Ciklon А это что?
(история Чернобыльской катастрофы)
Трагедия на Чернобыльской АЭС сильно подорвала доверие к атомной энергетике. Это был самый мощный выброс радиоактивных веществ в окружающую среду – гигантское смертоносное облако прошло над украинскими, белорусскими, российскими территориями, коснувшись и других стран.
Главная версия относительно причин катастрофы свелась не к просчетам конструкторов, их не было, а к халатности сотрудников АЭС. В ночь на 26 апреля 1986 года двенадцать сотрудников, заступивших на дежурство за пульт управления 4-го блока Чернобыльской атомной электростанции (ЧАЭС), готовились к проведению ответственного эксперимента. Чтобы испытать новое устройство в аппаратуре управления выработкой электроэнергии, им предстояло смоделировать аварийную остановку турбины. Оборудование современных атомных станций тоже нуждается в электричестве, но при заглушении реактора и отключении внешней сети взять эту энергию было бы неоткуда, не будь на станции дизель-генераторов. Если во внешней сети происходит сбой, станция в первые минуты питается от аккумуляторов. Они дороги и громоздки, занимают целые залы и повышают себестоимость энергии. Строительство АЭС обходилось бы дешевле, если бы вместо аккумуляторов для питания станции, пока запускают дизели, можно было использовать кинетическую энергию раскрученных паровых турбин. На ЧАЭС уже проводились эксперименты с этой целью, но отказаться от аккумуляторов пока никак не удавалось.
В 00 часов 28 минут операторы приступили к снижению тепловой мощности реактора. Но, видно, в системе управления что-то не заладилось, и вместо запланированных 700 МВт мощность реактора упала до 30. Судя по показаниям самописца, в течение 5 минут мощность нейтронного потока сошла на нет и цепная реакция прекратилась. Реактор фактически встал. Короткоживущие изотопы, активно поглощающие нейтроны, начали отравлять его рабочую зону.
При росте поглощения нейтронов реакция затухает сама по себе, а реактор останавливается без участия операторов. Обычно его глушат на сутки-двое, пока короткоживущие изотопы не распадутся и работоспособность не восстановится. Так поступают во всем мире, и никаких трудностей для персонала остановка реактора не представляла. Однако в данном случае это означало бы отмену запланированного эксперимента. Сотрудники, скорее всего, побоялись санкций — административных и материальных. Дабы не срывать испытания, реактор решили разогреть искусственно. Как объясняли потом операторы, они хотели «обогнать» процессы отравления.
Из активной зоны реактора стали выводить управляющие стержни — они поглощают нейтроны, сдерживая цепную реакцию. Вывод стержней предусмотрен регламентом, но с оговоркой: "Подъем мощности блока после кратковременной остановки производится после устранения причин снижения мощности по письменному распоряжению начальника смены станции в "Журнале ведения процесса" и в оперативном журнале старшего инженера управления реактором". Проще говоря, требовалось одобрение начальства. Однако никакого письменного распоряжения на этот счет работники не получили.
Конечно, виза в журнале на процессы в реакторе никак не влияет. Важно другое — в самые ответственные моменты работы сотрудники нарушали порядок эксплуатации. Сначала не устранили причины снижения мощности реактора, затем не получили подпись начальства, в дальнейшем допустили еще более грубые отступления от правил. Причем, как выяснилось на следствии, операторы делали это и раньше. Так, в регламенте записано: "При снижении оперативного запаса реактивности до 15 стержней реактор должен быть немедленно заглушен". Однако 25 апреля, в 7 часов 10 минут, менее чем за сутки до катастрофы, в реакторе оставили всего 13,2 стержня. Ситуацию исправили только через 7 часов. За это время на дежурство заступила новая смена, но никто так и не поднял тревогу. Как будто все было в порядке, "...у нас неоднократно было менее допустимого количества стержней — и ничего, — свидетельствовал потом Игорь Казачков, работавший 25 апреля начальником дневной смены 4-го блока. — Никто из нас не представлял, что это чревато ядерной аварией. Мы знали, что делать этого нельзя, но не думали..."
