Otazníky kolem srpnového ruského jaderného výbuchu? Test rakety s jaderným reaktorem Burevěstnik

Když jsme v červnu začínali seriál o jaderných nehodách, netušili jsme, že se jedna stane přímo v průběhu psaní této série. Dnes se tedy místo ztraceného medicínského Cs zdroje v Brazílii, který jsme slibovali na konci minulého dílu, podíváme na sever Ruska.

Ruské úřady nepodaly žádné oficiální vysvětlení, pouze tamní jaderná agentura Rosatom oznámila, že zahynulo pět jejích pracovníků. Protože se jedná o přísně utajovaný projekt, pokusíme se co nejlépe zrekonstruovat, co se nad Bílým mořem stalo.

Utajovaný projekt

Letos 8. srpna pět ruských jaderných vědců z vojenského střediska v Sarově zemřelo při testu rakety v Bílém moři. Tři další byli zraněni.

Jelikož šlo o přísně tajný projekt, informace jsou kusé a v okolí výbuchu vedly k lehké panice obyvatel (například vykoupené tablety s jodem). Radiační situace je po třech týdnech stabilizovaná, oběti měly vojenský pohřeb.

My si zde položíme otázku, co se vlastně stalo, že pět lidí muselo zemřít? Světový tisk spekuluje, zda byl za výbuchem nějaký radioaktivní zdroj či snad jaderný reaktor. Vše dnes ukazuje právě na jaderný reaktor.

Jaderný reaktor, nebo radioizotopový generátor?

Některé radioaktivní prvky mají tak krátký poločas přeměny, že samy produkují teplo, které lze přeměnit na elektřinu v zařízení zvaném radioizotopový generátor (RTG).

Američané na svých družicích běžně používají izotop plutonia Pu 238, Rusové zase mají zkušenost s izotopem stroncia Sr 90, oproti tomu Francouzi chtějí použít v družicích izotop americia Am 241.

Výhodou je bezúdržbový zdroj do měrného výkonu cca 0,5 kW/kg. Sice je to dost, aby se sám materiál teplem rozžhavil, jako například na následujícím obrázku Pu 238, ale pro pohon rakety je to ukrutně málo. Proto si nemyslím, že Rusové použili RTG.

Navíc při použití ruského Sr 90, které má z daných izotopů nejlepší měrný výkon, nevzniká radioaktivní jod ani lanthan či barium, které byly detekovány.

Z toho lze usuzovat, že byl použit jaderný reaktor.

Proč posílat jaderný reaktor do vzduchu?

Na úvod je třeba říci, že i když se to možná tolik neví, použití jaderných reaktorů v kosmu je poměrně standardní (např. sovětský projekt TOPAZ).

Reaktory na družicích jsou ale malé a slouží pouze jako zdroj elektřiny, nikoliv pro pohon, přičemž se „nastartují“ až v kosmu po odpálení rakety.

Dá se říci, že na družicích jsou alternativou k radioizotopovým RTG. Nicméně jako pohon rakety pro zasažení nepřítele jsou nepoužitelné.

„Nekonečný“ Burevěstnik

Rusové však již nějaký čas vyvíjejí raketu s „nekonečným dosahem“ zvanou Burevěstnik a k tomu potřebují malý výkonný jaderný reaktor „na jedno použití“.

Jaderné reaktory coby pohon testovaly u svých motorů ve vojenských letadlech jak USA, tak Rusko už v šedesátých letech minulého století. Jednalo se o reaktory chlazené taveninou. Je třeba dodat, že testy byly pro konečné použití neúspěšné – k velké radosti potenciálních posádek bombardérů, které by dostaly při letu tak velké dávky záření, že by moc misí nepřežily.

Oproti tomu použití jaderných reaktorů v raketách tento problém nemá – zejména rakety s jadernými hlavicemi létají bez posádek. A opět to byla šedesátá léta, kdy obě supervelmoci s touto variantou experimentovaly.

Americký program Rover se zaměřoval na vesmírné lety: jedním z nich byl například reaktor Phoebus 1B, kde reaktor v trysce zahříval vodík (viz obrázek).

Ruská raketa Burevěstnik (dle našeho NATO názvosloví pojmenovaná Skyfall) měla ale létat ve vysokých výškách, nikoliv až v kosmu.

Tam je konstrukce motoru ještě jednodušší. Pro atmosférické lety je zde například obrázek reaktoru a tryskového jaderného motoru Tory IIC, který Američané též před 50 lety testovali.

Princip takového jaderného pohonu je velmi jednoduchý, reaktor funguje jako zdroj tepla v náporovém tryskovém motoru.

