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Que s'est-il passé ?
A 01h du matin, le 25 avril, le réacteur fonctionne à sa puissance nominale en régime normal, la vapeur produite alimentant alors les deux turbines. C'est à cette heure-là qu'a été donnée l'autorisation de commencer le test. La puissance a été lentement réduite et le 25 avril, à 13h05, la puissance du réacteur n'était plus que de 50%. A cette puissance, une seule turbine était nécessaire pour absorber la vapeur produite, et la seconde turbine a été déconnectée.
Le test aurait dû alors continuer avec une réduction de puissance jusqu'à 30%. Mais des besoins en énergie électriques étant nécessaires, les responsables de l'énergie électrique, à Kiev, refusèrent de donner l'autorisation de continuer la procédure de réduction de puissance et le réacteur continua donc de fonctionner à 50% de sa puissance pendant plus de 9 nouvelles heures. A 23h10, ce 25 avril, le personnel reçut l'autorisation de poursuivre le test et de reprendre la procédure de réduction de puissance. Malheureusement, à 00h28 le 26 avril, l'opérateur omit de réinitialiser un des dispositifs de contrôle et la puissance chuta à environ 1% au lieu des 30% nécessaires. A cette puissance de 1%, le réacteur était presque arrêté et l'énergie insuffisante pour poursuivre le test. La brutale réduction de puissance provoque, dans tous réacteurs, un dégagement de xénon dans les barres de combustible. Le xénon est un gaz radioactif mais, de plus, il absorbe fortement les neutrons, accroissant encore la réduction de puissance et pouvant ainsi amener le réacteur à l'arrêt complet. La puissance dans le cœur est si faible que l'eau contenue dans les tubes ne bout pas comme elle devrait le faire normalement, mais reste en phase liquide, et l'eau liquide a aussi un pouvoir absorbant élevé vis-à-vis des neutrons. Pour combattre ces deux effets, l'opérateur retira alors toutes les barres de contrôle du cœur du réacteur et remonta ainsi la puissance vers 7%, puissance encore trop faible pour le test demandé, mais il ne pouvait pas aller plus haut en raison de la présence du xénon et de l'eau en phase liquide.
La situation était alors très instable, cela revenait à essayer de faire avancer une voiture en accélérant alors que tous les freins sont serrés.
Faire fonctionner un réacteur RBMK avec toutes les barres de contrôle ressorties est une grave erreur. En effet, ces barres de contrôle servent aussi à l'arrêt d'urgence du réacteur, et une fois totalement ressorties, cela prend trop de temps pour les réinsérer dans la partie haute du cœur en cas de besoin et l'arrêt devient très lent. Les procédures soviétiques sont très strictes sur ce point et affirment qu'il ne faut jamais faire fonctionner le réacteur avec moins de 30 barres en place.
Néanmoins, au moment de l'accident, seules 6 à 8 barres de contrôle étaient présentes dans le réacteur. Le 26 avril, à 01h, en violation de la procédure sur les barres de contrôle, le technicien réussit à maintenir à 7% la puissance du réacteur. Le réacteur n'avait pas du tout été conçu pour fonctionner à si faible puissance et nombre des systèmes automatiques ne pouvaient assurer un fonctionnement normal. Aussi, l'opérateur dû prendre manuellement le contrôle du flux de l'eau revenant de la turbine parce que le contrôle automatique ne fonctionnait pas à si faible puissance. C'est une tâche très complexe à assurer manuellement et il n'y parvint pas de manière efficace. Le réacteur était tellement instable qu'il était près d'être arrêté par l'action des barres d'urgence. Mais cela aurait fait échouer le test, aussi, bon nombre des sécurités d'arrêt d'urgence furent alors désactivées.
Après avoir ainsi passé une demi-heure a essayer de stabiliser le réacteur, à 01h22, les techniciens jugèrent que l'état était aussi stable qu'il pouvait l'être et décidèrent de commencer le test proprement dit. Mais avant tout, ils décidèrent de désactiver encore une alarme, celle de l'arrêt automatique. Le réacteur aurait dû s'arrêter automatiquement si la turbine restante était déconnectée comme cela devait se produire pendant le test, mais le personnel voulait garder une chance de pouvoir recommencer le test, alors cette alarme a aussi été désactivée.
A ce moment, le réacteur était dans un état anormal. La majorité des dispositifs d'arrêt avaient été désactivées. Les barres de contrôle/sécurité avaient, pour la plupart, été retirées et la puissance était anormalement faible. Le cœur était rempli d'eau presqu'au point d'ébullition, mais pas tout à fait. Nous avons mentionné que l'eau liquide est un bon absorbeur de neutrons, donc si l'eau se met à bouillir, l'eau liquide sera remplacée par de la vapeur et moins de neutrons seront absorbés. En fonctionnement normal, ce n'est pas un problème, parce que le réacteur est conçu pour s'arranger de ce changement, mais à faible puissance, avec le cœur complètement rempli d'eau, une ébullition brutale pourrait provoquer une augmentation de puissance à un moment où, avec les barres de contrôle sorties, le système d'arrêt serait très lent à réagir.
En fait, la grande faiblesse du dispositif d'arrêt réside dans la conception des barres de contrôle/arrêt. Ces barres coulissent dans des tubes verticaux et sont refroidies par la circulation de l'eau. En temps normal, ces barres de contrôle se déplacent dans et hors du réacteur pour en contrôler la puissance - entrant pour réduire la puissance (en ajoutant davantage d'absorbeur de neutrons) et en sortant pour l'augmenter. Aussi, en entrant dans le cœur, les barres remplaçaient de l'eau, et étaient remplacées par de l'eau en ressortant du cœur. Le problème, c'est que l'eau est également un absorbeur de neutrons, donc l'effet de déplacer les barres reste faible. Pour accroître leur effet, à l'extrémité inférieure des barres a été fixée une autre barre en graphite, d'un mètre environ, appelée "déplaceur". Le graphite, comme il a été dit, n'absorbe pas très bien les neutrons et ainsi, quand une barre de contrôle entre dans le cœur, elle ne remplace pas de l'eau, mais du graphite, et l'effet produit est plus important. Et pareillement quand elle ressort.
Mais, dans le cas du réacteur de Tchernobyl, les barres de contrôle avaient été remontées si haut, que même la partie en graphite était au-dessus de la partie inférieure du réacteur, les tubes des barres, dans le cœur, ne contenaient plus que de l'eau. Si, dans cet état, les barres étaient abaissées dans le cœur, leur premier effet serait de remplacer l'eau, qui absorbe bien les neutrons, par du graphite qui n'absorbe que peu les neutrons. En d'autres termes, l'introduction des barres de contrôle/arrêt, qui sont supposées arrêter le réacteur, aurait précisément l'effet inverse.
Les barres de contrôle du réacteur RBMK de Tchernobyl
Pendant le fonctionnement normal du réacteur les barres se trouvent dans la position III. Les "déplaceurs" de graphite n'absorbent que peu les neutrons et en cas de chute des barres, le graphite est remplacé par l'alliage Bore-Fer qui lui, absorbant très fortement les neutrons, abaisse la puissance de manière significative (position IV).
Dans le réacteur de Tchernobyl, avant l'accident, la majorité des barres avaient été relevées en position I ou II. Dans ces positions, les tubes dans lesquels glissent les barres de contrôle sont remplis d'eau. En descendant, les barres chassent l'eau et la remplacent par les "déplaceurs" de graphite qui absorbent beaucoup moins les neutrons que l'eau, provoquant ainsi une augmentation de la puissance du réacteur.