Помоги проекту - поделись книгой:
В остальном — район как район, с геологической точки зрения спокойный, климат умеренно континентальный, водными ресурсами обеспечен, в транспортном отношении связан с Киевом железной дорогой, автомагистралью, да и Припять в этом течении судоходна. В общем, во всех отношениях, за исключением почвенного состава, Чернобыль отвечает всем требованиям к площадке для АЭС.
Реплика (студентка, 21 год):
— А Киев, Киев там далеко?
Докладчик (физик, 45 лет):
— Станция расположена в 100 километрах к северу от Киева, практически на выходе из Полесья. В четырех километрах от нее располагается город Припять с населением на 1986 год в 45.000 человек, в восемнадцати километрах — районный центр Чернобыль, в котором проживало 1300. В хорошем приближении роль атомной энергетики в экономике области определяется соотношением населения Припяти и Чернобыля.
Строительство Чернобыльской АЭС было включено в программу на 1971–1980 годы. Где-то в 1971 году оно и началось, во всяком случае, первый энергоблок вступил в эксплуатацию в 1977 году, второй — в 1978 году. Третий и четвертый энергоблоки вводились уже по программе 1980 года и вступили в строй соответственно в 1981 и 1983 году. К моменту катастрофы велись работы по строительству третьей очереди ЧАЭС (пятый и шестой блоки).
Блоки стандартные, РБМК-1000, мощный и надежный реактор, однако довольно сложный в эксплуатации.
На экране выступление Владимира Григорьевича Асмолова, нашего атомного гуру:
«…первые 10 лет работы РБМК — это была сплошная борьба с реактором. Обычно, что делает оператор на ВВЭРе? — сидит и тупо смотрит на пульт, и вся проблема — чисто психологическая — чем бы его занять, чтобы не отвлекался, потому что процесс идет автоматически, все стоит само, и ничего делать не надо. На первых РБМК оператор, как пианист, работал на пульте, чтобы держать эту зону, чтобы она стояла. Вставили одно, вставили другое — регулирование снизу, регулирование сверху, и это все делалось на работающих блоках. Отчасти поэтому на Ингалинской АЭС, где стоял еще более мощный реактор РБМК-1500, разрешенную мощность, подумав, ограничили 1300 МВт».
Докладчик (физик, 45 лет):
— Существуют различные версии насчет качества строительства ЧАЭС. Г. Медведев пишет, что была штурмовщина, что со сроками торопили. А. Дятлов, который спорит с Медведевым по поводу и без повода, утверждает, что никакой спешки не было:
Ведущий (психолог, 44 года):
Из наших экспертов на эту тему пишет физик Р. М. Бархударов вывожу его интервью на экран:
«Если вы бы посмотрели материалы по строительству Чернобыльской станции, донесения украинского КГБ, они же раскрыты… Я, когда впервые ознакомился, извиняюсь за выражение, обалдел. У меня жена хороший, профессиональный конструктор, строитель. Я ей рассказал замечания по ходу строительства, она говорит: „Да, этого не может быть! Так нельзя строить!“ Речь же идет об атомной станции, это не рынок Басманный, который обрушился и то погубил около ста человек…. А вы посмотрите эти донесения, посмотрите, что говорил директор станции товарищ Брюханов. Он говорил такую вещь, что ежегодно ему пожарники давали указания заменить все горючие кабели, высоковольтные кабели на атомной станции. Они же все горючие, крыша горючая, бетон не той марки. Я, когда впервые с этим познакомился, пришел в ужас. Это же человеческий фактор, уже в самом строительстве. Потом то, что мы отказывались от колпаков, это тоже, в общем-то, удешевление. Вы понимаете? Все было направлено на то… Как обычно у нас, балаган. И к срокам, там, то же самое. Когда мы сказали срок — три года, „сверху“ ответили — два года. Извините, атомную станцию строим. Нет, никаких, два года и точка! Начальник строительства возражает, говорит: „Мы не уложимся“. — „Как это, — Щербина говорил, — как это не уложитесь? Если правительственные сроки есть“. Вы понимаете, в какой атмосфере шло строительство? И все станции так строились. Я уже не говорю, что бетон не тех марок. А эти кабели… Брюханов говорит: „Каждый год мне говорили заменить, а я не мог заменить, их нет, — они, эти кабели, использовались только в космической отрасли, — и я каждый год писал, чтобы разрешили мне оставить их в виде исключения. И каждый год отвечали — оставляйте“».
