysin yllättäen, ja vastoin kaikkea mitä reaktorin toiminnasta valvomossa tiedettiin. Dyatlov on itse kirjoittanut onnettomuusyön tapahtumista Nuclear Engineering International -lehteen vuonna 1991.

Onnettomuutta yritetään aluksi selittää turbiinihallissa tapahtuneella vetyräjähdyksellä. Monilla voimalaitoksilla vetykaasua käytetään generaattorin jäähdytykseen, joten painesäiliöihin varastoidun vedyn räjähtäminen saattoi ensialkuun vaikuttaa kaikkein johdonmukaisimmalta selitykseltä. Vuorosanoissa vaihtoehtoina vilahtavat myös sabotaasi ja sotilaallinen hyökkäys, joista aikalaiskertomusten mukaan todella keskusteltiin heti räjähdyksen jälkeen.

Valvomossa ensireaktio on varmistaa veden syöttö reaktorin sydämeen. Tämä liittyy siihen, että vaikka reaktori oli sammutettu juuri ennen räjähdystä, ydinpolttoaine tuottaa vielä fissiotehon katkeamisen jälkeenkin paljon lämpöä, kun lyhytikäisten radionuklidien hajoamisessa vapautuu energiaa. Ydintekniikassa tätä kutsutaan reaktorin jälkilämmöksi. Jos polttoainetta ei jäähdytetä riittävästi, se voi ylikuumentua ja pahimmassa tapauksessa sulaa. Reaktorin pääkiertopumput eivät kuitenkaan enää toimi, ja myös fissiotehon katkaisevien säätosauvojen laskeutuminen näyttää pysähtyneen. Ydinvoimalaitoksille on tavallista, että turvallisuuden kannalta kriittisiä toimintoja voidaan ohjata eri tavoin. Työntekijöiden päättömältä vaikuttava juoksentelu paikasta toiseen ja jäähdytyskanavien venttiilien avaaminen käsin liittyy juuri siihen, että jäähdytysjärjestelmiä ja säätösauvoja yritetään saada vielä toimimaan.

Reaktorirakennuksen sisältä mitatun säteilytason havaitaan pian olevan koholla, mikä ei vielä sekään sulje pois turbiinipuolen vetysäiliössä tapahtunutta räjähdystä. Reaktorin sydämen läpi kulkenut jäähdytysvesi aktivoituu neutronien vaikutuksesta. RBMK on toimintaperiaatteeltaan kiehutusvesityyppinen reaktori, jossa turbiinia pyörittävä höyry otetaan suoraan reaktorin primäärikierrosta. Höyryputken tai syöttövesilinjan katkeaminen olisi voinut levittää radioaktiivista vettä reaktorirakennuksen tiloihin ja nostaa säteilytasoa. Dosimetrilla mitattu annoskertymä näyttää lukemaksi 3.6 röntgeniä, joka on sievert-yksiköissä n. 34 mSv.i Annos ei ole vaarallisen korkea (kts. säteilyn yksiköt ja suuruusluokat toisesta blogikirjoituksesta), mutta sen nopea kertyminen kertoo varsin korkeasta säteilytasosta. Todellisuudessa tällaisessa tilanteessa mitattaisiinkin kertymän lisäksi myös annosnopeutta, joka kertoo paremmin esimerkiksi sen, miten pitkään säteilevissä tiloissa on turvallista olla.

Tilannekuvan hahmottamista vaikeuttaa kuitenkin se, että 3.6 röntgeniä on mittarin maksiminäyttämä. Myös tämä juonikuvio perustuu todellisuuteen. Mittareiden mentyä välittömästi tappiin työntekijöillä ei ollut minkäänlaista käsitystä todellisesta säteilytasosta reaktorirakennuksen sisällä. Tulipaloa sammuttamaan saapuneilla palomiehillä ei ollut käytössään lainkaan säteilymittareita. Työntekijöiden ja palomiesten saamat tappavan korkeat säteilyannokset selittyvätkin pitkälti juuri sillä, että tilanteen vaarallisuus ei ollut aluksi kenenkään tiedossa. Pahimmissa paikoissa annosnopeus saattoi ylittää luonnollisen säteilytaustan miljardikertaisesti.

Kävellessään reaktorirakennuksen ikkunan ohi Dyatlov näkee laitoksen pihalla mustia kappaleita, jotka näyttävät grafiitilta. RBMK-reaktoreissa grafiittia käytetään reaktorin sydämessä neutronimoderaattorina (tähän palataan seuraavassa jaksossa). Ensimmäisen palokuntayksikön saapuessa paikalle palomies poimii käteensä yhden maassa lojuvista kappaleista. Kohtaukseen on ehkä saatu mallia aidosta valokuvasta (kuva 1), joka on otettu onnettomuuden jälkeen laitoksen pihalta. Hetkeä myöhemmin miehen käteen alkaa muodostua säteilyn aiheuttama palovamma. Ainoa mahdollinen selitys grafiitille on se, että räjähdys on tapahtunut reaktorissa eikä turbiinihallissa. Asiasta kuitenkin kiistellään vielä jakson loppuun saakka, vaikka koko reaktorirakennuksen yläosa on selvästi tuhoutunut räjähdyksessä, ja paikan päällä katsomassa käynyt työntekijä kertoo reaktorikuilun olevan auki. Myös todellisuudessa onnettomuuden mittakaavan hahmottaminen vei aikansa, minkä vuoksi pelastustoimissa tehtiin ihmishenkiä vaatineita virheitä.

Kuva 1: Grafiittimoderaattorin kappale kuvattuna laitoksen pihalla räjähdyksen jälkeen. Kappaleen keskellä oleva reikä on joko polttoaine- tai säätösauvakanava. Kappaleen läpimitta on 25 cm.

Kuva 2: Ilmakuva räjähdyksessä tuhoutuneesta reaktorirakennuksesta.

Jakson loppua kohden aamu valkenee, ja yhä useammat säteilylle altistuneet työntekijät ja palomiehet alkavat kärsiä säteilysairauden oireista. Suurimmat säteilyannokset olivat yli 10 sievertin luokkaa. Akuutteja terveysvaikutuksia alkaa ilmentyä noin yhden Sv:n kokokehoannoksilla, ja hengenvaaralliseksi luokiteltava annos on 5-6 Sv. Suuren kokokehoannoksen lisäksi erityisesti palomiehet saivat betasäteilystä suuria paikallisia ihoannoksia.

Todellisuudessa pelastusoperaatio oli paljon sarjassa kuvattua suurempi. Ensimmäisen yön sammutustöihin osallistui noin 600 ihmistä. Räjähdystä seuranneen 12 tunnin aikana yhteensä 134 työntekijää toimitettiin säteilysairauden vuoksi hoitoon, ja sairauden aiheuttamiin välittömiin komplikaatioihin kuoli lopulta 28 ihmistä. Ohjelmasta ei käy ilmi se, miten suuren annoksen akuutin säteilysairauden kehittyminen todellisuudessa vaatii. Tšernobylin pelastustyöntekijät muodostavat suurimman osan kaikista koskaan raportoiduista tapauksista (Hiroshiman ja Nagasakin pommitusten aikaan vaikutuksia ei vielä kunnolla tunnettu). Kaikki tällaiset annokset saatiin juuri ensimmäisen vuorokauden pelastustöissä.

Lauantaiaamuna reaktorin tilanne oli siis se, että sydän oli kärsinyt räjähdyksessä vakavia vaurioita, ja rakennuksen kattoon oli puhjennut ammottava reikä. Sydämen päällä ollut tuhat tonnia painava betonisuoja oli kääntynyt poikittain, ja grafiittia ja polttoaineen kappaleita levinnyt 150 metrin säteelle. Lähes kaikki radioaktiivisen päästön tiellä olevat vapautumisesteet oli menetetty kerralla. Erityisesti radioaktiiviset jalokaasut olivat karanneet vaurioituneesta polttoaineesta nopeasti ilmaan. Ketjureaktio oli todennäköisesti katkennut kokonaan räjähdyksen tuhottua kriittisen geometrian (sarjan ensimmäisessä jaksossa tämä jäi vielä vähän epäselväksi).

Vaikka paikalliset tulipalot oli saatu sammumaan, onnettomuus ei ollut vielä ohi. Suurin osa polttoaineesta oli edelleen reaktorikuilussa. Radioaktiivinen hajoaminen tuotti paljon jälkilämpöä, ja seuraava uhka oli jäljelle jääneen polttoaineen sulaminen, joka vapauttaisi ilmaan lisää radioaktiivisia aineita. Reaktorin käydessä pääosa polttoaineeseen syntyneistä radionuklideista jää keraamisten uraanioksiditablettien sisälle, mutta lämpötilan noustessa niiden vapautuminen alkaa kiihtyä. Erityisesi jodi ja cesium muodostavat kaasuuntuvia yhdisteitä, jotka karkaavat helposti sulasta sydänmassasta. Reaktoriin yritettiin epätoivoisesti saada vettä syöttövesipumpuilla, mutta yrityksistä jouduttiin luopumaan aamuun mennessä. Käytännössä polttoaineen sulamista oli enää mahdoton välttää, ja pelastustoimet alkoivatkin keskittyä enemmän seurausten rajoittamiseen.

Lämpötila kohosi lopulta niin korkeaksi, että reaktorikuilussa syttyi raju tulipalo. Kaasu- ja aerosolimuotoisia päästöjä sekä polttoaineesta mekaanisesti irronneita kuumia hiukkasia alkoi nousta palokaasujen mukana korkealle ilmaan. Kaukokulkeuma levisi lopulta tuhansien kilometrien päähän. Sarjan tapahtumista poiketen tulipalo ei todennäköisesti syttynyt välittömästi räjähdyksen jälkeen. Joissain lähteissä liekkien sanotaan kohonneen kymmenien metrien korkeuteen vasta lauantai-iltaan mennessä.

Sekalaisia poimintoja:

Termi ”reactor core” on käännetty reaktorin ytimeksi. Oikea suomenkielinen termi on reaktorin sydän, jota olen käyttänyt myös tässä tekstissä.

Palavasta reaktorikuilusta nousee taivaalle sinertävä valokeila, jonka kerrotaan olevan Tšerenkovin säteilyä. Seuraavassa jaksossa loisteen sanotaan aiheutuvan ilman ionisaatiosta. Kyse on kahdesta eri ilmiöstä, jotka molemmat liittyvät gammasäteilyn vuorovaikutuksiin väliaineen kanssa. ii On hyvin mahdollista, että reaktorista peräisin olevat erittäin radioaktiiviset aineet saivat ilman hohtamaan. Keilamaisen valopatsaan muodostuminen herättää enemmän epäilyksiä. Jotkut silminnäkijät ovat tällaisesta puhuneet, mutta ainakaan itse en muista nähneeni ilmiöstä ainuttakaan valokuvaa.

Henkilökunnan välisissä keskusteluissa nostetaan toistuvasti esille mielikuva siitä, että RBMK-reaktori ei voi räjähtää. Todellisuudessa RBMK on lähestulkoon ainut reaktorityyppi, jolla Tšernobylin onnettomuuden kaltainen räjähdys on ylipäänsä mahdollinen. Vaikka laitoksen epäedulliset turvallisuusominaisuudet eivät olleet ohjaajien tiedossa, tuntuu silti oudolta painottaa sitä, että räjähdys olisi mahdoton juuri tässä nimenomaisessa reaktorityypissä. RBMK-reaktoreihin ei nimittäin liity sellaisia erityispiirteitä, minkä vuoksi henkilökunnalla olisi ollut syytä olettaa, että RBMK on myöskään esimerkiksi Loviisassa käytettävää VVER-reaktorityyppiä turvallisempi.

Reaktorin tulipalo muodostaa paksun tumman savupatsaan. Palamista ylläpitivät herkästi syttyvät kaasut (pääasiassa vety ja hiilimonoksidi), joita muodostui kuuman grafiitin ja zirkonium-metallisten rakennemateriaalien reagoidessa kemiallisesti veden kanssa. Tällainen tulipalo ei tuota suurta määrää savua, vaan palokaasut koostuvat lähinnä valkoisesta vesihöyrystä. Alkuvaiheessa mukana saattoi tosin olla myös kattorakenteissa käytettyä bitumia, joka kyllä tuottaa palaessaan mustaa savua.

Pripjatilaisessa sairaalassa synnytysosaston lääkäri ja sairaanhoitaja keskustelevat ydinvoimalaitoksen tulipalosta, joka näkyy horisontissa huoneen ikkunasta. Hoitaja kysyy onko sairaalan varastossa jodia, eikä lääkäri tunnu aluksi ymmärtävän kysymystä. Neuvostoliitto oli vuonna 1986 valmistautunut ydinsotaan jo 40 vuoden ajan, ja jokaisella terveydenhuollon ammattilaisella oli taatusti käsitys siitä, minkälaisia toimenpiteitä ydinlaskeuma aiheuttaa. Joditabletteja käytetään kyllästämään kilpirauhanen stabiililla jodilla, mikä vähentää merkittävästi laskeuman mukana tulevan radioaktiivisen I131-isotoopin imeytymistä. 60-70% Pripjatin asukkaista sai jodisuojauksen puolentoista vuorokauden kuluessa reaktorin räjähdyksestä.

i) Käytän tässä tekstissä yksinkertaisuuden vuoksi kaikista säteilyannoksista sievert-yksikköä (Sv), vaikka akuuttia säteilyhaittaa mittaavan absorboituneen annoksen yksikkö on gray (Gy).

ii) Sinistä Tšerenkovin säteilyä syntyy kun korkeaenergisten fotonien compton-sironta irrottaa atomeilta elektroneja. Jos elektronin nopeus ylittää sähkömagneettisen aaltoliikkeen nopeuden väliaineessa, kentän energia pakkautuu hiukkasen eteen muodostaen samankaltaisen kiilamaisen shokkiaallon kuin yliäänennopeudella lentävä hävittäjäkone. Mekaanisen ääniaallon tapauksessa ilmiö aiheuttaa voimakkaan pamahduksen, ja elektronin tapauksessa shokkiaalto tuottaa valoa ultarvioletti- ja sinisen värin aallonpituusalueilla. Tšerenkovin säteilyä syntyy lähinnä vedessä, missä sähkömagneettisen säteilyn etenemisnopeus on suhteellisen pieni. Ionisoituneen ilman aiheuttama loiste on väriltään lähempänä violettia, ja siinä esiintyy samoja sävyjä kuin salamaniskussa.