К часу ночи реактор заработал на мощности 200 МВт. Чтобы удержать ее на этом уровне, из активной зоны приходилось выводить все больше управляющих стержней. Регламент требовал: "Работа реактора при запасе менее 26 стержней допускается с разрешения главного инженера станции". Увы, сотрудники 4-го блока нарушили и это правило. Известно, что управлять реактором в процессе самоотравления невозможно. Поэтому его и глушат. Но дежурные продолжали упорствовать. Почему? Остается только гадать. Видимо, полагались на свой опыт больше, чем на автоматику, предусмотренную конструкторами. К 01 часу 22 минутам 30 секундам количество "эффективных" стержней уменьшилось до 6—8. В момент взрыва, по некоторым оценкам, их осталось не больше двух. Когда из активной зоны было выведено слишком много стержней, предотвратить катастрофу могло только чудо. Чуда, увы, не произошло.
"ГЛУШИ РЕАКТОР!"
Тем временем люди спокойно работали на своих местах, готовясь к эксперименту по выработке электроэнергии во время выбега — постепенной остановки раскрученной турбины. Начальник вечерней смены Юрий Трегуб, оставшийся в ночную смену, чтобы помочь товарищам, рассказывал позже: "Отключают турбину от пара и в это время смотрят — сколько будет длиться выбег. Мы не знали, как работает оборудование от выбега, поэтому в первые секунды я воспринял... появился какой-то нехороший такой звук... как если бы "Волга" на полном ходу начала тормозить и юзом бы пошла. Такой звук: ду-ду-ду... Переходящий в грохот. Появилась вибрация здания... Затем прозвучал удар... Я отскочил, и в это время последовал второй удар. Вот это был очень сильный удар. Посыпалась штукатурка, все здание заходило... Свет потух, потом восстановилось аварийное питание"...
После первого удара оператор сообщил об аварийном увеличении мощности. Раздался крик "Глуши реактор!", и кто-то нажал "стоп-кран" — кнопку АЗ-5, посылающую сигнал на опускание аварийных стержней с большой скоростью. Однако было поздно.
Поскольку автоматическую систему аварийной остановки реактора отключили еще раньше, цепная реакция вышла из-под контроля. Это произошло, скорее всего, на высоте 1,5— 2,5 м от основания реактора. Неконтролируемое расщепление ядер вызвало перегрев охлаждающей воды. Циркониевые трубы не выдержали давления смеси воды и пара, некоторые из них взорвались. Оказавшись внутри реактора, вода превратилась в сжатый пар. Стремительно расширяясь, этот пар приподнял крышку реактора, которая весила 2 500 тонн. Двигаясь вверх, крышка последовательно разорвала оставшиеся технологические каналы. Теперь уже многие тонны перегретой воды обратились в пар, и сила его давления подкинула крышку на 10—14 м. В эту дыру ринулась смесь пара, обломков кладки, ядерного топлива, технологических каналов и других конструкционных элементов. Крышка перевернулась в воздухе и упала обратно ребром, раздавив верхнюю часть активной зоны и вызвав дополнительный выброс радиоактивных веществ.
Это и был первый, относительно слабый взрыв, описанный очевидцами. Активная зона реактора была разрушена сжатым паром. Так взрывается, например, паровой котел.
Сейсмические приборы на трех сейсмостанциях в 100—180 км от места событий зарегистрировали только второй взрыв. Он имел магнитуду 2,5 балла по шкале Рихтера и мощность, эквивалентную взрыву 10 тонн тротила.
ВЗРЫВ ГРЕМУЧЕЙ СМЕСИ
В разрушенной активной зоне начались химические процессы. В результате пароциркониевой реакции за несколько секунд образовалось до 5 000 м3 водорода. Когда крышка реактора взлетела в воздух, газовая масса вырвалась из шахты в центральный зал. Легковоспламеняющаяся смесь из воздуха и водорода не могла не взорваться от случайной искры или от контакта с раскаленным графитом. Этот второй мощный взрыв разрушил центральный зал и другие помещения 4-го блока.
Бывший охранник ЧАЭС Леонид Бутрименко, чей пост находился всего в 100 м от 4-го блока, рассказывал: "В половине второго я услышал первый взрыв. Он был глухой, словно грохнул трамвай, но очень сильный. Тряхнуло, как при землетрясении. Я повернулся к реактору. Тут на моих глазах произошел второй взрыв. Успел заметить, как вздымается разорванная крыша. Взрыв был такой силы, что бетонные плиты весом тонну, а то и больше, отбросило от реактора метров на пятьдесят. Некоторые вылетели за ограду и контрольную полосу".
