Чернобыль.

Примерно в 1:24 26 апреля 1986 года на 4-м энергоблоке Чернобыльской АЭС произошёл выброс, который полностью разрушил реактор. Здание энергоблока частично обрушилось, при этом погибло 2 человека — оператор насосов ГЦН (Главный циркуляционный насос) Валерий Ходемчук (тело не найдено, завалено под обломками двух 130-тонных барабан-сепараторов), и сотрудник пуско-наладочного предприятия Владимир Шашенок (умер от перелома позвоночника и многочисленных ожогов в 6:00 в Припятской МСЧ, утром 26-го апреля). В различных помещениях и на крыше начался пожар. Впоследствии остатки активной зоны расплавились. Смесь из расплавленного металла, песка, бетона и частичек топлива растеклась по подреакторным помещениям. В результате аварии произошёл выброс в окружающую среду радиоактивных веществ, в том числе изотопов урана, плутония, иода-131 (период полураспада 8 дней), цезия-134 (период полураспада 2 года), цезия-137 (период полураспада 33 года), стронция-90 (период полураспада 28 лет).

Фотография территории вокруг Чернобыльской АЭС со станции «Мир», 27 апреля 1997

На 25 апреля 1986 года была запланирована остановка 4-го энергоблока Чернобыльской АЭС для очередного планово-предупредительного ремонта. Во время таких остановок обычно проводятся различные регламентные процедуры и испытания оборудования. В этот раз целью одного из них была проверка возможности использования кинетической энергии ротора турбогенератора для обеспечения электропитанием питательных (ПЭН) и главных циркуляционных насосов (ГЦН) в случае обесточивания собственных нужд станции. При подобных авариях происходит отключение питательных насосов, подпитывающих реактор водой (расход прекращается в течение 0,5 секунды), и главных циркуляционных насосов, обеспечивающих циркуляцию теплоносителя через активную зону (за счет предусмотренных маховых масс насоса снижение расхода может длиться в течение 2 минут). Одновременно срабатывают защиты реактора и прекращается поступление пара на турбину. Несмотря на прекращение подачи пара, ротор турбины продолжает некоторое время вращаться по инерции, что позволяет, в принципе, генератору некоторое время давать электроток, которым можно поддерживать работу насосов и таким образом избежать их немедленного отключения. Такой режим существенно повысил бы возможности системы аварийного охлаждения реактора (САОР), сделав её третий канал, подпитываемый водой от ПЭНов, работоспособным в режимах обесточивания собственных нужд блока. Однако к моменту испытаний 26 апреля режим не был штатным, не был отработан и нигде не применялся. Аналогичные эксперименты, проведённые на ЧАЭС в 1982, 1984 и 1985 годах, заканчивались неудачно: существовавшие характеристики системы возбуждения не обеспечивали работу насосов требуемое время (до включения дизель-генераторов). Испытания не согласовывались с главным конструктором и научным руководителем, так как руководство ЧАЭС неправомерно считало их электрическими.

Испытания должны были проводиться на мощности 700—1000 МВт (тепловых) 25 апреля 1986 года. Примерно за сутки до аварии (около 3-4 часов 25 апреля) мощность реактора была снижена примерно до 50 % (1600 МВт), однако дальнейшее снижение мощности было запрещено диспетчером Киевэнерго из-за поломки на Южно-Украинской АЭС. Продолжение снижения мощности энергоблока было разрешено диспетчером в 23 часа, таким образом, длительное время активная зона находилась в режиме отравления ксеноном. В течение примерно двух часов мощность реактора была снижена до уровня, предусмотренного программой (около 700 МВт тепловых), а затем, по неустановленной причине, до 500 МВт. Вслед за этим персонал допустил ошибку, в результате которой мощность реактора начала быстро неконтролируемо снижаться. При этом мощность, регистрируемая внутризонными датчиками энерговыделений уменьшилась до значения не более 30 МВт (в соответствии с характеристиками этих датчиков, при таких значениях погрешность показаний приборов превышала показываемое значение, поэтому определить минимальный уровень затруднительно), мощность, регистрируемая боковыми ионизационными камерами — до нуля. Персонал, находившийся на БЩУ-4, принял решение о восстановлении мощности реактора и (извлекая поглощающие стержни реактора) через несколько минут добился начала её роста и в дальнейшем — стабилизации на уровне 160—200 МВт (тепловых). При быстром снижении мощности и последующей работе на уровне менее 200 МВт усиливалось отравление активной зоны реактора (см. «иодная яма»), что приводило к необходимости дополнительно извлекать регулирующие стержни из активной зоны. При этом большинство стержней СУЗ оказались на верхних концевиках.