Jakso 2 – Please remain calm

Sarja alkoi hyvin lupaavasti, mutta jo toinen jakso oli ainakin minulle lievä pettymys. Osasin odottaa, että sujuva tarinankerronta edellyttää toisinaan faktojen oikomista ja muita taiteellisia vapauksia. Tšernobyl on kuitenkin niin traaginen tarina, että sarjan olisi hyvin voinut rakentaa ihan todellistenkin tapahtumien ympärille. Muutamassa kohtauksessa asiavirheet ovat niin epäloogisia, että yksinkertaistettu fysiikka pikemminkin vaikeuttaa tapahtumien ymmärtämistä. Suurin pettymys oli kuitenkin se, että käsikirjoitus sortuu toistamaan yleisesti tunnettuja onnettomuuteen liittyviä myyttejä, jotka eivät todellisuudessa pidä paikkansa.

Jakso ajoittuu reaktorin räjähdystä seuraavien vuorokausien tapahtumiin lauantainaamusta eteenpäin. Alussa Valko-Venäjällä sijaitsevassa ydinenergiainstituutissa havaitaan säteilyä, ja ydinfyysikko Ulana Khomyuk (fiktiivinen hahmo) ottaa ikkunan ulkopinnalta pyyhkäisynäytteen. Gammaspektrianalyysi osoittaa näytteen sisältävän radioaktiivista I131:stä, mikä puolestaan kertoo että jossain lähialueella on tapahtunut reaktorionnettomuus.

Vastaavia säteilyhavaintoja tehtiin myös oikeasti. Päästöpilvi kulkeutui tuulen mukana nopeasti pohjoismaihin. Neuvostoliiton ulkopuolella radioaktiivinen laskeuma havaittiin ensimmäiseksi Ruotsissa Forsmarkin ydinvoimalaitoksella hieman yli vuorokausi reaktorin räjähdyksen jälkeen. Suomessa vastaavia mittauksia tehtiin puolustusvoimien valvonta-asemilla sunnuntai-iltana. Korkeimmat pitoisuudet mitattiin vuorokautta myöhemmin. Säteilytaso kohosi noin viiteen mikrosievertiin tunnissa, mikä vertautuu kosmisen säteilyn aiheuttamaan annosnopeuteen matkustajakoneen matkalentokorkeudessa. Otaniemen reaktorilla työskennelleet VTT:n tutkijat ovat kertoneet, että onnettomuuden jälkeisellä viikolla herkät säteilymonitorit olivat hälyttäneet kengänpohjissa olevasta kontaminaatiosta heidän palatessaan lounastauolta takaisin sisätiloihin.

Moskovan yliopiston professori Valeri Legasov hälytetään kriisikokoukseen, jossa hän saa vakuutettua Gorbatšovin siitä, että tilanne on paljon vakavampi kuin mitä viralliset raportit antavat ymmärtää. Näkemys perustuu erityisesti siihen, että raportissa todetaan palomiehen saaneen käteensä säteilyvammoja reaktorirakennuksen pihalla olevasta kappaleesta, joka kuvauksen perusteella vaikuttaa reaktorin sydämestä peräisin olevalta grafiitilta. Gorbatšov lähettää Legasovin ja varapääministeri Shcherbinan Tšernobyliin tarkastamaan tilannetta.

Legasov selittää ydinreaktorin toimintaperiaatetta Shcherbinalle helikopterimatkalla Moskovasta Tšernobyliin, ja kertoo että energiantuotanto perustuu neutronien U235:ssä aikaansaamaan fissioreaktioon. Grafiitin roolista todetaan seuraavaa (lainaukset suoraan suomenkielisestä tekstityksestä):

– Neutronit liikkuvat niin nopeasti, että sanomme sitä vuokseksi.

– On epätodennäköistä, että uraaniatomit osuvat toisiinsa.

– RBMK-reaktoreissa me ympäröimme (polttoaine)sauvat grafiitilla, joka hillitsee tai hidastaa neutronivuota.

Tässä kuvauksessa menevät sekaisin neutronit ja atomit, tosin myöskään vuorosanojen käännös ei ole paras mahdollinen. Fissio ei tapahdu kahden uraaniatomin törmätessä toisiinsa, vaan ytimen absorboidessa neutronin.i Neutronin todennäköisyys törmätä helposti fissioituvaan U235-ytimeen riippuu voimakkaasti sen liike-energiasta. Törmäystodennäköisyys on suurimmillaan silloin, kun neutronin nopeus on pieni. Polttoainetta ympäröivän neutronihidasteen eli moderaattorin tehtävä onkin hidastaa neutronit fissioreaktion kannalta optimaaliselle matalalle energia-alueelle. Tavallisissa paine- ja kiehutusvesireaktoreissa moderaattorina käytetään vettä, ja RBMK-reaktoreissa grafiittia. Neutronien hidastumista ja ketjureaktion fysiikkaa on kuvattu yksityiskohtaisemmin toisessa blogikirjoituksessa.

Legasovin ja Shcherbinan saavuttua Tšernobyliin tilanteen vakavuutta aletaan selvittää lähettämällä paremmalla säteilymittarilla varustettu kuorma-auto laitosalueelle. Mittarin lukema näyttää 15,000 röntgeniä (n. 150 Sv). Legasov toteaa, että reaktori säteilee tunnissa lähes kaksi kertaa enemmän kuin Hiroshiman pommi, ja että reaktori palaa ja levittää myrkkyä kunnes koko maanosa on kuollut.

Radioaktiivisuus ja säteily ovat eri asioita. Samoin päästön suuruus, säteilyn voimakkuus ja säteilyannos. Paras suure kuvaamaan radioaktiivista päästöä on aktiivisuus, joka kertoo hajoamisreaktioiden lukumäärän aikayksikössä. Tulipalossa vapautuvan päästön kokonaisaktiivisuutta ei kuitenkaan voi päätellä suoraan mitatusta annoskertymästä, joten myöskään vertausta ydinräjähdyksen vaikutuksiin ei vielä näiden tietojen perusteella ole mahdollista tehdä.

Myös Hiroshima-vertauksen mittakaava on pielessä. Suurvallat tekivät kylmän sodan aikana ydinkokeita ilmakehässä 35,000 Hiroshiman pommin edestä, eikä niiden aiheuttama radioaktiivinen laskeuma tuhonnut elämää maapallolta. Maanpäällisiä ydinkokeita on tehty myös Novaja Zemljan saarella Pohjoisella Jäämerellä, joka sijaitsee suunnilleen yhtä kaukana Pohjois-Suomesta kuin Tšernobyl Helsingistä.

Tulipalon sammuttamisesta keskusteltaessa Legasov toteaa, että reaktori palaa niin kuumana, ettei paloa voida sammuttaa vedellä. Vuorosanoista voi saada sellaisen käsityksen, että reaktori olisi edelleen käynnissä. Todellisuudessa sydän kärsi kuitenkin niin pahoja vaurioita, että ketjureaktio katkesi todennäköisesti jo räjähdyksen hetkellä. Vaikka reaktori olisikin tuottanut hieman fissiotehoa, suurempi ongelma oli joka tapauksessa polttoaineen jälkilämpö, jota on mahdoton kytkeä pois. Tulipaloa aletaan tukahduttaa pudottamalla reaktorin päälle hiekkaa helikopterista käsin.

Sammutusoperaatio toteutettiin myös oikeasti, ja se kesti pitkälti toista viikkoa. Lentoja palavan reaktorin ylle tehtiin 1800, ja helikoptereiden miehistöt saivat niiden aikana suuria säteilyannoksia. Yksi koptereista tuhoutui törmätessään laitosalueella olevaan nosturiin. Kyseinen onnettomuus tosin tapahtui vasta lokakuussa 1986, kun tulipalo oli jo aikaa sitten saatu sammutettua. Reaktorikuiluun pudotettiin myös neutroneita absorboivaa booria, mikä viittaa siihen, että reaktorin sammuttajilla lienee kuitenkin ollut jonkinlainen huoli polttoaineen uudelleenkriittisyydestä.ii

Jakson jälkipuoliskolla juonessa tapahtuu käänne. Khomyuk keksii, että biologisen suojan läpi sulanut polttoaine voi aiheuttaa räjähdyksen alapuolella olevassa lauhdutusaltaassa (englanniksi termi on ”bubbler pool”, joka on suomenkielisessä tekstityksessä käännetty yksinkertaisesti vesisäiliöksi).iii Selittäessään tilannetta Gorbatšoville hän arvioi räjähdyksen voimakkuudeksi 2-4 megatonnia. Lopputulosta kuvataan seuraavasti:

– Kaikki 30 kilometrin säteellä tuhoutuu täysin, mukaan lukien kolme jäljellä olevaa reaktoria.

– Kaikkien ydinten radioaktiivinen materiaali sinkoutuu rajusti, ja leviää valtavan paineaallon avulla.

– Se ulottuu noin 200 kilometrin päähän, ja tappaa luultavasti koko Kiovan asukkaat sekä osan Minskistä.

– Säteily on suurta, ja se vaikuttaa Ukrainaan, Latviaan, Liettuaan, Valko-Venäjään sekä Puolaan, Tšekkoslovakiaan, Unkariin, Romaniaan ja Itä-Saksaan.

Gorbatšovin kysyessä mitä tämä tarkoittaa käytännössä Legasov vastaa, että ruuan- ja vedentuotanto tuhoutuu pysyvästi, syövän ja epämuodostumien määrät lisääntyvät rajusti, ja Valko-Venäjä ja Ukraina muuttuvat täysin asuinkelvottomiksi vähintään sadan vuoden ajaksi. Alueella asuu 60 miljoonaa ihmistä.

Juonikuviossa on totuuden siemen, mutta seurausten mittakaava on monta kertaluokkaa pielessä. Megatonni on energian yksikkö, jolla mitataan ydinräjähdysten voimakkuutta. Esimerkiksi Hiroshimaan pudotettu fissiopommi oli voimakuudeltaan n. 15 kilotonnia. Sarjassa esitetty väite 2-4 megatonnin räjähdyksestä vastaa siis satoja Hiroshiman pommeja. Käytännössä tällaista energiamäärää ei voi vapautua edes tavanomaisessa ydinräjähdyksessä, vaan siihen tarvitaan jo vetypommia. Määrä vastaa suunnilleen Loviisan ydinvoimalan yhden reaktoriyksikön puolen vuoden tuotantoa. Jos vuorosanat tulkitsee siten, että räjähdyksen painevaikutus tekee tuhoa 200 kilometrin säteellä, niin silloin puhutaan vetypommin sijaan jo asteroiditörmäyksestä.

Todellisuudessa kyse oli kuitenkin höyryräjähdyksestä, jolla tarkoitetaan sulan metallin tai muun korkeassa lämpötilassa olevan massan vuorovaikutusta veden kanssa. Kuuma sydänsula olisi altaaseen osuessaan voinut hajota pieniksi pisaroiksi, ja siirtää lämpöenergiansa nopeasti veteen. Veden höyrystyminen olisi tällöin nostanut paineen hetkessä räjähdysmäisen korkeaksi. Ylimääräistä energiaa ei höyryräjähdyksessä kuitenkaan vapaudu, vaan kaikki energia, joka prosessissa muuttaa muotoaan, on peräisin sydänsulaan varastoituneesta lämmöstä.

Tšernobylissä höyryräjähdystä pelättiin todennäköisesti siksi, että se olisi levittänyt lisää radioaktiivisia aineita laitosalueelle, vaikeuttaen jo muutenkin lähes ylivoimaiseksi osoittautuneita pelastustöitä. Jossain vaiheessa historiaa totuus on kuitenkin vääristynyt sellaiseen muotoon, että sydänsulan päätyminen altaaseen olisi voinut aiheuttaa ydinräjähdyksen.iv Yleisimmistä Tšernobyl-myyteistä tämä on se, joka on kaikkein eniten väärin.

Jakso loppuu siihen, että radioaktiivisen veden täyttämää lauhdutusallasta tyhjentämään lähetetään kolmen vapaaehtoisen sukeltajan muodostama itsemurharyhmä. Sankarillisesta teosta uutisoitiin aikanaan jopa kansainvälisessä mediassa. Todellisuudessa altaan tyhjentäminen tapahtui vasta 8 päivää reaktorin räjähdyksen jälkeen. Laitosalueella työskenteli tällöin jo tuhansia ihmisiä. Höyryräjähdys olisi voinut tehdä kaikki siihenastiset pelastustyöt tyhjäksi, ja vaikeuttaa edelleen tulipalon sammuttamista.

Kuva 3: Poikkileikkauskuva reaktorirakennuksesta. Reaktorista valunut sydänsula on piirretty kuvaan punaisella. Lauhdutusaltaat näkyvät reaktorikuilun alapuolella olevissa tiloissa. Kuvaan on piirretty myös suojaksi rakenneturn sarkofagin rakenteita.

Sekalaisia poimintoja:

Kun Lyudmilla Ignatenko etsii sairaalasta sammutustöihin osallistunutta aviomiestään, yhdessä kohtauksessa esiintyy pahoja säteilyvammoja saaneita ihmisiä, jotka edellisessä jaksossa seurasivat horisontissa loimuavaa tulipaloa kaupungin laitamilla olevalta rautatiesillalta (tähän ”kuoleman siltaan” viitataan myös viimeisen jakson lopputeksteissä). En ole löytänyt esimerkiksi UNSCEAR:in onnettomuutta käsittelevistä raporteista mainintaa siitä, että kaupungin asukkaat olisivat saaneet säteilystä välittömiä teveyshaittoja. Käytännössä esimerkiksi akuutti säteilysairaus edellyttääkin lähes tappavan korkeaa annosta, eikä säteilytaso kaupungissa noussut missään vaiheessa niin korkeaksi, että siitä olisi koitunut välitöntä hengenvaaraa. Kuten edellä todettin, kaikki hengenvaarallisen korkeita annoksia saaneet ihmiset altistuivat säteilylle reaktorirakennuksen välittömässä läheisyydessä ensimmäisen onnettomuusyön aikana.

Löydettyään pyyhkäisynäytteestä radioaktiivista I131:ä Khomyuk toteaa ettei isotooppi voi olla peräisin ydinräjähdyksestä, vaan kyse on U235:n hajoamistuotteesta, jota on syntynyt reaktorin polttoaineessa. Todellisuudessa I131 on fissiotuote, jota syntyy sekä reaktorissa että ydinräjähdyksessä. Pelkän jodin perusteella tällaista johtopäätöstä ei siis voi tehdä. Ydinlaskeuma ei myöskään muodostu yksittäisestä isotoopista, vaan analyysi olisi paljastanut myös muita jodin, ja todennäköisesti myös ainakin cesiumin isotooppeja. Päästön alkuperän voi kyllä päätellä isotooppien keskinäisistä suhteista.

