Рассуждая о безопасности мирного атома, нельзя не упомянуть происшествия и аварии на Белоярской АЭС, первой промышленной станции в СССР, после экспериментальной Обнинской. Они дали много разнообразного материала в копилку знаний по этой теме. Среди многих нештатных ситуаций на БАЭС выделяют, обычно три основных:
- разрушение 50% тепловыделяющих сборок в активной зоне второго блока на реакторе АМБ-200 (Атом Мирный Большой 200 Мвт) в 1977 году;
- пожар в машинном зале первого и второго блока 31 декабря 1978 года;
- пожар на третьем блоке в мае 1994 года, когда был зафиксирован выброс теплоносителя – жидкого натрия в технологические помещения, и минимум полтонны его сгорело.
Первая авария в мае 1977 произошла по сценарию, до боли похожему на кино «Китайский сидром» (4 номинации на Оскар) с Джейн Фонда, Майклом Дугласом и Джеком Леммоном. В завязке этого фильма авария на американской АЭС чуть не происходит, когда начальник смены станции, изображаемый бесподобным Леммоном (Дафна из «В джазе только девушки») не может поначалу правильно оценить ситуацию. На одном приборе он видит низкое значение уровня воды в реакторе, а на другом высокое. Доверившись второму устройству, Джек дает неправильные команды, а потом стучит по стеклу прибора пальцем, и оказывается, что просто заело стрелку. Герой, конечно, справляется с проблемами, гениально изображая волнение и отчаянную борьбу.
Но это в голливудском фильме, а в нашей жизни вышло не так, по рассказам очевидцев. На блочном щите управления АМБ-200 (БЩУ – центр управления блоком АЭС) один из важных параметров активной зоны отображался на двух дублирующих приборах: большом стрелочном, и самописце с бумажной лентой, у которого тоже была маленькая стрелка. Старший инженер управления реактором (СИУР) привык смотреть на большой стрелочный индикатор. Во время штатного увеличения мощности блока первый прибор неожиданно вышел из строя.
Тогда оператор стал оценивать ситуацию по самописцу, но второй прибор уже давно показывал кривые данные. Просто этого никто не заметил, поскольку обычно на него и не смотрели. Из-за неправильной информации СИУР ошибся с уровнем воды в реакторе, точнее с несоответствием поступления воды и тепловыделением. Половина каналов перегрелась и «потеряла герметичность». Проще говоря, они лопнули и частично расплавились. Сработала аварийная защита реактора, а потом пришлось делать сложный и долгий ремонт. Наверное, идею «Китайского синдрома», вышедшего на экраны в 1979 году, американцы подсмотрели у нас.
Для лучшего понимания требуются некоторые разъяснения. Начнем с нестыковки в фильме. Интрига строится на том, что нештатная ситуация происходит на глазах у журналистки, которую играет красотка Фонда, и оператора- красавца Дугласа. Эта парочка пришла на объект делать хвалебный репортаж. Перед происшествием гид из сотрудников АЭС дает съемочной группе пояснения около плаката, где изображена упрощенная схема станции.
Это схема водо-водяного реактора под давлением (ВВР) или PWR на американский манер. Мы видим, что в реакторе нагревается вода 1-го контура и поступает в парогенератор (на рисунке чуть правее). В нем она испаряет воду 2-го контура, пар поступает на турбину, конденсируется в конденсаторе и т.д. При такой конструкции реактор постоянно заполнен водой под давлением, и никакого уровня воды в нем быть не может. Нет и измеряющих этот несуществующий уровень приборов.
Если наверху в корпусе реакторе вместо воды появляется пар, и, соответственно, уровень, то это свидетельствует о падении давления (например, при течи в 1-ом контуре), и сразу вызывает срабатывание аварийной защиты и прекращение цепной реакции. Так что Леммону не пришлось бы потеть.
Проблема, с которой герой борется, возможна на совершенно другом типе реактора – кипящем, или BWR. Он устроен проще, похож на электрический чайник, и имеет большой корпус. Внизу этого корпуса находится активная зона, покрытая уровнем кипящей воды. Наверху собирается пар, который отделяется от водяных капель на специальных решетках сепаратора (тоже внутри корпуса), и идет сразу на турбину. После турбины конденсат закачивается обратно в реактор насосом.
В такой установке уровень воды действительно меняется в зависимости от мощности, на которой работает станция, и напора насоса. Если подача воды мала, и слишком много выкипает, то уровень может упасть до самой зоны, тепловыделяющие сборки обнажатся и разрушатся. Вот бедный Леммон и нервничал.
Кипящие реакторы на американском рынке впервые представила Дженерал Электрик. Из-за своей простоты и относительной дешевизны они разошлись по миру, и составляют большинство в мировой атомной энергетике. Но, потенциально, гораздо более опасны, и хуже других в радиационном плане, поскольку радиоактивный пар из реактора сразу идет на турбину. Так что отношение к BWR всегда было двойственным, и делалось со временем все хуже. Последний гвоздь в эту конструкцию забила авария на Фукусиме, где все три взорвавшихся реактора были кипящими. Больше таких не строят, хотя и эксплуатируют. Правда в США хотят реанимировать покойника на новом уровне.
А что же с нашим АМБ-200? Это уникальный аппарат, нигде больше таких нет (правда я не ручаюсь). Он тоже кипящий, но водно-графитовый одноконтурный с пароперегревающими каналами! Реактор представляет собой не бочку, а графитовую кладку диаметром 9,6 м и высотой 9 м из кирпичей, похожих на кубики. В кладке есть вертикальные отверстия, в которые вставлены герметичные каналы с трубками и ядерным топливом. Диаметр канала 75 мм, а длина - целых 13 метров.
Они торчат из кладки и сверху и снизу, где водяные и паровые трубочки из каждого канала собираются в коллекторах. Всего каналов - 998, из них примерно в трех четвертях вода испаряется, потом отделяется от капелек во внешнем сепараторе. Пар опять идет в реактор в остальную четверть каналов для еще большего нагрева, а уж потом на турбину. Это значительно повышает КПД установки, но проблема с уровнем в каналах остается. Мало воды, канал перегреется и раздуется, а то и лопнет, и намертво застрянет в кладке. Струя из разрыва бьет с такой силой, что повреждает графитовые кирпичи.
Отверстие под канал только чуть-чуть больше, чем его диаметр. При штатной замене трубочки откручивают от коллектора, и канал вытаскивают. А когда в результате аварии раздуло половину каналов, то первоначальное мнение было, что реактору кранты. Беда еще была в том, в РЦ из-за вылетевшей пыли от кладки и содержимого разрушенных топливных сборок была тяжелая радиоактивная обстановка. Людям даже в защитных костюмах нельзя было долго там находиться. На ремонт задействовали весь персонал станции и причастных.
Только энтузиазм и беззаветная преданность делу позволили за девять месяцев вытащить, иногда по частям, все поврежденные части зоны, и заменить на новые. Всё героическим работникам приходилось делать руками, и многие, конечно, перебрали допустимую дозу. Но, во избежание спекуляций, надо учесть, что это были не случайные, а знающие люди. И шли они на подвиг добровольно, что было вообще характерно для людей из СССР.