Vzduchový problém

Pro kosmické lety je třeba dodat plyn k expanzi (používal se tekutý vodík nesený raketou), při letu ve vyšších vrstvách atmosféry lze s výhodou použít stlačený vzduch přímo z okolí (viz schéma).

Právě stlačený vzduch je ale zásadní problém. Na zemi v nulové rychlosti takový motor „nenastartujete“. Náporové motory fungují jen při velkých rychlostech vstupního vzduchu. A těch je třeba dosáhnout jiným pohonem.

Pro standardní (tj. nereaktorové) náporové tryskové motory se třeba používá vypuštění střely z letícího bombardéru. To u jaderného Burevěstniku moc nepřichází v úvahu, protože jak už bylo řečeno, asi málokterá posádka letadla by se chtěla nechat ozářit při odpalování střely.

Domnívám se tedy s 85procentní jistotou, že Rusové pro svoji raketu Burevěstnik chtěli nejprve raketu odpálit na rychlost okolo 0,5 machu (zhruba 500 km/h, pozn. red.) „normálním“ palivem (třeba přídavnými raketami, jako měly raketoplány) a pak přepnout na náporový jaderný motor s téměř nekonečným dosahem.

Bohužel při startu raketa vybuchla a reaktor i raketu rozmetala. Že rakety při startech občas vybuchují, asi nikoho nepřekvapí…

Jak to asi bylo?

Jestli vybouchlo palivo rakety, nebo havaroval jaderný reaktor při startu a tím zničil raketu, to se od stolu nedozvíme.

Ale že po nehodě zůstali mrtví a v okolí se vyskytla zvýšená radiace, víme jistě. Oběti byly celkem jistě důsledkem výbuchu, nikoliv ozáření (jinak by rakve na pohřbu nebyly otevřené; což by se mimochodem při kontaminaci z vybuchlého RTG též nestalo).

MOHLO BY VÁS ZAJÍMAT:

Po letech tahanic je jasno. Nové jaderné zdroje v Česku zaplatí ČEZ

Jiří Denner (MICo): Pro jadernou elektrárnu Hinkley Point máme kontrakty do roku 2023

Trocha spekulací

Jak už bylo řečeno, jedná se o vojenský utajovaný projekt, takže v tuto chvíli se dostávám na úroveň spekulací, ale proč ne, pojďme si zaspekulovat: kdybych dostal zadání já, navrhl bych reaktor Burevěstnik s vysokoobohaceným uranem o hustotě výkonu cca 300 kW/l, chlazený taveninou.

Ten bych před startem rakety uvedl do kritického stavu (proto také asi byli u startu lidé z Rosatomu) na poměrně malý tepelný výkon o rozsahu zhruba 0,1–1 MW (ne více, abych byl schopen reaktor nějak uchladit před startem na zemi a dávkový příkon z reaktoru na lidi v okolí startu by nebyl tak vysoký).

Raketu bych odpálil a při její rychlosti nějakých 500 km/h bych začal automaticky na dálku zvyšovat tepelný výkon reaktoru až na maximální výkon reaktoru cca 300–1 000 MW.

Raketa by pak už letěla na jaderný náporový tryskový motor daleko od odpálení a vysoké dávky radiace by už nikoho neohrožovaly.

Nízká úroveň radiace v okolí napovídá, že vyhoření jaderného paliva v reaktoru bylo malé (tj. byl právě spuštěn). Sanitky s lékaři v ochranných oděvech dávají tušit, že šlo o kontaminaci alfa a beta.

Je také možné, že Rusové použili jako palivo reaktoru plutonium, ne vysokoobohacený uran.

Že počítali s problémy při testu, dokazuje i fakt, že testy provedli nad mořem. Úroveň radiace sice v místě nehody krátkodobě stoupla dle agenturních informací na šestnáctinásobek, nicméně u obyvatel na pevnině byla úroveň nižší, takže nemuselo dojít k evakuaci vesnice Ňonoksy u Severodvinska. Téměř jistě to tedy vypadá, že počet obětí se už zvyšovat nebude.

Radiaci neschováš

Tato detektivka bude mít ale jistě pokračování. Dříve nebo později někdo v okolí výbuchu udělá gamma spektrum pomocí citlivého HPGe detektoru a my se z naměřených izotopů dozvíme, zda palivo reaktoru bylo plutonium, či uran a jaké bylo vyhoření paliva.

Anebo nám to nějaká služba či voják časem stejně vyzradí…

V příštím díle se tedy podíváme do Brazílie, kde čtyři lidé zemřeli na ozáření z medicínského zdroje v opuštěné nemocnici. Můžete namítnout, že se nejedná o jadernou elektrárnu, na druhou stranu tento incident měl více obětí, než bylo v kterémkoli z dosavadních dílů našeho seriálu.