Legasovin puhuessa Gorbatšoville Moskovassa pidetyssä kokouksessa hän selittää säteilyä toteamalla, että jokainen U235-atomi on kuin lähes valonnopeudella kulkeva luoti. Vertaus on väärä, sillä kyse ei ole radioaktiivisen ytimen liikkeestä, vaan sen hajoamisessa syntyneistä korkeaenergisistä hiukkasista ja gammasäteilystä. Tässä yhteydessä säteilyn varsinainen lähde ei myöskään ole pitkäikäinen U235, vaan ytimen halkeamisessa muodostuneet korkea-aktiiviset fissiotuotteet. Legasovin selittäessä reaktorin toimintaa myöhemmin Shcherbinalle hän käyttää samaa luotivertausta fissiossa syntyneestä neutronista, jolloin kyse on taas eri ilmiöstä.

Englanninkielinen neutronien hidastumiseen viittaava termi ”moderate” on käännetty suomenkielisessä tekstityksessä hillitsemiseksi. Käännös on siinä mielessä ongelmallinen, että neutronien liikkeen nopeus sekoittuu helposti reaktorin fissiotehon kasvunopeuteen. Neutronihidasteella eli moderaattorilla ei nimittäin hillitä ketjureaktion etenemistä, vaan muokataan neutronien energiaspektriä sellaiseksi, että fission todennäköisyys riittää ylläpitämään ketjureaktion kulkua.

Sydänsulan aiheuttamaan höyryräjähdykseen kytkeytyvä juonikuvio liitetään tarpeettomasti reaktorin tulipalon sammutuksessa käytettävään hiekkaan, jonka sanotaan estävän polttoaineen jäähtymistä, ja muodostavan sulaessaan kuumaa ”laavaa”. Sydänsula muodostuu uraanioksidista, suojakuoriputkien zirkoniumista ja näihin sekoittuneista aineista. Hiekan lisääminen ei todellisuudessa muuta seosta millään tavalla vahingollisemmaksi, ja radioaktiivisen hajoamisen tuottama jälkilämpö riittää ilman hiekkapeitettäkin sulattamaan polttoaineen.

Pripjatin kaupungin evakuointitoimet päätetään aloittaa sunnuntai-iltapäivällä sen jälkeen, kun Shcherbina kuulee että Ruotsissa on havaittu säteilyä, ja onnettomuutta on enää mahdoton pitää salassa länsimailta. Todellisuudessa tapahtumat etenivät päinvastaisessa järjestyksessä. Päätös evakuoinnista tehtiin jo sunnuntain vastaisena yönä, ja operaation valmistelu alkoi heti aamulla. 50,000 asukkaan kaupunki tyhjennettiin kolmessa tunnissa. Jos neuvostojärjestelmä oli muuten byrokraattinen ja tehoton, niin ainakin suurten ihmismassojen siirtäminen paikasta toiseen onnistui vanhalla rutiinilla. Uutiset onnettomuudesta alkoivat levitä maailmalle vasta maanantain kuluessa.

i) Legasovin vuorosanoissa mainittu neutronivuo on matemaattinen tiheyden kaltainen suure, jota käytetään reaktorifysiikassa liittämään neutronipopulaation käyttäytyminen reaktionopeuteen.

ii) Koska RBMK-reaktorin moderaattorina käytetään kiinteää grafiittia, osa tuhoutuneesta reaktorisydämestä saattoi jäädä sen verran ehjäksi, että ketjureaktio pääsi käynnistymään. Ilman jäähdytyskiertoa reaktori ei kuitenkaan pysty tuottamaan merkittävästi fissiotehoa ilman että ketjureaktio katkeaa polttoaineen sulamiseen. Kevytvesireaktoreissa vastaava onnettomuustilanne on lähtökohtaisesi erilainen, sillä moderaattorina käytetään vettä, joka höyrystyy ja karkaa sydämestä katkaisten ketjureaktion etenemisen kun lämpötila nousee riittävän korkeaksi.

iii) Lauhdutusallas on osa RBMK-reaktorin onnettomuudenhallintajärjestelmää. Jos jäähdytyspiirissä tapahtuu vuoto, höyry puhalletaan altaaseen, jolloin sen lauhtuminen pienentää muodostuvaa painekuormaa. Myös höyryn mukana mahdollisesti kulkeutuvia fissiotuotteita jää tällöin altaan veteen.

iv) Räjähdyksestä on monissa teknisissä raporteissa käytetty englanninkielistä termiä ”thermal explosion”. Oma veikkaukseni on, että tämä on jossain Tšernobylin onnettomuutta käsittelevässä uutisessa tai TV-dokumentissa sekoittunut termiin ”thermonuclear explosion”, jolla tarkoitetaan vetypommin räjähdystä.

Jakso 3 – Open Wide, O Earth

Onnettomuuden aktiivinen vaihe kesti noin kymmenen päivää. Reaktorin päälle pudotettiin yli 5000 tonnia hiekkaa, lyijyä, dolomiittia, boorikarbidia sekä muita aineita, joilla tulipaloa yritettiin tukahduttaa ja radioaktiivisten aineiden päästöä rajoittaa. Sammutuslennot jouduttiin kuitenkin keskeyttämään seuraavan viikon perjantaihin mennessä, sillä reaktorin tukirakenteiden pelättiin romahtavan päälle kasaantuneen painon vaikutuksesta. Ilmasta mitatut aktiivisuuspitoisuudet eivät myöskään laskeneet odotetusti, ja viikko räjähdyksen jälkeen päästöt kääntyivät jälleen nousuun. Myöhemmin on selvinnyt, että suurin osa helikopterista pudotetuista aineista ei edes päätynyt reaktorikuiluun saakka.i

Pelastustöissä päätettiin vaihtaa strategiaa, ja tulipaloa alettiin sammuttaa typellä. Alkuperäinen suunnitelma oli pumpata nestemäistä typpeä reaktorin alapuolisia jäähdytyskanavia pitkin suoraan sydämeen. Räjähdyksen aiheuttamat vauriot sekä korkea säteilytaso reaktorirakennuksen sisällä estivät kuitenkin operaation toteuttamisen. Nestetypen sijaan sammutukseen päätettiin käyttää typpikaasua, jonka toivottiin löytävän tiensä seiniin porattujen reikien ja putkistojen kautta reaktorikuiluun. Sammutus päästiin kuitenkin aloittamaan vasta 6.5., jolloin onnettomuuden aktiivinen vaihe oli jo ohi. Tulipalo oli tällöin sammunut, ja päästöt pudonneet tuhannesosaan huippuarvoista.

Sammutustöiden merkityksestä on olemassa erilaisia näkemyksiä, ja erityisesti neuvostoviranomaisten ensimmäisissä selvityksissä operaatiota kuvataan onnistuneeksi. Todennäköisempää kuitenkin on, että tulipalo sammui omia aikojaan. Sydänsula puhkaisi reaktorin alapuolella olevan biologisen suojan luultavasti maanantaina 5.5., jolloin mitatuissa päästöissä tapahtui nopea pudotus. Sula sydänmassa tunkeutui höyrynjakosuuttimien kautta lauhdutusaltaiden yläpuolella olevaan tilaan, ja sieltä putkiläpivientien kautta kahteen altaaseen, jotka sijaitsivat rakennuksen alemmissa kerroksissa (kts. kuva 3). Levitessään laajemmalle pinta-alalle sydänsula jäähtyi ja jähmettyi. Samalla myös merkittävä ilmapäästö loppui. Lämpötilan laskiessa reaktorikuilussa oleva grafiitti lakkasi tuottamasta palavia kaasuja, ja tulipalo sammui. Toinen mahdollinen selitys on se, että ilmakierto reaktorikuiluun muuttui sellaiseksi, ettei tulipalo saanut enää riittävästi happea.

Kuva 4: Höyrynjakosuuttimeen jähmettynyttä sydänsulaa lauhdutusaltaan yläpuolella olevassa tilassa (kuvan 3 poikkileikkauksessa alhaalta lukien kolmas kerros, johon punaista sydänsulaa on piirretty). Sula sydänmassa muistutti koostumukseltaan siirappia. Se, että suutin on säilynyt ehjänä, kertoo sydänsulan lämpötilan laskeneen jo tässä vaiheessa teräksen sulamispisteen alapuolelle.

Reaktorin sammutus käsiteltiin sarjan kolmannessa jaksossa varsin lyhyesti. Typpisammutus yhdistettiin juonessa toiseen operaatioon, joka todellisuudessa toteutettiin hieman myöhemmin. Onnettomuuden aikaan sydänsulan käyttäytymistä ei tunnettu tarkasti, ja sulan polttoaineen pelättiin syöpyvän kaikkien betonikerrosten läpi aina pohjaveteen saakka.ii Tämän estämiseksi reaktorirakennuksen alle päätettiin asentaa lämmönvaihtimia, jotka jäähdyttäisivät maaperän ja sulan sydänmassan, estäen radioaktiivisten aineiden leviämisen vesistöön. Kaivutyöt aloitettiin muutama päivä aktiivisen onnettomuusvaiheen päättymisen jälkeen, ja ne jatkuivat aina kesäkuun lopulle saakka. Kun rakennelma saatiin valmiiksi, sitä ei kuitenkaan katsottu enää tarpeelliseksi.

Jakson jälkipuoliskolla Legasov kertoo Gorbatšoville tarvittavista jatkotoimenpiteistä. Radioaktiivisten aineiden leviämisen estämiseksi laitoksen lähiympäristö on puhdistettava, ja tuhoutuneen reaktorin päälle rakennettava tukeva suoja. Puhdistustöillä estettäisiin se, että radioaktiivisia aineita alkaisi leviämään uudelleen ilmaan esimerkiksi maastopalon seurauksena. Onnettomuuden jälkihoito alkoi pian sen jälkeen, kun reaktorin tila oli todettu vakaaksi. Pitkäaikainen työskentely reaktorirakennuksen lähellä edellytti kuitenkin mittavia raivaustöitä, sillä säteilytaso oli ensin saatava laskemaan. Työ jouduttiin tekemään suurelta osin käsin. Pahimmissa paikoissa annosnopeudet saattoivat nousta niin korkeiksi, että työntekijöiden annosrajat tulivat raskaasta suojavarustuksesta huolimatta hyvin nopeasti täyteen. Ainoa keino rajoittaa säteilyaltistusta oli raivaajien jatkuva kierrättäminen.

Legasov arvioi, että operaatio tulisi kestämään kolme vuotta, ja vaatimaan 750,000 työntekijää. Nämä arviot vastaavat lopullisia, toteutuneita lukuja, mutta todellisuudessa operaation mittakaava tuskin oli alusta pitäen selvä. UNSCEAR:in tilastoihin on kerätty eri menetelmillä arvioituja säteilyannoksia yli 500,000 onnettomuuden jälkihoitoon osallistuneelta työntekijältä, joista noin puolet oli sotilaita. Eräiden arvioiden mukaan on kuitenkin mahdollista, että operaatioon osallistui vuosien 1986-1990 välisenä aikana jopa miljoona ihmistä.

Pripjatin kaupungin lisäksi myös pienempiä lähialueella olevia kyliä aletaan tyhjentää ihmisistä. Evakuointivyöhykettä laajennettiin lopulta 30 kilometrin etäisyydelle onnettomuuslaitoksesta. Yhteensä noin 116,000 ihmistä joutui jättämään pysyvästi kotinsa. Myöhempinä vuosina pahimmin saastuneilta alueilta evakuoitiin vielä 210,000 ihmistä.

Jaksossa seurataan myös sammutustöihin osallistuneen palomiehen Vasili Ignatenkon ja tämän Lyudmilla-vaimon tarinaa. Ignatenko oli yksi kuudesta reaktorirakennuksen sammutustöihin osallistuneesta palomiehestä, jotka kuolivat säteilysairauteen moskovalaisessa sairaalassa pian onnettomuuden jälkeen. Suuren kokokehoannoksen lisäksi palomiehet saivat pahoja ihovaurioita betasäteilystä. Käsikirjoitukseen on otettu vaikutteita Svetlana Alexsijevitšin vuonna 1997 ilmestyneestä kirjasta ”Tšernobylistä nousee rukous”. Kirjaan on kerätty pelastustyöntekijöiden, raivaajien ja lähialueen asukkaiden kertomuksia onnettomuudesta ja elämästä Tšernobylin jälkeen. Lyudmilla Ignatenkon kertomus on yksi kirjan luvuista. Alexsijevitš palkittiin kirjallisuuden Nobelilla vuonna 2015.

Tarinaa pohjustetaan kohtauksella, jossa Legasov kertoo Shcherbinalle säteilyn vaikutuksista tämän kysyessä mitä lauhdutustaan tyhjennysventtiileitä avaamaan lähetetyille sukeltajille tulee tapahtumaan. Monissa Tšernobyl-kuvauksissa miesten väitetäänkin kuolleen säteilyyn. Todellisuudessa reaktorirakennuksen alemmissa kerroksissa oli käyty jo aikaisemmin, eikä säteilytaso ollut niin korkea, että siitä olisi aiheutunut välitöntä hengenvaaraa. Sukeltajat jäivät henkiin, ja heidät palkittiin urhoollisuusmitaleilla huhtikuussa 2018. Yksi miehistä oli tosin ehtinyt jo kuolla sydänsairauteen vuonna 2005.

Onnettomuuden johtanut tapahtumaketju alkaa hahmottua, kun Khomyuk alkaa selvittää valvomohenkilökunnan toimintaa. Valvomossa työskennelleet Toptunov ja Akimov kertovat, että fissioteho alkoi turbiinikokeen jälkeen nopeasti nousta, mutta vasta hätäpysäytyspainikkeen (AZ-5) painaminen aiheutti reaktorin räjähdyksen. Khomyuk ja Legasov pitävät selitystä aluksi mahdottomana, sillä hätäpysäytyksen tarkoitus on päinvastoin sammuttaa ketjureaktio pudottamalla neutroniabsorbaattoria sisältävät säätösauvat reaktorin sydämeen. Miehet ehtivät kuolla ennen kuin heitä kuullaan uudemman kerran.

KGB pidättää Khomyukin, kun hän uhkaa kertoa Lyudmillan vierailusta miehensä luona sairaalassa. Juonikuvio on siinä mielessä uskottava, että omien kansalaisten vakoilu oli maan tapa. Neuvostoliiton poliittinen johto yritti myös ainakin jossain määrin peitellä onnettomuuden seurauksia ja suojella todellisia syyllisiä. Ympäristöön vapautunut päästö esitettiin aluksi todellista pienempänä, väestönsuojelutoimissa tehtyjä virheitä peiteltiin, ja syy reaktorin räjähdyksestä yritettiin vierittää laitoksen käyttöorganisaation niskoille. Vaikka kyse saattoi osittain olla myös siitä, ettei kaikkiin kysymyksiin aluksi ollut vastausta, poliittisesti hyväksytyn totuuden esittäminen tieteellisenä faktana vaikeutti merkittävästi myös riippumattomien kansainvälisten asiantuntijaryhmien toimintaa.