После достижения 200 МВт тепловой мощности были включены дополнительные главные циркуляционные насосы, которые, совместно с двумя дополнительно работающими насосами ПЭН, должны были служить нагрузкой для генераторов во время эксперимента. Увеличение расхода теплоносителя через реактор привело к уменьшению парообразования. В то же время расход относительно холодной питательной воды оставался небольшим, соответствующим мощности 200 МВт, что вызвало повышение температуры теплоносителя на входе в активную зону и она приблизилась к температуре начала вскипания воды. Это создало неблагоприятные условия, в которых особенно сильно мог проявится положительный паровой коэффициент реактивности.

В 1:23:04 начался эксперимент. Из-за снижения оборотов насосов, подключённых к «выбегающему» генератору, и положительного парового коэффициента реактивности реактор испытывал тенденцию к увеличению мощности (вводилась положительная реактивность), однако в течение почти всего времени эксперимента система управления успешно этому противодействовала, погружая регулирующие стержни в активную зону. Примерно в 1:23:39 зарегистрирована команда на остановку реактора. Известно, что была нажата кнопка аварийной защиты АЗ-5, однако время её нажатия является дискуссионным вопросом. Высказывается предположение, что нажатие было вызвано аварийной ситуацией — начавшимся разгоном[6] и произошло во время или после разрушения реактора, по другим утверждениям оно было предусмотрено заранее и выполнено в спокойной обстановке. Группа INSAG, давая оценку нажатия кнопки АЗ, не делает строгих выводов ни о времени её нажатия, ни о цели нажатия. Следует отметить, что системы контроля реактора не предназначены для регистрации быстропротекающих процессов, поэтому по зарегистрированным данным сложно установить, начался ли разгон реактора до включения оператором аварийной защиты или после.

По сформированной команде аварийной защиты реактора (что бы ни было её первопричиной) поглощающие стержни начали движение в активную зону, однако вследствие их неудачной конструкции (см. концевой эффект) и заниженного (не регламентного) оперативного запаса реактивности реактор не был заглушен: мощность реактора после секундного снижения начала быстро возрастать, зашкалив по всем измерительным приборам. Аварийный разгон сопровождался звуковыми эффектами (периодические удары с нарастающей амплитудой), мощными ударами, отключением света (включилось аварийное освещение). По различным свидетельствам произошло от одного до нескольких мощных ударов (большинство свидетелей указали на два мощных взрыва), и к 1:23:47—1:23:50 реактор был полностью разрушен.

О точной последовательности процессов, которые привели к взрывам, не существует единого представления. В процессе неконтролируемого разгона реактора, сопровождавшегося ростом температур и давлений, были разрушены тепловыделяющие элементы (ТВЭЛы) и часть технологических каналов (см. РБМК), в которых эти ТВЭЛы находились. Пар из повреждённых каналов начал поступать в реакторное пространство, что вызвало его частичное разрушение, отрыв и подъём («отлёт») верхней плиты (схема «Елена») реактора и дальнейшее катастрофическое развитие аварии, в том числе выброс в окружающую среду материалов активной зоны.

О первопричине неконтролируемого разгона реактора высказываются несколько различных мнений. Указывается, что таковой мог стать «концевой эффект», отключение «выбегающих» главных циркуляционных насосов или иные события. Высказывались также предположения, что взрыв, разрушивший реактор, имеет химическую природу, то есть взрыв водорода, который образовался в реакторе при высокой температуре в результате пароциркониевой реакции и ряда других процессов. По другой гипотезе, это взрыв чисто ядерной природы, то есть тепловой взрыв реактора в результате его разгона на мгновенных нейтронах, вызванного полным обезвоживанием активной зоны. Большой положительный паровой коэффициент реактивности делает такую версию аварии вполне вероятной. Наконец, существует версия, что взрыв — исключительно паровой. По этой версии все разрушения вызвал поток пара, выбросив из шахты значительную часть графита и топлива. А пиротехнические эффекты в виде «фейерверка вылетающих раскалённых и горящих фрагментов», которые наблюдали очевидцы — результат «возникновения пароциркониевой и других химических экзотермических реакций».

  • Instagram
    Instagram

  • Счётчики
    Яндекс.Метрика