31.01.1990 Чернобыль : тайна сорока секунд
Г.Львов. (АПН)
Недавно в нашей стране состоялась встреча 1 Международной рабочей группы по тяжелым авариям и их последствиям, организованная Американским ядерным обществом и Ядерным обществом СССР. Более ста ее участников почти неделю обсуждали причины и последствия чернобыльской трагедии, случившейся 26 апреля 1986 года.
Вопросы, остающиеся без ответа
Вновь анализ Чернобыля… Неужели за немалое время, прошедшее после катастрофы, картина так до конца и не прояснилась?
Один из участников встречи, профессор Э.Хиккен из ФРГ заметил в этой связи: «После значительно меньшей по масштабам аварии на американской АЭС Три-Майл-айленд прошло уже десять лет, а последние детали мы узнаем только сейчас. Анализ таких сложных событий, как аварии на АЭС, занимает много времени: для уверенности в их правильном понимании нужны тщательные расчеты, а иногда и эксперименты».
Иными словами, окончательная картина может уточняться еще долго. Но в целом понимание причин аварии с августа 1986 года, когда на специальной конференции МАГАТЭ заслушивался довольно подробный доклад, предоставленный советскими специалистами, не изменилось.
Внезапный рост мощности и последовавшее разрушение блока стали возможными потому, что к началу эксперимента с турбогенератором (1 час 23 мин. 04 с. 26 апреля [1986 г.]) в силу множества совпавших маловероятных обстоятельств реактор оказался в крайне неустойчивом состоянии [1]. Выражение «множество совпавших маловероятных обстоятельств», которое кое-кому кажется скрывающим суть дела эвфемизмом, все же отражает истинное положение вещей – свою печальную роль в аварии сыграли и конструктивные недостатки блока [2], и непродуманная программа эксперимента и ошибки персонала. Но если ход событий, непосредственно предшествовавших началу необратимых процессов в реакторе, почти не вызывает сомнений ни у советских, ни у зарубежных специалистов, то драматический отрезок времени в 40 секунд между отключением турбины и взрывом, как показала дискуссия в рабочей группе, требует дальнейшего изучения.
Три сценария катастрофы
Как известно, при отключении турбин для эксперимента, который должен был показать, долго ли сможет вращающийся по инерции турбогенератор питать электроэнергией насосы, прокачивающие через каналы с топливом охлаждающую воду, реактор не заглушили, и вскоре мощность цепной реакции стала медленно расти. Операторы дали команду аварийного глушения, по которой все управляющие стержни одновременно двинулись вниз, однако рост мощности не прекратился, а, напротив, перешел в катастрофически быстрый разгон, приведший к взрыву.
Этим взрывом трагически напомнил о себе один из главных недостатков реакторов типа РБМК – большой положительный паровой коэффициент реактивности. Дело в том, что при некоторых не характерных для обычной работы условиях (увы, именно они сложились в ночь на 26 апреля) вытеснение воды в каналах паром может увеличить интенсивность цепной реакции, а это в свою очередь усиливает кипение воды и замыкает роковой круг. Вначале на встрече рассматривались пять возможных сценариев развития событий в критические 40 секунд, к концу обсуждения их осталось три. Первый в основном повторяет версию, выдвинутую советскими экспертами еще в 1986 году: разгон подготовило снижение потока воды в каналах (после отключения турбогенератора напряжение на насосах стало падать, вода потекла медленнее и ее температура приблизилась к точке, за которой начинается интенсивное образование пара), а непосредственным толчком, как ни парадоксально, оказался аварийный сброс стержней – из-за неудачной конструкции при сбросе сначала может происходить небольшое усиление цепной реакции и лишь затем ее прекращение. Это объяснение, впрочем, кажется правдоподобным и многим зарубежным ученым, к примеру профессору В.Крегеру из ФРГ.
Несколько иное описание событий предложил доктор Р.Даффи из США. По его мнению, наряду с другими причинами нужно учитывать возможность кавитации (образования пузырьков пара в воде за счет энергии потока) и гидродинамическую неустойчивость, вследствие которой в отдельных каналах вода могла вообще остановиться.
Третий сценарий выдвинул доктор С.Бэрон из США. Если интенсивность цепной реакции в разных точках сильно различается, из-за высокого давления и перегрева топлива самые «горячие» каналы могут разрушиться. В этом случае возможна большая утечка воды и в результате – разгон. Кроме того, нельзя исключить подъем верхней плиты реактора вследствие повышения давления пара в пространстве между каналами, а это приводит к массовому разрушению каналов и выбросу радиоактивности.
Уроки аварии
Если до сих пор точно не известен сценарий аварии, можно ли верить утверждению специалистов, что принятые меры исключают ее повторение? Как ни странно, да: эти меры одинаково действенны при любом сценарии, поскольку исключают первопричину – возможность перевести реактор в неустойчивое состояние, как было перед началом эксперимента. Именно с этой целью ужесточены правила эксплуатации, расширен объем информации о сиюминутных параметрах блока, исключена возможность отключения некоторых защит. Кроме того, реакторы переводятся на топливо с более высоким содержанием урана-235, в результате чего в 5-6 раз уменьшается паровой коэффициент реактивности. Наконец, изменена конструкция управляющих стержней, время их спуска уменьшено с 24 до 12 сек, отрабатывается система быстрой аварийной защиты, срабатывающая всего за 2.5 сек.