Sekalaisia poimintoja:

Jakson alussa helikopterista otetusta ilmanäytteestä löytyy zirkoniumin radioaktiivista isotooppia Zr95, jonka Legasov kertoo olevan peräisin polttoaineen metallisesta suojakuoriputkesta. Tämä puolestaan viittaa siihen, että sydämen sulaminen on alkanut. Vaikka zirkoniumia käytetään polttoaineen suojakuoriputkien materiaalina, isotooppia Zr95 syntyy pääasiassa fissiotuotteena.

Keskusteltaessa suojavyöhykkeistä Legasov pitää 30 kilometrin rajaa riittämättömänä, sillä Gomelin alueelta on löytynyt cesiumin isotooppia Cs137. Alueelle tuli paljon laskeumaa, mutta isotooppi josta tässä vaiheessa olisi eniten syytä olla huolissaan ei ole Cs137, vaan I131. Radioaktiivinen jodi kertyy saastuneen juomaveden ja elintarvikkeiden kautta kilpirauhaseen, aiheuttaen siellä suuren paikallisen annoksen, erityisesti lapsille. Merkittävin suurelle väestölle aiheutunut säteilyhaitta tuli nimenomaan I131:stä sellaisilla Ukrainan ja Valko-Venäjän alueilla, missä väestönsuojelutoimet epäonnistuivat. Isotoopin puoliintumisaika on 8 päivää, joten se häviää luonnosta muutamassa kuukaudessa. Cs137 on sen sijaan pitäikäisempi radionuklidi (puoliintumisaika 30 vuotta). Cesiumin säteilyvaikutus on vähäisempi, ja haitta tulee enemmän asutukselle ja maankäytölle asetettavista rajoituksista, joilla pyritään vähentämään pitkällä aikavälillä kertyvää säteilyannosta.

Keskustellessaan puhelimessa Gorbatšovin kanssa Legasov painottaa, ettei tilanne tule olemaan ohi heidän elinaikanaan, sillä plutoniumin Pu239-isotoopin puoliintumisaika on 24,000 vuotta. Vaikka plutoniumin kaltaiset pitkäikäiset isotoopit nostetaan usein esille tällaisissa yhteyksissä, merkittävimmät pitkäaikaisrajoitukset aiheutuvat todellisuudesta edellä mainitusta cesiumin isotoopista Cs137. Radioisotoopin ominaisaktiivisuus on kääntäen verrannollinen sen elinikään, eli lyhytikäiset ytimet säteilevät pitkäikäisiä enemmän. Plutonium ja muut aktinidit eivät myöskään muodosta helposti vapautuvia yhdisteitä. OECD:n ydinenergiajärjestön arvion mukaan 20-40% reaktorin Cs137-inventaarista vapautui ympäristöön, kun vastaava osuus Pu239:lle oli 3.5%. Aktiivisuudessa mitattuna Cs137-päästö oli plutoniumiin verrattuna n. 3000-kertainen (I131-päästö lähes 60,000-kertainen).

Kertoessaan säteilyn vaikutuksista Shcherbinalle Legasov toteaa, että heidän oma kohtalonsa tulee olemaan joko syöpä tai aplastinen anemia, ja lopulta kuolema. Säteilyn välittömistä (deterministisistä) terveysvaikutuksista poiketen pitkäaikaisiin haittavaikutuksiin ei ole mahdollista liittää vastaavaa suoraviivaista syy-seuraus -suhdetta. Tällöin puhutaan satunnaisesta, eli stokastisesta terveysvaikutuksesta. Syövän kehittymisen riski kasvaa säteilyannoksen kasvaessa, mutta mitään syövän varmasti aiheuttavaa annosrajaa on mahdoton määrittää.iii Säteilyn deterministisiä ja stokastisia terveysvaikutuksia on käsitelty yksityiskohtaisemmin toisessa blogikirjoituksessa.

i) Tämä on pystytty päättelemään esimerkiksi siitä, että jähmettyneestä sydänsulasta otetuista kairausnäytteistä on löytynyt suhteellisen vähän lyijyä, jota pudotettiin reaktoriin n. 2400 tonnia. Vertailun vuoksi reaktorissa olleen uraanioksidin massa oli n. 190 tonnia.

ii) Ennen Tšernobylin ydinvoimalaonnettomuutta arviot sulan sydänmassan käyttäytymisestä perustuivat varsin konservatiivisiin oletuksiin, ja esimerkiksi vuonna 2011 tapahtuneen Fukushiman onnettomuuden aikaan sulan sydänmassan käyttäytymistä osattiin mallintaa jo paljon paremmin. Sydämen sulaminen ydinvoimalaonnettomuuteen liittyvänä ilmiönä nousi yleiseen tietoisuuteen vuonna 1979 valmistuneen Kiina-ilmiö -elokuvan myötä. Elokuvan juonessa onnettomuusskenaario on tosin viety vielä pidemmälle. Ydinvoimalaitosta uhkaa vakava onnettomuus, jonka seurauksena sulaneen reaktorisydämen ei uskota ainoastaan tunkeutuvan reaktorirakennuksen pohjalaatan läpi, vaan jatkavan porautumistaan syvälle maaperään. Elokuvan nimi viittaa siihen, että sulaminen jatkuisi täysin rajoittamatta, ja teoriassa ”aina Kiinaan saakka”.

iii) Kansainvälinen säteilysuojelukomissio ICRP käyttää säteilyannoksille todennäköisyyskerrointa 5%/Sv, mikä tarkoittaa sitä, että esimerkiksi 100 mSv:n efektiivisen annoksen saaneella ihmisellä on laskennallisesti puolen prosentin todennäköisyys sairastua säteilystä aiheutuvaan kuolemaan johtavaan syöpään elämänsä aikana. Malli perustuu yksinkertaistuksiin ja oletukseen säteilyannoksen ja syöpäriskin välisestä lineaarisesta korrelaatiosta, ja se soveltuu käytettäväksi suhteellisen suurille (yli 100 mSv) annoksille, jotka on saatu lyhyen ajan sisällä. Ensimmäisen yön pelastustoimiin osallistuneita ihmisiä lukuun ottamatta suurimmat altistukset mitattiin Tšernobylissä sadoissa millisieverteissä (kts. blogikirjoitus ydinvoimalaonnettomuuksien seurauksista).

Jakso 4 – The Happiness of All Mankind

Sarjan neljännessä jaksossa edetään jo pitkälle vuoden 1986 syksyyn. Onnettomuuden aktiivinen vaihe on takana, ja radioaktiivinen päästö saatu kuriin. Myös alueen puhdistustyöt ovat aktiivisesti käynnissä. Räjähdyksessä tuhoutuneen reaktorirakennuksen päälle aletaan rakentaa betonista sarkofagia, jonka tehtävä on suojata sisälle jäänyttä ydinpolttoainetta ulkoisilta vaurioilta, ja estää uusi päästö ympäristöön. Jakson tapahtumien aikajärjestys ei kaikilta osin vastaa todellisuutta, ja koska tarina keskittyy enemmän yksittäisiin ihmisiin, myöskään puhdistusoperaation mittakaava ei välttämättä välity katsojalle täysin todenmukaisesti. Vuosina 1986-1990 onnettomuuden jälkiä oli siivoamassa yli puoli miljoonaa ihmistä.

Sen jälkeen kun reaktorin tulipalo oli sammunut ja sulanut polttoaine jähmettynyt tunkeuduttuaan rakennuksen alempiin kerroksiin, radioaktiivisia aineita ei vapautunut enää merkittävästi ilmaan. Aktiivisen vaiheen aikana vapautuneet kaasu- ja aerosolipäästöt olivat päätyneet maanpinnalle radioaktiivisena laskeumana. Räjähdyksessä tuhoutunutta polttoainetta ja grafiittia oli levinnyt ympäristöön myös kuumina hiukkasina. Raskaimmat hiukkaset putosivat kymmenien kilometrien säteelle laitoksesta. Suojavyöhyke ulotettiin 30 kilometriin saakka, mutta evakuointeja ja puhdistustoimia toteutettiin myös muilla alueilla, jotka olivat saaneet paljon laskeumaa.

Säteilytilanne oli pahin laitosalueella, erityisesti reaktorirakennuksen sisällä ja katolla. Näissä tiloissa ei välttämättä muuten olisi ollut enää tarvetta käydä, mutta sarkofagin rakentaminen vaati työskentelyä myös sellaisissa paikoissa, joissa annosnopeus oli edelleen vaarallisen korkea. Ennen kuin työ päästiin aloittamaan, alue oli raivattava ja puhdistettava säteilevästä romusta.

Katolla olevan romun raivaamista yritettiin ensi alkuun toteuttaa kauko-ohjattavilla roboteilla. Elektroniikka ja erityisesti puolijohteet ovat kuitenkin sen verran herkkiä säteilylle, etteivät tavanomaiset teollisuusrobotit olisi tarkoitukseen soveltuneet. Herkkien komponenttien suojaaminen lyijyllä olisi voinut pidentää toiminta-aikaa, mutta vaurioita kärsineiden kattorakenteiden pelättiin romahtavan raskaiden työkoneiden painosta.

Apu löytyi avaruusteknologiasta. Neuvostoliiton Lunohod-ohjelmassa oli kehitetty miehittämättömiä ajoneuvoja, joilla tutkittiin 1970-luvulla kuun pintaa. Kosmisen säteilyn vuoksi avaruuden säteilytausta on varsin julma, ja voimakkaiden auringonpurkausten aikana annosnopeus voi kuun pinnalla nousta hetkellisesti jopa tappavan korkealle tasolle. Jos kuukulkijan elektroniikka oli suunniteltu kestämään tällaista ympäristöä, sillä oli hyvät mahdollisuudet selvitä myös reaktorirakennuksen katolla.

En onnistunut nopealla selailulla löytämään hyvää alkuperäisviitettä siihen, miten paljon hyötyä roboteista lopulta oli. Kulkijoita valmistettiin ilmeisesti kaksi, ja ne toimivat reaktorirakennuksen katolla useamman viikon ajan. Säteily teki kuitenkin lopulta tehtävänsä, ja laitteet lakkasivat toimimasta. Rikkoutumiseen saattoi tosin vaikuttaa myös se, ettei tutkimuslaitteiksi tarkoitettuja kevytrakenteisia robotteja oltu alun perin suunniteltu raskaisiin raivaustöihin. Koneiden hajottua puhdistusoperaatiossa jouduttiin turvautumaan ihmistyövoimaan.

1980-luvun Neuvostoliittoa on helppo ajatella maana, jonka hallinto ei välittänyt tuon taivaallista kansalaistensa turvallisuudesta. Tšernobylissä raivaajien säteilyannoksille oli kuitenkin alusta pitäen määrätty tarkat rajat, joita myös pyrittiin mahdollisuuksien mukaan noudattamaan. Ensimmäisen vuoden aikana siviilityöntekijöiden vuosiannosrajaksi asetettiin 250 millisievertiä, joka seuraavina vuosina laskettiin ensin sataan, ja sitten 50 mSv:iin. Sotilaille sovellettiin vielä huhti-toukokuussa 1986 korkeampaa sodanajan annosrajaa 500 mSv, mutta raja laskettiin myöhemmin samalle tasolle siviilien kanssa. Nykyisin säteilytyöntekijöille määrätyt rajat perustuvat tavallisesti 100 mSv:n kertymään viiden vuoden ajalta.i

Kohtaus ”bioroboteista” vastasi varsin hyvin todellisuutta. Ohjelmasta ei kuitenkaan käynyt ilmi se, että raivaajien aloittaessa työnsä tilanne reaktorirakennuksen katolla ei ollut enää sama kuin ensimmäisenä onnettomuusyönä. Reaktorin räjähdys oli levittänyt ympäristöön radioaktiivisia kaasuja, ja nostanut ilmaan pölyä, jossa oli mukana mikroskooppisia polttoaineesta peräisin olevia hiukkasia. Nämä aineet kulkeutuivat tulipaloa sammuttaneiden palomiesten keuhkoihin, vaatteisiin ja iholle. Pöly oli myöhemmin laskeutunut, ja kaasumaiset aineet kulkeutuneet tuulen mukana pois. Säteilytasoa laski myös se, että kaikkein korkea-aktiivisimmat lyhytikäiset isotoopit olivat jo ehtineet hävitä radioaktiivisen hajoamisen myötä.

Siivoustehtävä ei silti ollut helppo, sillä säteilytaso oli edelleen korkea. Reaktorirakennuksen katolla työskennelleiden raivaajien annosrajat tulivat raskaasta suojavarustuksesta huolimatta täyteen hyvin nopeasti. Sarjassa työvuorot oli rajoitettu 90 sekunnin mittaisiin jaksoihin, mikä varmaan vastaa hyvin todellisuutta. Työrupeaman jälkeen miehet siirrettiin muihin tehtäviin. Koska vuorot olivat lyhyitä, työ vaati paljon tekijöitä.

Ensimmäisten kuukausien aikana annosseuranta ei toiminut täysin suunnitelmien mukaan. Dosimetreja ei riittänyt kaikille, ja niiden käytössä oli paljon ongelmia. Vähemmän säteilevissä paikoissa annoksia mitattiin ryhmätasolla, tai määritettiin laskennallisesti annosnopeuden ja altistusajan perusteella. Tällaisten mittausten tekeminen ei ole aivan yksinkertainen tehtävä, eivätkä saadut tulokset välttämättä ole vertailukelpoisia keskenään. Mittaustuloksia myös hukkui tai hävitettiin tarkoituksellisesti. Kesäkuusta 1986 eteenpäin tilanne oli parempi, kun henkilökohtaisia dosimetreja saatiin enemmän käyttöön.

Vaikka mitattuihin säteilyannoksiin liittyy erityisesti yksilötasolla suuria epävarmuuksia, arviot antavat kuvan altistuksen suuruusluokasta. Alla oleva taulukko on kopioitu aikaisemmasta blogikirjoituksesta, jossa käsiteltiin Tšernobylin ja vuonna 2011 tapahtuneen Fukushiman ydinvoimalaonnettomuuden seurauksia. Taulukko kuvaa onnettomuuksien jälkihoitoon osallistuneiden pelastustyöntekijöiden ja raivaajien annosjakaumaa koko operaation ajalta. Tšernobyl-sarakkeen viimeisellä rivillä oleva eniten altistuneiden työntekijöiden ryhmä koostuu lähes yksinomaan niistä ihmisistä, jotka osallistuivat ensimmäisen onnettomuusyön pelastustöihin. Korkeimmat vuosiannosrajat ylittyvät selvästi myös toiseksi pahiten altistuneessa ryhmässä, johon kuuluu pelastustyöntekijöiden lisäksi todennäköisesti myös reaktorirakennuksen katolla myöhemmässä vaiheessa työskennelleitä raivaajia.ii

Efektiivinen säteilyannos Altistuneiden työntekijöiden lukumäärä Tšernobyl 1986 Fukushima 2011 < 10 mSv 23,560 16,162 10 – 50 mSv 61,518 7,460 50 – 100 mSv 63,398 1,037 100 – 200 mSv 48,006 164 200 – 500 mSv 49,630 7 500 – 1000 mSv 543 2 > 1000 mSv 219 –

Myös onnettomuuden syistä saadaan lisää tietoa, joskaan jaksossa esitetty kuvaus ei vielä kerro kovin paljon reaktorin räjähdykseen johtaneista tapahtumista. Kohtausten perusteella vaikuttaa myös siltä, että juonessa tullaan ehkä myöhemmin sekoittamaan keskenään kaksi räjähdykseen vaikuttanutta tekijää.