Докладчик (физик, 45 лет):
— Правы, по-видимому, все. То есть нарушений было «выше крыши» (энергоблока), но эти нарушения, в общем и целом, не выбивались из установившейся практики. Я посчитал на досуге, сколько плотин в мире обрушилось из-за некачественного бетона и нарушения технологии строительства… Короче, долго ли, коротко ли, но построили, запустили, система три года проработала, серьезных проблем по строительной части не возникало, даже трубопроводы, по словам А. Дятлова, держали, правда, Г. Медведев ссылается на Брюханова, который жаловался, что
Реплика (математик, 38 лет):
— Сойдемся на том, друзья, что ЧАЭС представляла собой обыкновенный индустриальный объект, построенный по технологиям 60-х годов со всеми нарушениями, которые такая технология подразумевала на практике.
Докладчик (физик, 45 лет):
— Именно. Эксплуатации станции проходила достаточно гладко, была одна заметная авария в сентябре 1982 года: разрушение центральной топливной сборки из-за ошибочных действий персонала. Серьезных проблем она не вызвала, а радиоактивный выброс тогда как большая беда никем не воспринимался. Четвертый энергоблок работал с декабря 1983 года и 26 апреля 1986 года должен был быть остановлен на планово-профилактический ремонт. Реактор был полностью загружен: 1659 топливных сборок, около 200 тонн двуокиси урана, причем 75 % сборок представляло собой топливо первой загрузки с глубиной выгорания, близкой к максимальной.
Реплика (эксперт-международник, 26 лет):
— Я бы хотел услышать о физике реактора, как он работает, раз уж у нас ознакомительный семинар.
Докладчик (физик, 45 лет):
— Как вам, может быть, известно, АЭС представляет собой сооружение, превращающее энергию ядерного распада в электрическую. Напрямую мы это делать не умеем (по крайней мере, для тех гигаватт, о которых идет речь в связи с реактором РБМК), поэтому процесс идет в две ступени: в реакторе, собственно, энергия ядерного распада превращается в тепловую, это тепло утилизируется в турбине, которая вращает электрогенератор. Коэффициент полезного действия по теплу для установок РБМК около 30 %, поэтому когда мы говорим о мощности в 1,2 ГВт электрических, мы имеем в виду, что тепловая мощность свыше 3 ГВт.
Суть работы реактора можно изобразить примерно так: некоторые атомы являются неустойчивыми (радиоактивными). Такие атомы могут распасться одним из трех способов:
При альфа-распаде радиоактивное излучение представляет собой поток дважды ионизированного гелия. Ядро теряет два протона, следовательно, происходит превращение элемента: его номер уменьшается на два, а атомная масса — на четыре. Сами альфа-частицы являются заряженными и тяжелыми, сразу же тормозятся веществом. В принципе, лист бумаги надежно защитит вас от альфа-лучей.
При бета-распаде нейтрон в ядре превращается в протон, при этом испускается электрон и нейтрино, нейтринное излучение практически не взаимодействует с веществом, что же касается электронов, то это и есть бета-лучи. Они являются более проникающими, чем альфа-частицы, но металлический лист, хотя бы даже и алюминиевый, является достаточной защитой. При бета-распаде заряд ядра (то есть номер элемента) увеличивается на единицу, атомная масса практически не меняется.
Наконец, при спонтанном распаде ядро разваливается на две части, не обязательно равные. При таком делении могут с различной вероятностью возникать самые любые ядра примерно из середины таблицы Менделеева: например, уран с номером 92 распадается на лантан с номером 57 и бром с номером: 92–57 = 35. Или на рутений 44 и кадмий 48. При такой реакции всегда остается какое-то количество нейтронов и выделяется энергия, часть которой переходит в кинетическую энергию нейтронов, а часть выделяется в виде жесткого излучения (гамма-квантов, гамма-лучей). И нейтронное излучение, и гамма-кванты обладают сильной проникающей способностью, защищаться от них трудно.
