Xenonová otrava

Ještě než se pustím do popisu samotné nehody, je nutné přiblížit pojem xenonové otravy (anglicky xenon poisoning), protože tento fyzikální jev sehrál při černobylské havárii rovněž důležitou úlohu. Co to tedy vlastně je? Xenonová otrava je redukce reaktivity reaktoru v důsledku velmi vysokého pohlcování neutronů v štěpném produktu Xe-135. Jedním z vedlejších produktů vznikajících ze štěpení jader uranu U-235 nebo Plutonia-239 je tvorba jodu I-135. Reaktorová fyzika vychází z toho, že jód-135 je běžný štěpný produkt, který činí zhruba 6% z v reaktoru vzniklých štěpných produktů. Jelikož je malá šance, že by jód absorboval neutron, není jeho výskyt z hlediska řízení štěpné reakce významný. Ovšem Jód-135 má poločas rozpadu 6,7 hodin a přeměňuje se postupně v xenon Xe-135 s poločasem rozpadu 9,2 hodin. Tento izotop má neobvykle velký průřez pro absorbci neutronů. Jeho hodnota činí 3 500 000 barnů; oproti tomu Bor má pouhých 750 barnů a Uran-235 549 barnů (1 barn = 10-28 cm2). Xenon-135 se tak stává téměř dokonalým absorbátorem neutronů (dokonce se tvrdí, že je to látka s nejvyššími absorbčními schopnostmi) a je velmi důležitým činitelem ovlivňujícím reaktivnost v aktivní zóně! Při normálním provozu reaktoru je přítomnost xenonu-135 a jódu-135 v rovnováze. Tato situace je daná tím, že probíhající štěpná reakce neustále produkuje nový jód-135, který se mění v xenon-135 a ten se buď přirozeně rozkládá na stabilní cesium-135, a nebo (častěji) pohlcuje neutrony a přeměňuje se na stabilní xenon-136. Zde platí, že ani cesium-135 ani xenon-136 již neutrony neabsorbují a šíření štěpné reakce tedy neovlivňují. Pakliže ovšem drasticky snížíme výkon reaktoru a nebo reaktor odstavíme, je rovnováha narušena a v reaktoru se začíná hromadit xenon-135, protože již vytvořený jód-135 se stále přeměňuje na xenon-135, ale ten vlivem výrazně menšího počtu neutronů v aktivní zóně zůstává v reaktoru a „nevyhoří“. Vrchol koncentrace xenonu-135 nastává zhruba po 12 hodinách od odstavení reaktoru. To je dáno především poločasem rozpadu xenonu-135 (9,2 hodin). Z tohoto důvodu není ani možné spustit krátce po odstavení opět reaktor - xenon tomu prostě zabrání.