Keskustellessan sairaalassa Dyatlovin kanssa Khomyuk mainitsee reaktorin pikasulun yhteydessä termin ”positive void coefficient”, joka on suomenkielisessä tekstityksessä käännetty positiiviseksi tyhjiökertoimeksi. Oikea reaktorifysiikassa käytetty termi on aukkokerroin (tai aukko-osuuskerroin). Aukko-osuus tarkoittaa reaktorin jäähdytevirtauksen mukana kulkevien höyrykuplien tilavuusosuutta. Koska höyryn tiheys on pieni, kupla näyttäytyy neutroneille ikään kuin reikänä vedessä. Jäähdytteen aukko-osuus liittyy olennaisesti ketjureaktion fysiikkaan. Polttoaineen läpi virtaava vesi toimii sekä neutroneita hidastavana moderaattorina, että heikkona neutroniabsorbaattorina. Se, kumpi efekteistä on hallitseva, määrää reaktorin käyttäytymisen tilanteessa, jossa fissioteho pyrkii kasvamaan. Vaikutusta kuvataan edellä mainitulla aukkokertoimella.

Moderaattorin merkityksestä puhuttiin yleisemmällä tasolla sarjan toisessa jaksossa. Matalasti väkevöidyssä ydinpolttoaineessa ketjureaktion käynnistyminen edellyttää neutronien hidastamista matalalle energia-alueelle, jolloin niillä on suuri todennäköisyys törmätä helposti fissioituvaan U235-ytimeen. Hidastaminen tapahtuu antamalla neutronien törmätä riittävän monta kertaa kevyisiin moderaattoriytimiin. Hiukkanen menettää jokaisessa törmäyksessä osan liike-energiastaan.

Tavallisissa kiehutusvesireaktoreissa moderaattorina käytetään vettä, joka toimii samalla myös reaktorin jäähdytteenä. Fissiotehon kasvu johtaa kiehumisen kiihtymiseen, jolloin hidastuminen ja matalaenergisten neutronien määrä sydämessä pienenee. Tämä puolestaan pienentää fissionopeutta, jolloin reaktorin teho painuu takaisin alas. Reaktori toimii stabiilissa tilassa, säätäen itse itseään. Fysiikassa ja säätötekniikassa tällaista vaikutusta kutsutaan negatiiviseksi takaisinkytkennäksi. Myös takaisinkytkennän voimakkuutta kuvaavan jäähdytteen aukko-osuuskertoimen sanotaan tällöin olevan negatiivinen. Negatiivisten takaisinkytkentöjen vaikutusta reaktoriturvallisuuteen on käsitelty yksityiskohtaisemmin toisessa blogikirjoituksessa.

RBMK-reaktoreissa moderaattorina käytetään sen sijaan kiinteää grafiittia, jota on polttoainekanavien ympärillä niin paljon, että niiden läpi virtaava vesi on neutronien hidastumisen kannalta ylimääräinen aine. Tällaista reaktoria sanotaan ylimoderoiduksi. Jos vesi ei toimi neutronihidasteena, se toimii absorbaattorina. Kiehumisen kiihtyminen pienentää tällöin hidastumisen sijaan absorptiota, ja päinvastoin kasvattaa sydämessä olevien neutronien määrää. Seurauksena on fissiotehon kasvu. Kasvanut fissioteho kiihdyttää edelleen veden kiehumista, joka puolestaan nostaa reaktorin tehon vielä korkeammaksi, ja niin edelleen. Tällaista muutosta kiihdyttävää reaktiivisuusefektiä kutsutaan positiiviseksi takaisinkytkennäksi. Jäähdytteen aukko-osuuskerroin on samoin positiivinen. Reaktori on tällöin epästabiili veden kiehumisen suhteen.

Legasovin, Khomyukin ja Shcherbinan tavatessa salaa Pripjatissa keskustelu kääntyy reaktorin säätösauvoihin ja siihen, että vasta AZ-5 -pikasulkupainikkeen painaminen aiheutti reaktorin räjähdyksen. Tämä liittyy toiseen ongelmaan RBMK-reaktoreiden turvallisuussuunnittelussa, joka ei kuitenkaan ole sama asia kuin edellä mainittu ketjureaktion stabiilisuuteen vaikuttava positiivinen aukkokerroin.

RBMK-reaktoreissa säätösauva koostuu neutroniabsorbaattorista, jonka alapuolelle on ripustettu grafiittiseuraaja. Reaktori sammutetaan pudottamalla absorbaattori sydämeen. Grafiittiosan pituus ei kuitenkaan Tšernobylissä vastannut sydämen korkeutta, vaan ääriasennossa seuraajan alapuolelle jäi 1.25 metriä korkea vesialue (kuva 5). Liikkuessaan alaspäin grafiitti syrjäytti tieltään neutroneita absorboivaa vettä. Vaikka reaktiivisuus pieneni sydämen yläosassa, vaikutus alaosassa olikin täysin päinvastainen. Pahimmillaan nettovaikutus saattoi olla se, että täysin ulosvedetyillä säätösauvoilla tehty pikasulku aiheutti reaktiivisuuslisäyksen ennen ketjureaktion katkeamista. Ilmiöstä käytetään toisinaan nimeä positiivinen pikasulku.

Kuva 5: Kaaviokuva positiivisen pikasulun aiheuttaneesta säätösauvarakenteesta. Lähde: INSAG-7.

RBMK-reaktoreilla oli ollut useita läheltä piti -tilanteita jo ennen Tšernobyliä. Reaktorin epästabiilisuus oli johtanut hyvin samankaltaiseen tilanteeseen Sosnovy Borissa (kohtauksessa mainittu Leningradin ydinvoimalaitos) jo vuonna 1975. Säätösauvarakenteen ongelmat olivat puolestaan aiheuttaneet vakavan vaaratilanteen Ignalinassa vuonna 1983. Reaktorityypin ongelmista oli raportoitu eteenpäin, ja ne olivat reaktorin suunnittelusta vastaavan organisaation tiedossa. Minkäänlaisia toimenpiteitä ei vastaavien tilanteiden välttämiseksi kuitenkaan tehty, eikä niitä myöskään käsitelty RBMK-reaktoreiden ohjaajakoulutuksessa. Nämä laiminlyönnit konkretisoituivat lopulta Tšernobylissä vuonna 1986.

Sekalaisia poimintoja:

Saksalaisen robotin hajottua Legasov ja Shcherbina pohtivat vaihtoehtoja raivaustöiden toteuttamiseksi. Legasov toistaa sarjan toisessa jaksossa esitetyn väitteen siitä, että reaktori säteilee joka tunti lähes kaksi kertaa niin paljon kuin Hiroshimaan pudotettu atomipommi. Tässä menevät jälleen päästön suuruus ja säteilyannos käsitteinä sekaisin. Toinen asiavirhe on se, että vaikka reaktorikuilu säteilee edelleen voimakkaasti, radioaktiivinen ilmapäästö on jo tässä vaiheessa käytännössä loppunut. Radioaktiivisuus ei siirry säteilyn mukana, eli pelkän gammasäteilyn karkaaminen ilmaan ei muuta ilmaa radioaktiiviseksi, tai muutenkaan kasvata ympäristöön vapautuneen päästön määrää.

Vaikka RBMK-reaktorityyppi oli lännessä suhteellisen tuntematon, jäähdytteen aukkokerroin ja sen vaikutus reaktorin stabiilisuuteen ovat reaktorifysiikassa yleisesti tunnettuja perusasioita. Grafiittimoderoituihin vesijäähdytteisiin reaktoreihin tiedettiin liittyvän stabiilisuusongelmia, minkä vuoksi niitä ei lännessä ole Manhattan-projektin jälkeen juurikaan rakennettu. Tällaisten ominaisuuksien esittäminen valtiosalaisuuksina ei siis vastaa todellisuutta. Kun reaktorin tyyppi mainittiin ensimmäistä kertaa onnettomuutta käsittelevissä uutisissa, räjähdyksen syitä alettiin pohtimaan myös Suomessa, eivätkä arvaukset osuneet kovin kauas todellisuudesta.

Khomyukin keskustellessa Dyatlovin kanssa reaktorin räjähdyksestä Dyatlov toteaa, että AZ-5 (pikasulkupainike) ei liity mitenkään reaktorin aukkokertoimeen. Todellisuudessa tämä pitääkin siinä mielessä paikkansa, että kyse on eri asioista. Kohtauksesta on kuitenkin vaikea saada selville mitä juonikuviolla halutaan kertoa. Tarkoittaako Dyatlov tätä oikeasti, vai yrittääkö hän vielä peitellä jotain? Jos kyse olisi todellisista tapahtumista, Khomyukinin ei reaktoriasiantuntijana tarvitsisi edes kysyä pikasulun ja aukkokertoimen välisestä yhteydestä.

Reaktorirakennuksen ympärille kohonneen sarkofagin rakennustyöt eivät vielä sarjan neljännessä jaksossa pääse kunnolla alkuun, vaikka jakso kattaa aikavälin joulukuuhun 1986 saakka. Todellisuudessa rakennelma valmistui jo saman vuoden marraskuussa. Myös rakentamista edeltäneet puhdistustyöt etenivät siis todellisuudessa nopeammin kuin mitä ohjelmassa annetaan ymmärtää.

Legasovin, Khomyukin ja Shcherbinan tavatessa joulukuussa 1986 Legasov kertoo osallistuvansa Wienissä järjestettävään Kansainvälisen atomienergiajärjestön IAEA:n kokoukseen. Todellisuudessa asiantuntijatapaaminen järjestettiin jo elokuussa, ja sen pohjalta laadittiin ensimmäinen onnettomuuden syitä selittävä INSAG-1 -raportti, joka toisti pitkälti neuvostoliittolaisten oman käsityksen onnettomuuden syistä ja seurauksista.

i) Vertailun vuoksi ensimmäisen onnettomuusyön pelastustöissä ihmishenkiä vaatineet annokset olivat suurimmillaan 16 Sv, eli 16,000 mSv. Säteilyn aiheuttamaan terveyshaittaan vaikuttaa ratkaisevasti myös se, minkä ajan kuluessa annos on saatu. Kuolemaan johtaneet annokset saatiin tuntien kuluessa. Pitkällä aikavälillä saatu alle 1000 mSv altistus ei aiheuta välitöntä terveyshaittaa.

ii) Luvut ovat peräisin YK:n alaisen UNSCEAR:in (United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation) materiaalista. Tšernobylin tapauksessa pelastustyöntekijöillä viitataan ensimmäisen onnettomuusyön pelastustoimiin osallistuneisiin palomiehiin ja laitoksen henkilökuntaan. Raivaajilla puolestaan tarkoitetaan niitä yli puolta miljoonaa sotilasta ja siviilityöntekijää, jotka osallistuivat onnettomuutta seuranneen kahden vuoden aikana laitosalueen ja lähiympäristön puhdistustöihin. Tarkemman annosseurannan piiriin kuului n. 250,000 ihmistä, joiden annokset on koottu taulukkoon.

Jakso 5 – Vichnaya Pamyat

Sarjan viimeinen jakso oli käsikirjoitettu Dyatlovin, Fominin ja Bryukhanovin oikeudenkäynnin ympärille, ja koska en tuon prosessin kulkuun ole millään tavalla tutustunut, en lähde oikeussalin tapahtumia myöskään sen enempää kommentoimaan. Yritän sen sijaan taustoittaa hieman sitä, mitä reaktorissa tapahtui onnettomuutta edeltäneen vuorokauden ja räjähdykseen johtaneen turvallisuuskokeen aikana. Sarjassa samat tapahtumat kuvattiin Shcherbinan, Khomyukin ja Legasovin hahmojen antamissa todistajalausunnoissa. Räjähdykseen johtanut tapahtumaketju on suhteellisen monimutkainen. Koska kirjoituksesta tuli muutenkin uuvuttavan pitkä, en edes yritä kuvata kaikkia tapahtumia tässä yksityiskohtaisen tarkasti. Teknisempi kuvaus onnettomuuden kulusta löytyy joka tapauksessa toisesta blogikirjoituksesta.

Onnettomuuden taustatekijöitä, mukaan lukien eri osapuolten syyllisyyttä, on käsitelty esimerkiksi Kansainvälisen atomienergiajärjestön alaisen INSAG (International Nuclear Safety Advisory Group) -asiantuntijaryhmän selvityksissä. Näissä raporteissa ei kuitenkaan käsitellä esimerkiksi valvomohuoneen tapahtumia samalla tasolla kuin sarjan käsikirjoituksessa, joten myöskään yksittäisten ihmisten sanomisiin tai tekemisiin ei niiden pohjalta ole oikein mahdollista ottaa kantaa. Palaan näihin syyllisyyskysymyksiin tekstin loppupuolella.

Tšernobylin ydinvoimalaonnettomuus tapahtui reaktorin alasajon yhteydessä tehdyn turvallisuuskokeen jälkeen. Jos voimalaitos syystä tai toisesta irtoaa ulkoisesta sähköverkosta, generaattorin tuottama sähköteho ei vastaa enää kulutusta, ja siihen kytketyn turbiinin kierrosluku alkaa nousta. Tällaisessa tilanteessa automatiikka säätää reaktorin tehoa alaspäin siten, että tuotettu teho vastaa laitoksen omaa kulutusta.

Säätö matalammalle teholle ei välttämättä kaikissa tilanteissa kuitenkaan onnistu, vaan generaattorin kuormanpudotus voi aiheuttaa myös reaktorin pikasulun, jolloin teho putoaa nollaan. Koska laitoksen sähköverkko menetetään, myös sydämen vesikiertoa ylläpitävien pumppujen sähkönsyöttö lakkaa. Reaktori ei sammuttamisen jälkeen tuota enää fissiotehoa, mutta radioaktiivisessa hajoamisessa syntyvä jälkilämpö riittää sulattamaan polttoaineen, jos vesikierto sydämen katkeaa pitkäksi aikaa. Jäähdytyksen varmistamiseksi laitoksen varavoimadieselit käynnistyvät, ja alkavat syöttää sähköä reaktorin hätäjäähdytysjärjestelmille. Varajärjestelmien käynnistyminen vie aikaa, mutta myöskään generaattoriin kytketyt pumput eivät pysähdy välittömästi, sillä massiiviseen turbiiniin on varastoitunut paljon pyörimisenergiaa.