Важно, что очень многие ядра при попадании в них нейтрона теряют стабильность относительно спонтанного распада и, естественно, распадаются, высвобождая энергию и свои нейтроны. Их число может быть практически любым, но средний показатель представляет собой константу для каждого типа ядер и называется коэффициентом размножения. Понятно, что если эта величина превышает единицу, то после каждого акта деления ядра в веществе будет становиться все больше, все больше ядер будет поглощать нейтроны, терять стабильность и делиться, высвобождая нейтроны, их станет еще больше… это и называется цепной реакцией.
Поскольку с поверхности вещества нейтроны «убегают», для того чтобы цепная реакция пошла, количество делящегося вещества должно быть достаточно большим и это вещество должно быть компактно «упаковано». При сферической «упаковке» для любого вещества, атомы которого имеют коэффициент размножения больше единицы, можно подсчитать массу, выше которой в этом веществе пойдет нарастающая реакция деления с выделением огромного количества энергии. Это называется атомный взрыв.
Докладчик (физик, 45 лет):
— Первые атомные бомбы делали из урана 235. Это — один из изотопов природного урана, но в природном уране его мало, основная доля — 99,28 % приходится на уран 238. Понятно, что отделение 235-го урана от 238-го — процесс сложный и дорогостоящий. Делают это обычно методом газовой диффузии. Более легкий изотоп диффундирует быстрее…
Однако природный 238-й уран также можно заставить вступать в цепную реакцию деления. Для этого необходимо замедлить нейтроны: снизить их кинетическую энергию и тем увеличить вероятность взаимодействия нейтрона с ядром. Существуют вещества — замедлители, взаимодействуя с которыми нейтрон отдает энергию. Среди них — графит, тяжелая вода. Кроме того, ряд химических элементов обладает способностью поглощать нейтроны, оставаясь при этом стабильными. Таковы кадмий, бор.
В результате вы можете, чередуя природный уран (обычно обогащенный 235-м изотопом, но не очень сильно — до 1,5–2 %) и графит, добиваться во всем объеме, называемом «активной зоной», цепной реакции деления. При этом с помощью поглотителей вы можете регулировать эту реакцию, чтобы она была самоподдерживающейся, а не нарастающей (иначе говоря, чтобы число нейтронов, которые расходуются в реакции или покидают активную зону, было бы равно числу нейтронов, которые возникают в активной зоне во время реакции).
Таким образом, активная зона простейшего реактора — это обогащенный, но не слишком уран 238, графитовый замедлитель и регулирующие стержни. В процессе работы выделяется какое-то количество нейтронов и гамма-квантов (их частично поглощает биозащита) и много тепла.
Тепло надо отводить от реактора, для этого его передают теплоносителю. В реакторах ВВЭР — теплоноситель — вода под высоким давлением. В реакторах РБМК охлаждение осуществляется в кипящем слое. Теплоноситель охлаждается или непосредственно в турбине (одноконтурные установки), или в теплообменнике (многоконтурные установки).
Необходимый объем теплоносителя определяется тепловой мощностью реактора и в промышленных установках очень велик. Для прокачки такого объема через активную зону используются ГЦН — главные циркуляционные насосы, представляющие собой едва ли не главный «хайтек» реактора. ГЦНы представляют собой высокооборотные турбоагрегаты высокой надежности.
Потеря теплоносителя — едва ли не худшее, что может случиться с реактором. По мере нагрева стабильность реакции падает, температура продолжает повышаться… при особо неблагоприятных условиях начинается расплавление активной зоны.
Реплика (студент, 22 года):
— А как же оружейный плутоний? Из реактора его можно было получить? Он сам там при взрыве не произвелся, шутя?