Между тем внутри 4-го блока уже поняли, что произошла крупная авария, но не представляли ее истинных масштабов. Руководитель испытаний отправил в центральный зал двух стажеров — посмотреть состояние реактора. Оба получили смертельные дозы, а вернувшись, сообщили, что тот разрушен. Дежурные бросились измерять уровни радиации в рабочих помещениях. Приборы зашкаливали. Взрывы выбросили наружу газы, аэрозоли и пыль, образовавшиеся в активной зоне. Взмыв на высоту до 6 км, они были подхвачены ветром. Гигантское радиоактивное облако понеслось на северо-запад. Наиболее тяжелые частицы выпали в прилегающих к ЧАЭС районах, а легкие понеслись через Белоруссию, Польшу и Балтийское море в Скандинавские страны, оставляя на земле широкий след радиоактивных осадков. Когда ветер сменил направление, оставшуюся часть выброса широким фронтом понесло через Финляндию на Ленинградскую область и далее на Москву. 27 апреля смертоносное облако, сильно поредевшее, окончательно рассеялось в атмосфере, не долетев до столицы 400 км. Это был первый и самый мощный выброс радиоактивных веществ в окружающую среду.
ЯДЕРНЫЙ ВОДОПАД
Уже в 5 часов утра 26 апреля на ЧАЭС начала работать следственная группа, присланная "компетентными органами". Не привлекая к своей работе большого внимания, она провела расследование обстоятельств и причин аварии, по свежим следам были опрошены 48 человек и скопированы многие рабочие документы. Окончательные выводы появились уже 11 мая 1986 года. Документ № 31 гласит: "Взрыв произошел вследствие ряда грубых нарушений правил работы, технологии и несоблюдения режима безопасности при работе реактора 4-го блока АЭС". Больше к этому вопросу «компетентные органы» не возвращались.
Только в 2001 году Служба безопасности Украины рассекретила часть своих чернобыльских материалов, что помогли разработать наиболее реалистичную хронологию аварии. По версии Института проблем безопасности атомных электростанций НАНУ, причиной аварии стали ошибочные действия операторов и принудительное отключение автоматической системы аварийной остановки реактора. Увлекшись проведением электротехнического эксперимента, персонал "просмотрел" начало неуправляемой цепной реакции и задержался с ручным вводом защиты. За сотые доли секунды тепловыделение в реакторе возросло в 1 500—2 000 раз, ядерное топливо нагрелось до температуры 2 500— 3 000°С, вызвав тепловой взрыв. Тепловой, но не ядерный. Атомные реакторы не могут взрываться, как атомные бомбы, потому что скорость развития неуправляемой цепной реакции в них во много миллионов раз меньше, чем в ядерной бомбе. Поэтому ни огненного шара, ни всесокрушающей ударной волны при взрыве чернобыльского реактора не было. Через 15—20 секунд тепловой взрыв дополнил взрыв водородно-воздушной смеси, имевший химическую природу.
В разрушенном реакторе образовалась раскаленная смесь из диоксида урана, графита, циркония, воды и других частей активной зоны. В этой массе начались химические реакции, горение графита. Когда разгорается последний, температура среды достигает 2 500—3 000°С, плавится все вокруг, а такие компоненты, как радиоактивный цезий, испаряются в течение нескольких секунд. Радиоактивный распад продуктов деления в ядерном топливе еще сильнее разогревает среду.
Под действием этого тепла в реакторе образовалась раскаленная смесь, проплавившая его дно и вылившаяся в подреакторное пространство. Она продолжала вариться, образуя новое вещество, названное позже "ядерной магмой". Внешне оно похоже на вулканическую лаву и по-научному называется "лавообразные топливосодержащие материалы". Остыв примерно до 1 700°С, "магма" растеклась по помещениям и через аварийные клапаны проникла этажом ниже, а оттуда еще ниже, в бассейн-барботер. Вступив в реакцию с водой, расплав оставил на дне бассейна кучи пемзообразного высокорадиоактивного материала. В отдельных помещениях толщина языков ядерной магмы достигала 4 м. Ее потоки застыли на полу и стенах здания причудливыми фигурами: сталактитами, струями будто от водопада. Смесь окончательно затвердела 6 мая 1986 года. Только тогда уменьшились (в десятки раз) радиоактивные выбросы в атмосферу.