Tšernobylissä tehdyn turvallisuuskokeen tarkoitus oli varmistaa reaktorin jäähdytysjärjestelmien keskeytymätön toiminta tilanteessa, jossa yhteys ulkoiseen sähköverkkoon katkeaa. Koejärjestelyllä mitattiin, miten nopeasti generaattorin jännite laskee turbiinin sammuttamisen jälkeen. Kohtalokkaaksi virheeksi koitui kuitenkin se, että kokeen suunnittelijat eivät tunteneet monimutkaisen RBMK-reaktorin toimintaa riittävän hyvin, ja koetta pidettiin käyttöorganisaatiossa rutiininomaisena sähköjärjestelmien testauksena. Laitoksen johdolla oli myös paineita suorittaa koe onnistuneesti loppuun, sillä aikaisempina vuosina tulokset eivät olleet tyydyttäviä.

Mukana oli myös paljon huonoa tuuria. Reaktori oli koetta edeltävän vuorokauden aikana ajettu erittäin epävakaaseen tilaan. Sarjan edellisessä jaksossa kerrottiin, että RBMK-reaktori on jäähdytteen kiehumisen suhteen epästabiili. Fissiotehon kasvu ja jäähdytteen kiehuminen ruokkivat toisiaan, ja ketjureaktio voi tietyissä tilanteissa lähteä itsestään kiihtymään. Kyse on positiivisesta takaisinkytkennästä, jonka voimakkuuteen viitataan sarjassa termillä positiivinen aukkokerroin. Fissiotehon muutosnopeutta kuvaa suure nimeltä reaktiivisuus. Mitä suurempi reaktiivisuus, sitä nopeammin teho kasvaa. Reaktiivisuuteen voidaan vaikuttaa säätösauvoja liikuttelemalla, mutta myös monet sisäsyntyiset mekanismit vaikuttavat ketjureaktion toimintaan reaktiivisuuden kautta. Oikeussaliin sijoittuvissa kohtauksissa Legasov käyttää selityksessään vastaavia termejä, joskaan asiayhteydet eivät kaikilta osin mene täysin oikein.

RBMK-reaktorin epästabiilisuus riippuu monesta tekijästä. Koska ongelma juontaa juurensa reaktorin ylimoderoituun rakenteeseen ja veden neutroniabsorptioon (kts. selitys edellisen jakson kommenteista), ilmiö on sitä voimakkaampi, mitä suurempaa roolia vesi näyttelee ketjureaktion neutronitasapainon kannalta. Tavallisesti veden osuus kokonaisabsorptiosta on suhteellisen pieni, sillä neutroneita absorboituu myös polttoaineeseen ja säätösauvoihin. Absorptiovaikutus kuitenkin korostuu sitä mukaa kun esimerkiksi säätösauvojen osuus pienenee. Tämä puolestaan vahvistaa positiivista takaisinkytkentää, sillä jäähdytteen kiehuminen aiheuttaa tällöin vastaavasti suuremman pudotuksen absorptiossa.

Koe oli määrä suorittaa toisella laitosyksikön kahdesta turbiinista n. 30% fissioteholta. Reaktorin alasajo aloitettiin vuorokautta ennen räjähdystä, perjantaina 25.4.1986 kello 1:00. Koeohjelman edellyttämä tehotaso oli määrä saavuttaa seuraavana iltana. Jakson varsinaiset tapahtumat alkavat kohtauksella, jossa Dyatlov saapuu iltapäivällä laitokselle valvomaan kokeen suorittamista. Keskustellessaan laitoksen johdon kanssa Bryukhanov ilmoittaa kuitenkin että alasajo on keskeytettävä. Kiovan sähköverkon päävalvomosta on tullut käsky jatkaa tuotantoa iltaan saakka, sillä kaikki verkkoon kytketyt laitosyksiköt tarvitaan käyttöön. Reaktori on tässä vaiheessa 50% teholla.

Se, että alasajo keskeytyi usean tunnin ajaksi ennen kokeen aloittamista, oli ensimmäinen askel kohti onnettomuuteen johtanutta tapahtumaketjua. Ydinreaktorin polttoaineeseen kerääntyy käytön aikana neutroneita voimakkaasti absorboivaa xenonin Xe135-isotooppia, jota kutsutaan fissiotuotemyrkyksi.i Myrkyn määrä alkaa hitaasti kasvaa sen jälkeen kun reaktori sammutetaan, tai sen tehoa lasketaan. Xenon-myrkytyksen vaikutus alkoi voimistua iltaa kohden kun reaktoria ajettiin pitkään vajaalla teholla, ja sen kompensoimiseksi liikuteltavia säätösauvoja jouduttiin vetämään ulos sydämestä. Tämä kasvatti veden suhteellista osuutta neutroniabsorptiosta, ja sitä myöten positiivisen takaisinkytkennän voimakkuutta.

Lupa alasajon jatkamiseen saadaan vasta kello 23:10. Puolen yön aikoihin laitoksen päivävuoro vaihtuu yövuoroon, joka ei ole saanut lainkaan ohjeita kokeen suorittamiseksi. Alasajon edetessä reaktorin tehon säädössä vaihdetaan järjestelmää, minkä jälkeen fissioteho yllättäen sammuu. Tämä liittyi todennäköisesti reaktorin myrkyttymiseen ja jäähtymiseen, mutta syyksi on epäilty myös ohjaajan tekemää virhettä tai laitevikaa. Reaktorin uudelleen käynnistäminen edellyttää joka tapauksessa sitä, että lisää säätösauvoja joudutaan nostamaan ulos sydämestä, jolloin positiivisen takaisinkytkennän voimakkuus kasvaa taas.

Fissiotehoa ei enää saada nousemaan koeohjelmassa määritetylle tasolle, mutta koe päätetään silti suorittaa vajaalta teholta. Koska reaktori tuottaa paljon suunniteltua vähemmän lämpöä, jäähdytteen kiehuminen on jo valmiiksi vähäistä. Höyryn tilavuusosuus jäähdytevirtauksesta on pieni, ja veden osuus vastaavasti suuri. Ohjelman mukaan koe oli määrä suorittaa siten, että reaktorin kaikki kahdeksan pääkiertopumppua ovat käynnissä. Osa pumpuista oli sammutettu aikaisemmin alasajon yhteydessä, ja ne kytketään uudelleen päälle. Tämä kasvattaa virtausta sydämeen, ja vähentää kiehumista entisestään. Reaktiivisuus laskee, mitä joudutaan kompensoimaan taas vetämällä säätösauvoja ulos.

Tässä vaiheessa reaktori oli jo niin epästabiilissa tilassa, että onnettomuus oli käytännössä väistämätön. Positiivista reaktiivisuusreserviä oli pikkuhiljaa siirretty absorbaattoreilta jäähdytteeseen poistamalla säätösauvoja sydämestä, ja kasvattamalla veden osuutta jäähdytevirtauksesta. Vaikka vesi ei ole erityisen voimakas neutroniabsorbaattori, sen vaikutus oli kasvanut jo vaarallisen suureksi. Ylijäämäreaktiivisuus ei myöskään ollut enää reaktorin ohjaajien hallinnassa. Jäähdytteen lämpötila oli lähes koko virtauskanavan pituudelta kiehumispisteen alapuolella, ja kaikki tuo reaktiivisuus odotti vapautumistaan kiehumisen käynnistyessä uudelleen.

Koe aloitetaan avaamalla turbiinin höyrylinjojen ohitusventtiilit kello 01:23:04. Generaattoriin kytketyt pääkiertopumput alkavat hidastua, ja jäähdytevirtaus sydämeen pienenee. Jäähdytteen lämpötila kääntyy nousuun. Kiehumisen käynnistyessä veden neutroniabsorptioon sitoutunut reaktiivisuusreservi alkaa vapautua, kun yhä suurempi osuus jäähdytyskanavien tilavuudesta täyttyy neutroneille läpinäkyvästä höyrystä. Positiivinen takaisinkytkentä alkaa purra, ja fissioteho lähtee itseään kiihdyttävään kasvuun.

Reaktorin teho kasvoi puolessa minuutissa viisinkertaiseksi. Tässä vaiheessa Akimov rientää painamaan AZ-5 -pikasulkupainiketta, joka pudottaa kaikki säätösauvat kerralla sydämeen. Reaktori ei kuitenkaan sammunut, vaan fissiotehon kasvu päinvastoin kiihtyi. Viisi sekuntia myöhemmin viimeinen mitattu lukema näyttää fissiotehoksi 33 gigawattia. Todellinen luku on kuitenkin vielä suurempi. Joidenkin arvioiden mukaan Tšernobylin ydinvoimalaitoksen nelosyksikön reaktori tuotti hetken aikaa yhtä paljon tehoa, kuin maailman kaikki muut ydinvoimalaitokset yhteensä.

Pikasulun osuutta reaktorin räjähdykseen pohdittiin sarjassa useamman jakson ajan, ja edellisessä jaksossa syyksi paljastui turvallisuuden kannalta kriittinen suunnitteluvirhe RBMK-reaktoreiden säätösauvarakenteessa. Täysin ulos vedetyillä säätösauvoilla tehty pikasulku aiheutti sydämen alaosassa reaktiivisuuden lisäyksen ennen ketjureaktion katkeamista. Tämä liittyi siihen, että ääriasennossa neutroniabsorbaattorin jatkeeksi kiinnitetyn vajaamittaisen grafiittiseuraajan alapuolelle jäi yli metrin korkuinen vesialue. Kun säätösauva liikkui alaspäin, grafiittiseuraaja syrjäytti aluksi tieltään neutroneita absorboivaa vettä.

Sarjassa esitetty kuvaus ei kuitenkaan kertonut kaikkea tästä positiivisesta pikasulusta. Lopputulokseen vaikutti nimittäin ratkaisevasti myös se, että sydän oli myrkyttynyt edellisen vuorokauden kuluessa. Xe135-fissiotuotemyrkkyä oli kertynyt erityisesti sydämen keskivaiheille, missä fissioteho oli aikaisemmin ollut korkein. Tehojakauma oli painunut keskeltä poikki, ja reaktorissa oli tavallaan käynnissä kaksi toisistaan riippumatonta ketjureaktiota 7 metriä korkean sydämen ylä- ja alaosassa. Absorbaattorin työntyminen sydämeen sammutti ylemmän tehohuipun, mutta alempaan huippuun vaikutus oli päinvastainen.

Jäähdytteen kiehuminen yhdessä positiivisen pikasulun aiheuttaman reaktiivisuuslisäyksen kanssa sai fissiotehon kasvamaan sydämen alaosassa niin nopeasti, että polttoaine suli ja pirstoutui ympäröivään jäähdytteeseen. Reaktorin rakenteet eivät enää kestäneet räjähdysmäistä paineen nousua jäähdytyskanavien sisällä.

Kuva 6: Havainnekuva positiivisesta pikasulusta. Neutroniabsorbaattoria sisältävät säätösauvat oli reaktorin jäähtymisen ja xenon-myrkytyksen kompensoimiseksi vedetty ääriasentoon (a), ja voimakkaasti absorboivan Xe135-isotoopin kertyminen sydämen keskelle piikitti fissiotehon sydämen ylä- ja alaosaan. Kun reaktori sammutettiin turvallisuuskokeen jälkeen, absorbaattoriosan (kuvassa punainen osa) työntyminen sydämeen katkaisi ketjureaktion etenemisen reaktorin yläosassa. Alempaan tehohuippuun vaikutus oli kuitenkin päinvastainen, sillä vajaamittaisen grafiittiseuraajan (harmaa osa) työntyminen alaspäin syrjäytti tieltään neutroneita absorboivaa vettä. Tämä puolestaan johti reaktiivisuuden ja fissiotehon paikalliseen kasvuun.

Jaksossa käsiteltiin paljon myös onnettomuuteen liittyviä syyllisyyskysymyksiä. Ensimmäiset selvitykset räjähdyksen syistä tehtiin Neuvostoliitossa pian onnettomuuden jälkeen, ja ne esitettiin Kansainväliselle atomienergiajärjestölle elokuussa 1986 (sarjassa tämä sijoitettiin jostain syystä myöhempään ajankohtaan). Näiden esitysten pohjalta IAEA:n alainen asiantuntijaryhmä laati onnettomuudesta ensimmäisen kattavan INSAG-1 -selvitysraporttinsa.

Neuvostoliittolaisten mukaan onnettomuudessa oli kyse voimakkaasta reaktiivisuustransientista, joka aiheutui positiivisen takaisinkytkennän aikaansaamasta fissiotehon karkaamisesta. Näiltä osin selitys piti paikkansa, joskin se jätti kertomatta monia lopputuloksen kannalta ratkaisevia yksityiskohtia, liittyen esimerkiksi säätösauvarakenteesta aiheutuneeseen positiiviseen pikasulkuun.

Syy onnettomuudesta langetettiin käytännössä täysin reaktorin ohjaajien ja käyttöorganisaation niskoille. Epästabiilia toimintatilaa selitettiin ohjaajien tekemillä virheillä, joista myös organisaation johto kantoi vastuun. Dyatlov, Fomin ja Bryukhanov tuomittiin pitkiin vankeusrangaistuksiin. Dyatlovia lukuun ottamatta kaikki muut valvomossa työskennelleet miehet ehtivät ennen oikeudenkäyntiä kuolla säteilysairauteen. Koska kansainvälisellä asiantuntijaryhmällä ei ollut keinoja vahvistaa tai kumota neuvostoliittolaisten versiota tapahtumien kulusta, nämä näkemykset päätyivät myös viralliseen selvitykseen. Raportin johtopäätöksissä kuitenkin todetaan, että on varsin epätodennäköistä, että näin lyhyessä ajassa ja puutteellisilla tiedoilla tehdyn tutkimuksen tulokset edustaisivat lopullista totuutta.

Valvomohenkilökunnan virheeksi laskettiin erityisesti vakavat laiminlyönnit reaktorin käyttötavoissa. Koe esimerkiksi aloitettiin liian matalalta n. 200 MW:n fissioteholta, kun pienin sallittu tehotaso oli reaktorin käyttöohjeissa asetettu 700 MW:iin. Vastaavia rajoituksia, ja niiden laiminlyöntejä, liittyi myös reaktorin säätösauvojen ja pääkiertopumppujen käyttötapoihin. Myös reaktorin hätäjäähdytysjärjestelmä, sekä kaksi suojausautomatiikkaan kytkeytyvää pikasulkusignaalia oli poistettu määräysten vastaisesti käytöstä. Selvityksessä todettiin, että erityisesti turbiinin pysäytyksestä lauennut pikasulku olisi pelastanut reaktorin, ja että tämä signaali kytkettiin pois juuri ennen kokeen aloittamista. Näitä yksityiskohtia ei sarjassa juurikaan käsitelty.