Докладчик (физик, 45 лет):
— Нет, конечно Реактор РБМК явился разве что наследником «оборонных» реакторов, в некотором смысле — продуктом конверсии. Он не был предназначен для производства плутония, и извлекать плутоний из его активной зоны было бы крайне дорогим и технологически неудобным процессом, хотя какое-то количество плутония в нем во время работы все-таки возникает.
Надо иметь в виду следующее обстоятельство. Уран 238, захватив нейтрон, может испытать не спонтанное деление, а бета-распад. Тогда ядро урана 238 превратится в ядро нептуния 239, которое, в свою очередь, бета-неустойчиво и превращается в плутоний 239. А 239-й плутоний — ядерное горючее, не уступающее урану 235, но более удобное в обращении. Поэтому все первые ядерные реакторы отнюдь не производили электроэнергию, реальным их назначением была трансмутация природного урана в оружейный плутоний.
Так вот, к 26 апреля 1986 года топливные сборки 4-го энергоблока ЧАЭС были «старыми»: в них накопилось не только много продуктов деления, но и трансураниды, включая тот же плутоний.
Реплика (разработчик компьютерных игр, 28 лет):
— Так раз реактор старый, физики-то знали, что на что там уже разложилось? И операторам сказали, наверное…
Докладчик (физик, 45 лет):
— Не реактор старый, ему, простите, трех лет не было, а активная зона, большая часть которой осталась с первой загрузки, то есть работала в сильных нейтронных полях более двух лет.
Понятно, что характеристики активной зоны изменились, но операторы не имели ни малейшего представления, как именно, и совершенно не были этим озабочены. Что жаль… Они и на балконах загорали в день аварии…
Реплика (студент, 21 год):
— А зачем они его вообще испытывать-то решили? Такая старая уже, сложная вещь… зачем судьбу-то искушать? Пока бы работал… Потом заглушили тихо… Не понимаю? Зачем будить лихо?
Докладчик (физик, 45 лет):
Двадцать пятого апреля на ЧАЭС предполагалась не игра во взрыв реактора, а эксперимент с так называемым выбегом генератора. Суть эксперимента проста: при прекращении подачи пара на турбину (скажем, при серьезной аварии с разрывом трубопровода) турбина какое-то время вращается по инерции и генератор продолжает вырабатывать ток. Этот ток можно использовать для аварийного расхолаживания реактора и его остановки. Вообще-то говоря, штатно на АЭС на случай подобной аварии есть дизель-генераторы, задача которых — обеспечить снабжение током ответственных потребителей, прежде всего, систем управления реактором и ГЦНов. Но был большой интерес к тому, хватит ли энергии выбега для того, чтобы управлять реактором в момент ядерной аварии.
В принципе, такие опыты уже проводились, и не раз, но «понарошку», то есть без реального обесточивания реактора и с подготовленными к немедленному пуску дизелями. На этот раз инженеры захотели, а руководство станции согласилось провести «чистый эксперимент».
Сделать это было не очень просто. Дело в том, что если отключается турбина, то реактор автоматически блокируется: «падает» аварийная защита (211 стержней), в реактор немедленно начинает подаваться холодная вода из системы аварийного охлаждения реактора (САОР), запускаются дизель-генераторы и насосы аварийного питания реактора. Немного подумав, операторы все эти системы отключили, обесточили, а трубопроводы закрыли на задвижки.
Поскольку мы занимаемся только реперными фактами, я никакой оценки этому не даю: так было.
До 1.00 25 апреля 1986 года реактор работал на номинальной мощности 3.000 МВт тепловых. Затем мощность установки начали медленно снижать, и к 13.05 она составила 1.600 МВт тепловых, турбогенератор № 7 был отключен, питание собственных нужд переключено на турбогенератор № 8, который и был выбран для эксперимента.
В 14.00 система САОР была отключена.
Практически в тот же момент поступило распоряжение диспетчера Киевэнерго задержать отключение энергоблока от нагрузки. В течение последующих часов реактор работал с полностью отключенными системами аварийной защиты.