ЛИКВИДАЦИЯ В СВИНЦОВЫХ РУКАВИЦАХ
Поздним вечером 26 апреля в Припяти собралась правительственная комиссия. Для начала решили определить состояние 4-го блока АЭС. И 27 апреля в район аварии отправились вертолеты-разведчики. Реактора, как такового, не было, — докладывал один из наблюдателей, — крыша снесена, не было верхней части центрального зала, мостовой кран и разгрузочно-загрузочная машина валялись в развалинах центрального зала. Баллоны систем аварийного охлаждения реактора беспорядочно разбросаны около реакторного отделения с северной стороны станции. Там же находились разрушенные графитовые блоки... Искореженные металлические балки здания центрального зала хорошо просматривались с вертолета, так как перекрытия над реактором... не существовало, а на месте реактора светилось пятно ярко-красного и светло-желтого цвета, над которым висел дымок. На фоне светящегося пятна хорошо просматривалась квадратная решетка из ячеек реактора, и это при ярком солнечном свете. Это означало, что температура там за 1 000°С.
Разведчики, подъехавшие к 4-му блоку на автомашине, увидели разбросанные вокруг части топливных сборок, тепловыделяющих элементов, графитовых блоков и других конструкций. В некоторых местах мощность излучения доходила до 200 тысяч р/ч. Высокорадиоактивные обломки необходимо было срочно убрать: даже самый маленький из них выдавал до 2 500 р/ч. На крышах зданий, стоявших по соседству с реакторным отделением, лежало около 100 крупных конструкций, искореженных взрывом. От них исходило такое сильное излучение, что смертельную дозу можно было получить за секунду. На расчистку завалов пробовали заслать роботов, но в таких условиях они через несколько минут работы выходили из строя. Стало ясно, что справиться с последствиями этой аварии могут только люди. Причем — очень много людей.
27 апреля в зону аварии прибыли войска противохимической защиты во главе с генералом Пикаловым и вертолетные части во главе с генералом Антошкиным. "Светящиеся" обломки таскали буквально руками. Время пребывания в зоне измерялось часами, минутами, а кое-где и секундами. Было условлено, что после получения дозы 25 бэр (биологический эквивалент рентгена) ликвидаторов отправляли домой, а срочнослужащих увольняли из армии. Солдат защищали экраном кустарного изготовления наподобие рыцарских лат. Тело обертывали 3-миллиметровыми свинцовыми листами, на область таза надевали свинцовый бандаж. На ногах — бахилы со свинцовыми стельками, на руках — просвинцованные рукавицы. Голову защищало нечто вроде каски с оргстеклом в районе глаз. Такие "латы" весили не меньше 25 кг. Но на крышах соседних зданий даже в них можно было находиться не более 2 минут. На расчистке крыш работали самые отчаянные добровольцы, более 5 тысяч человек. А всего к опаснейшим работам привлекли более 600 тысяч человек. Во время же самой аварии, по официальным данным, сильно облучились 299 человек, из них двое погибли при взрыве. В больнице скончались 28 человек, остальных после лечения от острой лучевой болезни выписали домой.
После расчистки территории предстояло спрятать 4-й блок под толстым слоем бетона. С южной стороны строители СУ-605 Минсредмаша уложили гигантскую балку "Мамонт": 40 м длиной и 160 тонн весом. С запада возвели наклонную стену, как у плотины, с севера — стену ступенчатую, как у египетской пирамиды. Чтобы заполнить конструкцию бетоном, недалеко от ЧАЭС построили три завода, круглосуточно поставлявших раствор. На бетонном остове над разрушенным центральным залом возвели две крыши: одну плоскую из труб, другую "арочную" с 36-метровым пролетом для водоотвода. Проклеили герметиками и листами пластика, чтобы внутрь не проникали дождь и снег. 30 ноября 1986 года объект "Укрытие", именуемый в народе "саркофагом", был наконец готов. В результате отравление атмосферы радиоактивными веществами было остановлено.