Neuvostoliittolaisten INSAG-1 -selvityksessä esittämä käsitys reaktorin ohjaajien syyllisyydestä jäi vahvasti elämään onnettomuuden jälkeen. Myös sarjan juonessa erityisesti Dyatlovin syyllisyyteen otettiin sama näkökulma. Tiedon karttuessa käsitys onnettomuuden kulusta kuitenkin muuttui. Yksi osasyy tähän lienee ollut se, että Ukraina vapautti paljon asiakirjoja kansainvälisen tutkijayhteisön käyttöön Neuvostoliiton hajottua vuonna 1991. Vuotta myöhemmin myös IAEA:n kansainvälinen asiantuntijaryhmä julkaisi onnettomuudesta päivitetyn INSAG-7-raportin, jossa tuotiin ilmi mm. säätösauvarakenteen rooli reaktorin räjähdyksessä.

Ehkä vieläkin merkittävämpää oli kuitenkin se, että myös käsitys reaktorin ohjaajien roolista muuttui. INSAG-7:ssä todetaan, että neuvostoliittolaisten esittämiä käyttörajoituksista ei onnettomuuden aikaan löytynyt reaktorin turvallisuusohjeista, vaan ohjeita oli ilmeisesti korjattu jälkikäteen. Toimintaa alle 700 MW:n teholla ei siis todellisuudessa kielletty, kuten ei myöskään kaikkien pääkiertopumppujen samanaikaista käyttöä. Hätäjäähdytysjärjestelmien ja pikasulkusignaalien pois kytkeminen oli sallittu erityistilanteissa. Turbiinikokeessa oli kyse juuri tällaisesta tilanteesta, sillä kokeen suorittaminen ei olisi ollut edes mahdollista ilman näitä toimenpiteitä. Vielä merkittävämpää oli kuitenkin se, ettei toimenpiteillä lopulta edes ollut vaikutusta lopputulokseen. Esimerkiksi turbiinin pysäytyksen aiheuttama pikasulku olisi vain johtanut reaktorin räjähdykseen hieman ennen kuin Akimov yritti sammuttaa reaktorin käsin.

Reaktorin ohjaajien tekemäksi virheeksi luettiin kuitenkin edelleen se, että alkuperäisestä koesuunnitelmasta poikettiin muuttamalla toimintatapoja vastaamaan vallitsevia olosuhteita, eikä koetta keskeytetty reaktorin sammumisen jälkeen. Valvomohenkilökunnalla ei kuitenkaan tässä vaiheessa ollut edellytyksiä tunnistaa vaarallista toimintatilaa, tai estää sitä kehittymästä vakavaksi reaktorionnettomuudeksi. Kuten edellisen jakson kommenteissa todettiin, tieto RBMK-reaktoreiden turvallisuusongelmista ei ollut kulkeutunut asiantuntijatasolta laitosten käyttöorganisaatioille. INSAG-7 -raportissa todetaan, että ongelmat ulottuivat syvälle Neuvostoliiton ydinenergia-alan turvallisuuskulttuuriin. Yhteisten pelisääntöjen sijaan kaikki alan toimijat, mukaan lukien laitosten käyttöorganisaatiot ja turvallisuutta valvova viranomainen, noudattivat omia sisäisiä käytäntöjään. Ohjaajien työhön liittyi todennäköisesti paljon asioita, ”jotka vain piti tietää”.

En osaa sanoa, miten hyvin Legasovin ja Shcherbinan hahmojen tarinat vastasivat todellisuutta. Legasov oli oikeastikin mukana suunnittelemassa toimintaa onnettomuuden aktiivisen vaiheen aikana, ja hän osallistui myös neuvostodelegaation johtajana tapauksen jälkiselvittelyihin. Sarjan ensimmäisen jakson ensimmäisessä kohtauksessa esitetty itsemurha pohjaa myös todellisuuteen.

RBMK-reaktoreihin tehtiin Tšernobylin onnettomuuden jälkeen useita muutoksia. Säätösauvojen grafiittiseuraajat vaihdettiin täysmittaisiksi, mikä poisti positiivisen pikasulun mahdollisuuden. Myös säätösauvakoneistot korvattiin nopeammilla, ja niiden automatiikkaa parannettiin. Positiivisen takaisinkytkennän voimakkuus saatiin pienemmäksi vähentämällä veden vaikutusta neutronitasapainoon. Tämä toteutettiin lisäämällä absorptiota polttoaineeseen ja kiinteisiin absorbaattorisauvoihin. Lisääntyneen neutroniabsorption vaikutusta kompensoitiin nostamalla polttoaineen väkevöintiä.ii

Sekalaisia poimintoja:

Shcherbinan kuvatessa oikeudenkäynnissä turvallisuuskokeen taustoja selityksestä saattaa helposti saada sellaisen kuvan, että kyse olisi ollut jollain tavalla poikkeuksellisesta järjestelystä. Periaatteellisella tasolla itse kokeessa ei kuitenkaan ollut mitään poikkeuksellista, sillä vastaavia kuormanpudotuskokeita suoritetaan säännöllisesti kaikilla voimalaitoksilla. Ongelmat liittyivät reaktorin turvallisuusominaisuuksiin.

Kertoessaan reaktorin xenon-myrkytyksestä Khomyuk antaa ymmärtää, että kyse olisi reaktorin toiminnan kannalta vaarallisesta ilmiöstä. Vaikka xenonilla oli merkittävä rooli Tšernobylin onnettomuuteen johtaneessa tapahtumaketjussa, ilmiön vaarallisuus liittyi pikemminkin reaktorin epästabiilisuuteen ja positiiviseen takaisinkytkentään, joita myrkytys epäsuorasti vahvisti. Jokainen ydinreaktori menettää reaktiivisuuttaan xenonille, mikä on otettava huomioon fissiotehon säädössä ja sydämen suunnittelussa. Mistään yleisvaarallisesta ilmiöstä ei kuitenkaan ole kyse.

Tehosta puhuessaan Khomyuk ja Legasov viittaavat reaktorin fissiotehoon, joka on maksimissaan 3200 MW. RBMK-1000 -laitoksen sähköteho on 1000 MW.

Legasov toteaa puheessaan reaktiivisuudesta: ”Kun uraaniatomit halkeavat ja törmäävät, reaktiivisuus kasvaa.” (suomenkielinen tekstitys) Tämä on käsitteellisesti väärin. Reaktiivisuus ei liity fissioon tai fissionopeuteen, vaan fissionopeuden muutokseen. Ero on ehkä jollain tavalla sama, kuin auton nopeudella ja kaasupolkimen asennolla.

Samassa puheenvuorossa Legasov toteaa, että RBMK-reaktorin positiivinen aukkokerroin saisi fissiotehon kasvamaan itseään kiihdyttäen, ellei reaktorin tehokerroin olisi negatiivinen. Tämä käsite sekoittuu selityksessä nk. Doppler-takaisinkytkentään, joka on etumerkiltään negatiivinen. Ilmiö saa reaktiivisuuden laskemaan kun uraanin lämpötila nousee (Doppler-takaisinkytkennän fysikaalinen selitys ei ole aivan yksinkertainen). Tehokerroin puolestaan kuvaa reaktorin kaikkien takaisinkytkentöjen nettovaikutusta. Reaktorin toimintaa stabiloiva Doppler-takaisinkytkentä toimi myös Tšernobylissä, mutta jäähdytteen kiehumisesta seurannut positiivinen takaisinkytkentä oli niin voimakas, että tehokerroin kääntyi positiiviseksi.

Hieman ennen kokeen aloittamista Toptunov näkee SKALA-tietokonejärjestelmän tuottaman raportin, joka kertoo, että säätösauvojen puuttumisen perusteella reaktori tulisi sammuttaa. Todellisuudessa kyse ei ollut näin automatisoidusta järjestelmästä.iii Tietokone ei myöskään sijainnut reaktorin valvomossa, vaan toisessa huoneessa 50 metrin päässä, minkä lisäksi tulosten tuottaminen vaati yli 10 minuuttia kestäneitä mittauksia ja laskutoimituksia. SKALA-tietokoneen raporttien huomioimatta jättäminen oli yksi tekijä, jolla INSAG-1 -raportissa perusteltiin valvomohenkilökunnan syyllisyyttä. INSAG-7 -raportissa kuitenkin todetaan, etteivät tulokset olleet helposti ohjaajien saatavilla, eikä niiden merkitystä käsitelty henkilökunnan turvallisuuskoulutuksessa.

i) Xenon-myrkytystä ei selitetty sarjassa ihan viimeisen päälle oikein. Neutroneita absorboivaa Xe135-isotooppia syntyy viiveellä toisen fissiotuotteen I135:n radioaktiivisessa hajoamisessa. Reaktorin toimiessa vakioteholla polttoaineen Xe135-pitoisuus saavuttaa tasapainon n. kahdessa vuorokaudessa. Xenon ei siis “pala pois” reaktorin toimiessa korkealla teholla, vaan absorptiovaikutus yksinkertaisesti lakkaa voimistumasta. Kun reaktorin tehoa lasketaan, isotoopin tuotto- ja häviötermien välinen tasapaino muuttuu, ja ennen hakeutumistaan uuteen tasapainotilaan matalammalle tasolle Xe135-konsentraatio lähtee ensin kasvamaan. Absorptiomaksimi saavutetaan n. 10 tunnin kuluttua tehomuutoksesta. Sarjassa tästä käytetty termi “xenon pit” viittaa juuri tähän xenonin aiheuttamaan kuoppaan reaktiivisuudessa. Xenonin pois palamisessa on tavallaan kyse päinvastaisesta ilmiöstä. Jos reaktorin tehoa nostetaan, tasapaino muuttuu jälleen, ja myrkyn määrä putoaa ennen hakeutumistaan uudelle, aikaisempaa korkeammalle tasolle.

ii) Tšernobylin onnettomuus herättää varsin luonnollisesti kysymyksen siitä, voisiko vastaava reaktorin räjähdysmäinen tuhoutuminen tapahtua myös muissa laitostyypeissä? Kerroin edellisen jakson kommenteissa, että sydämen läpi virtaava vesi toimii toisaalta ketjureaktion etenemisen kannalta välttämättömänä neutronihidasteena (moderaattorina), ja toisaalta neutroneita syövänä absorbaattorina. Se, kumpi vaikutus nousee hallitsevaksi, määrää reaktorin stabiilisuuden jäähdytteen kiehumisen suhteen. RBMK:n perimmäinen ongelma on se, että reaktorin pääasiallisena neutronimoderaattorina käytetään kiinteää grafiittia, jolloin vesi käyttäytyy monissa tilanteissa absorbaattorin tavoin. Jäähdytteen kiehuminen johtaa tällöin reaktiivisuuslisäykseen ja fissiotehon kasvua kiihdyttävään positiiviseen takaisinkytkentään. Kevytvesireaktoreissa ei ole erillistä neutronimoderaattoria, vaan hidastuminen tapahtuu polttoainesauvojen välissä virtaavassa vedessä. Moderointivaikutus on tällöin absorptiota hallitsevampi, ja kiehumisen vaikutus päinvastainen. Takaisinkytkentä on negatiivinen, ja virtauskanavan täyttyessä höyrystä reaktori sammuttaa itse itsensä.

iii) SKALA-tietokonetta käytettiin nk. operatiivisen reaktiivisuusmarginaalin (ORM) laskemiseen, joka kertoo tavallaan sydämessä sisällä olevien säätösauvojen efektiivisen reaktiivisuusarvon. ORM:lle oli asetettu reaktorin käyttöohjeissa tietty alaraja, joka onnettomuustilanteessa oli selvästi alitettu. Rajoituksen merkitystä ei kuitenkaan perusteltu ohjaajien koulutuksessa turvallisuusnäkökulmasta, vaan ORM:n pääasiallinen tehtävä oli kertoa, onko reaktorissa riittävästi säätövaraa normaalikäytön aikana. Vaikka kyse olisi ollut turvallisuuden kannalta hyödyllisestä tiedosta, järjestelmä ei kytkeytynyt esimerkiksi reaktorin suojausautomatiikkaan.

Kommentteja ja lisähuomioita

Totesin kirjoituksen alussa, että sarja alkoi mielestäni lupaavasti, ja vielä viiden jakson jälkeenkin voin suositella ohjelmaa muille. Toteutuksessa on selvästi panostettu kaikkein eniten visuaaliseen ilmeeseen. Monet 1980-luvun Neuvostoliitossa eläneet ovat kommentoineet sarjan ulkoisten puitteiden vastanneen erittäin hyvin todellisuutta. Samoin byrokraattien ja poliittisen johdon toimintatapaa on kuvattu realistisesti. Sarjaa katsoessa on syytä pitää mielessä, että käsikirjoitus ei täysin seuraa todellisia tapahtumia, ja juoneen on otettu mukaan myös elementtejä tunnetuista Tšernobyl-myyteistä. Kaikkien tapahtumien sataprosenttisen realistinen kuvaaminen ei toki ole edes tarkoituksenmukaista fiktiivisessä TV-sarjassa.

Reaktorin ohjaajien syyllisyyttä oli mielestäni ylikorostettu verrattuna siihen, miten asiat on onnettomuuden syitä käsittelevissä asiantuntijaraporteissa esitetty. Tavallaan tämä on ymmärrettävää, sillä jokainen tarina tarvitsee hyviksen ja pahiksen. Asian ikävämpi puoli on kuitenkin se, että tässä tapauksessa kyse oli oikeista ihmisistä, jotka eivät enää voi kertoa omaa versiotaan totuudesta. Juonessa jätettiin huomioimatta monia henkilökunnan syyttömyyttä puoltavia tekijöitä, jotka on nostettu esille jo 1990-luvun alussa. Tämä oli pieni pettymys, sillä ensimmäisen jakson tapahtumien perusteella kuvittelin, että taustatyö olisi tältä osin tehty paremmin.

Sarjassa sivuttiin paljon myös Tšernobylin pitkäaikaisvaikutuksia. Esimerkiksi odotettavissa olevilla syöpäkuolemilla vihjailu oli selvästi tehokeino, jolla pyrittiin ylläpitämään ahdistavaa tunnelmaa. En tiedä minkälaisista luvuista vuonna 1986 todellisuudessa puhuttiin, mutta luotettavan tiedon kerääminen vei joka tapauksessa aikansa. Arviot ovat vuosien mittaan tarkentuneet, kun esimerkiksi päästön suuruudesta ja väestönsuojelutoimien toteutumisesta on saatu lisää tietoa. Myös satojen tuhansien säteilylle altistuneiden ihmisten terveydentilaa on seurattu yli kolmen vuosikymmenen ajan. Viimeisen jakson lopputeksteissä esitettiin tietopaketti, jossa kerrottiin lyhyesti myös onnettomuuden vaikutuksista pitkällä aikavälillä. Tämä on aihe, josta on tehty kirjaimellisesti satoja, ellei jopa tuhansia tutkimuksia. Tulosten vaihteluväli on kuitenkin huomattavan suuri, mikä herättää helposti kysymyksiä siitä, mitä onnettomuuden pitkäaikaisvaikutuksista sitten lopulta oikeastaan tiedetään?

Pahimman Tšernobyl-laskeuman alueella asui onnettomuuden aikaan noin 6 miljoonaa ihmistä. Tällä alueella oli myös paljon maataloutta, joten suurin säteilyriski aiheutui saastuneista elintarvikkeista, erityisesti maidosta. Ihmisten säteilyaltistusta olisi voitu merkittävästi pienentää suojaamalla laiduntava karja radioaktiiviselta laskeumalta. Väestönsuojelutoimenpiteet kuitenkin epäonnistuivat Ukrainassa ja Valko-Venäjällä, missä saastuneita elintarvikkeita päätyi kulutukseen. Suurin ongelma oli radioaktiivinen jodi, jonka lyhytikäinen I131-isotooppi aiheuttaa elimistöön päästessään suuren paikallisen säteilyannoksen kilpirauhaseen. Väestölle ei tällä alueella myöskään jaettu riittävästi I131:n imeytymistä vähentäviä joditabletteja.

Kuva 7: Tšernobylin ydinvoimalaonnettomuuden aiheuttama Cs137-laskeuma paljastaa pahimmin saastuneet alueilla Ukrainassa, Valko-Venäjällä ja Venäjän länsiosissa. Lähde: UNSCEAR.

Ukrainassa ja Valko-Venäjällä havaittiinkin kilpirauhassyövässä selvä tilastollinen kohoaminen onnettomuuden jälkeen. Vuoteen 2016 mennessä syöpätapauksia oli ilmennyt noin 10,000, mikä ylittää selvästi sairauden luonnollisen esiintyvyyden. Sairastuneet ovat olleet pääasiassa lapsia ja nuoria aikuisia, jotka altistuivat alle kymmenvuotiaina jodilaskeumalle. Sairastuneiden joukossa kuolleisuus on ollut noin prosentin luokkaa. I131:n puoliintumisaika on 8 päivää, joten isotooppi hävisi ympäristöstä muutamassa kuukaudessa. Pitkällä aikavälillä säteilyaltistus on peräisin pääasiassa cesiumin isotoopista Cs137, jota löytyy edelleen myös Suomen luonnosta.

Kilpirauhassyöpää lukuun ottamatta Tšernobyl ei suuren väestön syöpätilastoissa ole selvästi näkynyt.i Sarjan katsomisen jälkeen tämä väite voi vaikuttaa epäuskottavalta, varsinkin kun viimeisen jakson lopputeksteissä syöpätapausten määrän sanotaan kasvaneen räjähdysmäisesti. Kyse ei kuitenkaan ole siitä, että syöpävaikutusta pidettäisiin asiantuntijapiireissä olemattomana, vaan siitä, mitä tilastollisilla tutkimuksilla on ylipäänsä mahdollista saada selville. Erittäin korkean säteilyannoksen saaneiden pelastustyöntekijöiden muodostama ryhmä on otoksena niin pieni, ettei siihen ole mahdollista soveltaa tilastollisia malleja luotettavasti. Suurempien väestöryhmien joukossa ylimääräiset syöpätapaukset puolestaan hukkuvat helposti sairauden luonnolliseen satunnaisvaihteluun. Tämä tieteellisesti eksakti tapa todeta, että tilastot eivät anna vastausta kysyttyyn kysymykseen, on kuitenkin valitettavan helppo tulkita ongelman vähättelyksi. Tilastollisesti joka kolmas ihminen sairastuu elämänsä aikana syöpään muista syistä, joten mahdollinen lisäys ei kovin helposti nouse satunnaiskohinan yläpuolelle.

Vaikka tulos voi vaikuttaa yllättävältä, se on itse asiassa varsin hyvin linjassa sen kanssa, mitä säteilyannoksen ja syöpäriskin välisestä yhteydestä tiedetään. Alla oleva UNSCEAR:in dataan perustuva taulukko säteilylle altistuneista väestöryhmistä on kopioitu aikaisemmasta onnettomuuden seurauksia käsittelevästä blogikirjoituksesta. Kolmen viimeisimmän ryhmän, eli evakuointivyöhykkeen ulkopuolella asuneiden ihmisten annos on laskettu 20 vuoden kertymänä.

Väestöryhmä Väestön koko Keskim. annos Pelastustyöntekijät ja raivaajat a 500,000 117 mSv Evakuointivyöhykkeen asukkaat b 115,000 31 mSv Väestö pahimmin saastuneella alueella c 6,400,000 9 mSv Väestö muualla entisen NL:n alueella 98,000,000 1.3 mSv Väestö muualla Euroopassa 500,000,000 0.3 mSv

a Pelastustyöntekijöiden ja raivaajien annoskertymä on laskettu vuosilta 1986-1990.

b Lähialueen asukkaiden saama säteilyannos ennen evakuointia.

c Pahimmin saastuneella alueella viitataan kuvassa 7 esitettyyn 150,000 km2 alueeseen Ukrainassa, Valko-Venäjällä ja Venäjän länsiosissa, missä Cs137-laskeuma ylitti 37 kBq/m2.

Kerroin aikaisemmin (jakso 3, alaviite iii), että kansainvälinen säteilysuojelukomissio ICRP käyttää säteilyannoksen aiheuttamalle syöpäriskille laskennallista todennäköisyyskerrointa 5%/Sv, eli 0.005%/mSv. Tämän kertoimen perusteella esimerkiksi pahimmin altistuneessa pelastustyöntekijöiden ja raivaajien muodostamassa 500,000 ihmisen ryhmässä on odotettavissa n. 3000 ylimääräistä kuolemaan johtavaa syöpätapausta.

Tilastoissa näkyvää kilpirauhassyöpää lukuun ottamatta kaikki muut arviot onnettomuuden aiheuttamista syöpävaikutuksista perustuvat juuri tällaisiin laskennallisiin malleihin. Laskennallinen todennäköisyys puolestaan perustuu tavallisesti lineaariseen korrelaatioon, joka on havaittu kokeellisesti suurilla (yli 100 mSv) lyhyen aikavälin sisällä saaduilla säteilyannoksilla. Tätä kutsutaan ns. linear no-threshold, eli LNT-malliksi.

Esimerkiksi Maailman terveysjärjestö (WHO) arvioi vuonna 2005 onnettomuuden aiheuttavan yhteensä 4000 ylimääräistä kuolemaa pahimmin altistuneissa väestöryhmissä. Joissain arvioissa on päädytty monta kertaluokkaa suurempiin lukuihin. Tällaisista ristiriitaisista tuloksista voi helposti saada sellaisen kuvan, että kyse on arvioiden vaihteluvälin ääripäistä, ja totuus sijoittuu johonkin lukujen välimaastoon. Todellisuudessa yhdessäkään tutkimuksessa ei kuitenkaan ole ollut käytössä parempaa tai huonompaa lähtödataa, vaan erot tulevat pikemminkin siitä, minkälaisilla oletuksilla mallia on käytetty. Yksi reunaehdoista on se, miten pieniin annoksiin korrelaation pätevyysalue halutaan ulottaa.

Juuri tämä tulkinnanvaraisuus on LNT-mallin suurimpia ongelmia. Mallin tiedetään suurella todennäköisyydellä yliarvioivan pienten säteilyannosten aiheuttamaa syöpäriskiä erityisesti silloin, kun annos on saatu pitkällä aikavälillä. Kyse ei siis ole tarkasta mittarista tai välttämättä edes oikeasta suuruusluokasta, vaan yläraja-arviosta, jonka konservatiivisuus kasvaa mitä pienempiin annoksiin analyysit ulotetaan.ii Monet säteilyfysiologian asiantuntijat pitävätkin mallin käyttöä kyseenalaisena sellaisissa tapauksissa, joissa altistus on samaa suuruusluokkaa luonnon taustasäteilyn kanssa. Tämä pätee myös yllä olevan taulukon kolmeen viimeiseen väestöryhmään. Vertailun vuoksi keskimääräiselle suomalaiselle aiheutuu luonnon säteilytaustasta 20 vuoden aikana n. 55 mSv:n annos.

Tšernobylin ydinvoimalaitosalueen ympärillä on edelleen 30 kilometrin suojavyöhyke, jonka sisällä asuminen on periaatteessa kielletty. Vyöhykkeen sisälle on kuitenkin vuosien saatossa muuttanut erakoituneita vanhuksia, jotka pitävät paikkaa kotinaan. Myös laitosalueella on aktiivista toimintaa. Onnettomuuden sattuessa vuonna 1986 Tšernobylissä oli toiminnassa neljä reaktoriyksikköä. Kakkos- ja ykkösyksiköt ajettiin alas vuosina 1991 ja 1996. Räjähdyksessä tuhoutuneen nelosyksikön kanssa saman turbiinirakennuksen ja muita yhteisiä tiloja jakanut kolmosreaktori toimi aina vuoteen 2000 saakka. Vaikka sähköntuotanto on jo loppunut, laitosalueella työskentelee edelleen tuhansia ihmisiä. Vanhan sarkofagin päälle rakennettiin uusi suoja, joka otettiin käyttöön keväällä 2019. Myös laitosten käytöstä poisto ja purkaminen vaativat vielä paljon työtä.

Pripjatista on tullut turistinähtävyys, jossa vieraili viime vuonna 75,000 kävijää. Määrä on ollut jatkuvasti kasvamaan päin. Turismin ympärille on kehittynyt paljon bisnestä, ja paikallisoppaiden tehtävä ei ole ainoastaan kertoa onnettomuudesta ja sen seurauksista, vaan myös tarjota kävijöille myyvä tarina ja sopivasti vaaran tunnetta. MTV:n uutiset vieraili Tšernobylissä keväällä 2019. Jutussa kerrotaan, kuinka opas rientää varoittamaan toimittajaa korkeasta säteilytasosta, minkä vuoksi paikassa ei tulisi oleskella puolta minuuttia kauempaa. Annosnopeus on kohonnut satakertaiseksi normaalitasoon verrattuna.

Satakertainen säteilytaso kuulostaa pahalta, mutta myös luonnollisen taustasäteilyn voimakkuudessa on hyvin suurta vaihtelua. Suomessa annosnopeus vaihtelee välillä 0.05-0.30 µSv/h. Lentokoneessa säteilytaso on kosmisen säteilyn vuoksi korkeampi, noin 3-8 µSv/h. Suurimmillaan ero voi siis olla yli satakertainen maanpinnan tasoon verrattuna. Monta tuntia kestävällä lennolla tulee tuskin silti ajatelleeksi, ettei lentokoneessa olisi korkean säteilytason vuoksi turvallista istua puolta minuuttia kauempaa. Lukema asettuu ymmärrettävämpään mittakaavaan myös ajattelemalla annoskertymää. 30 sekuntia satakertaista annosnopeutta tuottaa saman kokonaisannoksen kuin 3000 sekuntia, eli 50 minuuttia normaalia taustasäteilyä.

Ylimääräiselle säteilylle ei kannata itseään ehdoin tahdoin altistaa, mutta esimerkki osoittaa mielestäni hyvin sen, miten vaikea säteilyyn liittyvää vaarallisuuden astetta on arvioida, ja miten vahvoja primitiivireaktioita siihen samasta syystä liittyy. Myös HBO:n sarjassa hyödynnetään tätä tuntemattoman vaaran jatkuvaa läsnäoloa, joka onkin osa sarjan koukuttavuutta. Annosnopeus Tšernobylin ydinvoimalan nelosyksikön reaktorirakennuksen katolla lauantaiyönä 26.4.1986 ei ollut normaaliin taustasäteilyyn verrattuna sata, tuhat, tai edes 10,000-kertainen, vaan yli miljardikertainen. Kyse on jo niin suuresta luvusta, että sitä on käytännössä mahdoton asettaa millään tavalla käsinkosketeltavaan mittakaavaan.

i) Kilpirauhassyövän lisäksi pahimmin altistuneen n. 100,000 työntekijän joukossa on ilmennyt joitakin kymmeniä ylimääräisiä leukemiatapauksia. Tilastollisen yhteyden merkittävyydestä ei kuitenkaan vallitse täysin yksimielistä käsitystä, sillä lisäys ylittää vain niukasti leukemiatapausten luonnollisen satunnaisvaihtelun. Moni akuutista säteilysairaudesta selvinnyt pelastustyöntekijä kuoli tulevien vuosien aikan muihin sairauksiin, ja yli 1000 mSv:n annoksille altistuneiden ihmisten terveydentila on ollut yleisesti ottaen heikko. Korkea säteilyannos on voitu yhdistää myös kaihiin, sekä sydän- ja aivoverenkierron sairauksiin.

ii) LNT-mallin ekstrapolointi pieniin annoksiin rinnastuu esimerkiksi siihen, että tupakoinnin aiheuttamaa syöpäriskin kasvua arvioitaisiin vastaavilla menetelmillä. Tilastollisesti voidaan osoittaa, että esimerkiksi askillisen savukkeita päivässä polttavalla ihmisellä on tietty riski sairastua keuhkosyöpään. Kaksi askia päivässä polttavalla riski on vastaavasti suurempi. Näiden tilastollisten havaintojen perusteella voidaan laatia malli, joka yhdistää tupakoinnin määrän syöpäriskiin. Saman mallin perusteella voidaan kuitenkin laskea vastaava teoreettinen todennäköisyys myös ihmiselle, joka polttaa yhden savukkeen päivässä, yhden viikossa tai yhden vuodessa. Korrelaatio voidaan viedä niinkin pitkälle, että yksittäiselle savukkeelle lasketaan sen polttamista vastaava syöpäriski. Vaikka riski olisi laskennallisesti miten pieni tahansa, syöpätapausten kokonaismääräksi saadaan aina nollasta poikkeava luku, jos mallia sovelletaan riittävän suureen määrään ihmisiä. Tällainen ennuste voi antaa realistisia tuloksia aktiivisesti tupakoivien ryhmässä, mutta altistusta pienennettäessä jossain vaiheessa vastaan tulee raja, jonka alapuolella tulokset menettävät merkityksensä. Sitä, missä tämä raja kulkee, ei kuitenkaan ole mahdollista määrittää, sillä syöpäriskin kasvu hukkuu jo paljon aikaisemmin tilastojen satunnaisvaihteluun. Keuhkosyöpäänkin voi sairastua, vaikkei olisi eläessään polttanut ainuttakaan savuketta.