Можно ли считать, что теперь РБМК полностью отвечает современным требованиям безопасности? По-видимому, нет, и это косвенно подтверждается тем, что в СССР отказались от строительства подобных реакторов в будущем. Конечно, повторения чернобыльского сценария не будет, но нужно исключить возможность и других нарушений нормальной работы. Скажем, многие считают, что необходимо повышать устойчивость работы блоков на малой мощности. Другие видят особую опасность развития событий в случае внезапного разрушения нескольких топливных каналов.
Точные сведения о происходившем в последние секунды перед взрывом важны и для медицины в связи с плохо еще изученным воздействием малых доз радиации на людей. Их определение зависит от количества, состава и физического состояния выброшенных радиоактивных веществ, значит от процессов, протекавших в реакторе перед разгоном.
Как заметил советский профессор И.Лихтарев, при сохраняющейся неопределенности лучше исходить из завышенной, чем заниженной оценки полученных доз. Именно такие оценки и дали советские участники на конференции МАГАТЭ в 1986 г. Позднейшие обследования 22 тысяч эвакуированных жителей Припяти показали, что средние оценки доз, к счастью были завышены в 5 – 10 раз [3]. В остальных районах реальные дозы тоже оказались меньше предсказанных. Однако это не дает оснований для благодушия. Есть три группы людей, получивших заметное облучение – несколько сотен детей (за счет радиоактивного йода), участники ликвидации последствий аварии и часть взрослых из сел, эвакуированных через несколько дней после взрыва. По мнению профессора М.Голдмена из США, в рамках международного сотрудничества нужно разработать программу эпидемиологических исследований в этих группах и как можно скорее к ним приступить [4].
Суперсаркофаг или зеленая лужайка?
Чернобыльская авария поставила еще одну проблему, прямо не обсуждавшуюся на рабочей группе, но тесно связанную с остальными. Речь идет о будущем саркофага, укрывшего обломки четвертого блока.
Перед началом встречи ее участники посетили Чернобыльскую АЭС и побывали внутри саркофага. Со своей главной задачей – предотвращать вынос радиоактивных веществ из разрушенного блока – саркофаг справляется: радиоактивные выбросы из него сегодня меньше, чем из соседних, нормально работающих блоков. Однако пока остаются неизвестными детали распределения топлива, бетона, остатков конструкций внутри саркофага. Пробурено множество разведочных скважин, установлены телемониторы, в сентябре прошлого года [1989 г.] исследователи впервые проникли в центральный зал реактора и пробыли там около 20 минут. Тем не менее на многие вопросы ответов нет. Один из важнейших – насколько прочно держится верхняя плита, поднятая взрывом и стоящая сейчас почти вертикально над шахтой реактора? Ведь если эта металлическая махина весом более тысячи тонн рухнет в шахту, при ударе будет поднято облако пыли и мелких частиц, что может привести к радиоактивному выбросу. Поэтому придется надежно фиксировать все конструкции внутри саркофага и лишь после этого заканчивать исследования, на основе которых будет решена его судьба.
А решить ее непросто. Конечно, хотелось бы, как предлагают многие неспециалисты, демонтировать и захоронить четвертый блок, оставив на месте саркофага зеленую лужайку. Но это пока и слишком сложно, и слишком дорого, а главное – при сегодняшних технологиях демонтажа не ясно, принесет он больше вреда или пользы окружающей среде. Серьезней обсуждается другой вариант: построить вокруг саркофага суперсаркофаг – еще одно укрытие, абсолютно надежное и герметичное. Такая система сможет существовать очень долго без всякого вреда для природы. В будущем же, когда активность обломков снизится, а технология демонтажа усовершенствуется, можно будет думать и о зеленой лужайке.
Рабочая группа по проблемам Чернобыля – первая из серии подобных международных встреч, следующие пройдут в США, Англии и Швейцарии.
Рабочая газета, 1990 г., 31.01, № 25 (10003).
[1] Наша пісня гарна, нова, починаймо її знову. Якщо виходити з такого засновку, то ми ніколи не прийдемо до розуміння того, що відбулося.
[2] Як то конструктивний недолік може вважатись «малоімовірною обставиною» ? Якщо якогось вузла бракує, то його нема постійно – при чому тут імовірність ?
[3] На жаль, середня по вибірці доза, як і середня температура хворих у лікарні, не є показовою величиною. Одне діло – колективна доза, а інше – індивідуальна. До того ж в Прип'яті мешкало біля 50 тис. чоловік, а тут говориться тільки про 22 тис. Чи слід це розуміти так, зо у решти 28 тис. дози були більшими за прогнозовані ?
[4] Тобто є підозра, що через послаблений імунітет ці групи стануть податливими на інфекційні захворювання – так я розумію необхідність розгорнути епідеміологічні дослідження.