В 23.10 возобновилось снижение мощности, и она была снижена до 700 МВт тепловых. В 24.00 Юрий Трегуб сдал смену Александру Акимову, на пост инженера по управлению реактором (СИУРа) заступил Леонид Топтунов.
Топтунов в соответствии с регламентом отключает одну из локальных систем автоматического регулирования (ЛАР). При этом по непонятной причине возникает дисбаланс в системе регулирования, СИУР не может быстро справиться с ним, и мощность реактора резко падает — до 30 МВт тепловых. При таких мощностях (1 % от номинала) идет быстрое «отравление» реактора продуктами распада, прежде всего йодом. Называется эта ситуация «йодная яма».
Здесь, по Г. Медведеву, происходит резкая перебранка присутствующего при эксперименте главного инженера по эксплуатации 2-й очереди ЧАЭС А Дятлова с Л. Топтуновым. А. Дятлов этот момент в своей книге обходит молчанием, которое в данном случае есть знак согласия.
Опять-таки, оценки давать не буду, замечу лишь, что формально «старшим вахтенным офицером» в помещении БЩУ-4 в тот момент был Александр Акимов. Топтунов подчинялся только ему, и Дятлов непосредственно приказывать Топтунову не мог и кричать на него не имел права. Если Акимов не пресек такие действия своего начальника, то этим он уже нарушил свои должностные обязанности. Причем это — общие рассуждения об организации «службы» на ЧАЭС, к катастрофе это имеет лишь самое косвенное отношение.
Как бы то ни было, Л. Топтунов согласился вновь поднимать мощность реактора. Г. Медведев указывает, что это было прямым нарушением инструкции. А. Дятлов возражает: «Инструкция запрещала подъем ранее чем через сутки после падения с 80 % мощности, в данном же случае падение было с мощности менее 50 %».
Ведущий (психолог 44 года):
— Пока мы жили в Советском Союзе, не было убеждения, что «все, что не запрещено прямо, разрешено…» Это более позднее достижение. Очень интересно, кстати, мнение на этот счет физика В. Асмолова. Вывожу на экран:
«Вот два подхода к оператору: российский и американский. Американский подход — это среднее образование, это ученая обезьяна, которая должна наизусть знать все инструкции и этими инструкциями пользоваться. Эти ребята на своем Тримайл Айленде, действуя строго по инструкции, целые сутки, не понимая, что происходит, привели блок к расплавлению активной зоны. Но выброс наружу был очень маленький, 15 кюри всего, практически это была чисто экономическая авария, утрата блока. В нашем случае — оператор — это инженер с высшим образованием, выпускник МИФИ, МЭИ, всех наших престижных вузов, часто человек, который по складу характера, по всему должен быть естествоиспытателем. Тот оператор, который сидел тогда на блоке, был очень сильный человек. Он совершил ряд ошибок, которые привели к тому, что блок сел в йодную яму. По всем инструкциям его нельзя было вытаскивать из йодной ямы, но надо было обладать огромным мастерством, чтобы немедленно после остановки блока выйти на тот уровень, который нужен для того, чтобы проводить этот эксперимент. На тот уровень он выйти не смог, но блок из йодной ямы он вытащил, реактор снова работал. Он соревновался с техникой, он получал удовольствие от этого, от своего мастерства, как он, оперируя зоной, смог реактор вытащить. И тот и другой подход абсолютно неправильные. Я лично считаю, что оператором должен быть инженер, который понимает в физике, но не естествоиспытатель, не исследователь. Есть люди определенного психологического склада. Холериков туда пускать нельзя. Там должен быть флегматик или сангвиник. Два человеческих типа, которые способны отсидеть смену, смотря на неподвижную стрелку, и все время ждать, что ему придется вступить в управление, если что-то вдруг изменится».
Реплика (генетик, 48 лет):
— Для меня очень интересный момент: по мнению В. Асмолова, проблема была не в Дятлове, не в формуле «ослушаюсь — уволят»… Мне кажется, для советского инженера 1980-х годов формула малореальная. Может быть, действительно самому Топтунову было интересно, удастся поднять реактор из ямы или нет и чем кончится эксперимент?
Поделиться книгой: