Небольшое вступление.
К сожалению, тема радиации, взрывов и атомов стала актуальной в 2022 году. Слишком легко стали говорить о таких страшных вещах. Всё же хочется оставить подобные истории в прошлом и воспринимать их как урок, без возможности повторения.
В первой части история будет о случае в штате Онтарио, Канада.
На самой заре атомной эры, дето в 1940 году, когда ведущим мировым державам приспичило (по понятным причинам) начать развивать ядерную отрасль, Канада оказалась лидером в добыче урановой руды. Оно и понятно, обширные месторождения, союзнические отношения с США и Британией, относительная отдалённость от театров боевых действий. В общем оказались в нужном месте. Сначала поставки руды в США, затем начали обогащать эту самую урановую руду (и снова таки поставлять её в США), а к 1943 году ещё и заводик по производству тяжёлой воды открыли (и опять таки для нужд США).
Наша сегодняшняя история началось году этак в 1942, со знаменитой Монреальской научно-исследовательской лаборатории. Там совместный коллектив британских и канадских учёных карпел над исследованиями в области ядерных исследований. В то время это было популярное направление. Использования энергии атома (вспомните знаменитое письмо Эйнштейна Рузвельту, ну то самое, там где Эйнштейн предвидел создание атомной бомбы). Правда Монреальская лаборатория позже съехала в США поближе к Манхэттенскому проекту, а в Канаде была открыта более специализированная лаборатория названная Чок-Ривер, примерно в 200 км от Оттавы. в
Задача порученная лаборатории Чок-Ривер была поставлена необычная – найти альтернативные способы наработки плутония. Дело в том, что лучшим способ наработать плутоний был уран-графитовый реактор (в СССР позже поступали так же), но это было не всегда удобно.
Именно там в 1945 году был готов первый ядерный реактор за пределами США. Тяжёловодный реактор Zeep (Zero Energy Experimental Pile) был запущен через полтора года после своего собрата из США.
22 июля 1947 года в Чок-Ривере запускают новый тяжёловодный реактор, получивший обозначение NRX, мощностью в 42 МВт. Всё вроде было удачно, и по примеру США ядерную энергию решили использовать в мирных целях (а не только в лабораторно-исследовательских).
В 1952 году специально создали энергетическую компанию Canada Limited (AECL) чтобы способствовать использованию в мирных целях ядерной энергии. AECL собственно и начали свою деятельность с реактора в Чок-Ривер именуемого NRX.
Но с самого начала, развиваться та роковая цепь событий.
Выше уже упоминалось, что некоторые стержни управления управлялись при помощи пневмосистемы. На каждой был отдельный вентиль регулировки потока сжатого воздуха. Зачастую эксперемнты требовали менять скорость "выдувания" управляющего стержня, и вентиль "нещадно эксплуатировался". Как то так получилось, что на некоторых вентилях "скрутили" ручки, и как результат скорость движения стержня вверх-вниз была порой не такая как у остальных стержней (в прочем это скорее факт обросший слухами).
12 декабря 1952 года, проводились регламентированные испытания на некоторых реакторных системах в режиме пониженной мощности.
В процессе испытаний выявилось ещё одно "печальное недоразумение", на реакторе наблюдались некоторые сбои в системе управления движения управляющими стержнями. Они замечательно извлекались из активной зоны, но не всегда удавалось их снова полностью погрузить. Хотя у оператора на пульте управления и загорался индикатор о погружённом стержне, другой оператор (контролирующий визуально ход эксперимента) заметил что некоторые стержни погрузились в активную зону лишь частично.
Эта ситуация требовала немедленного решения. Руководитель испытаний позвонил своему помощнику в комнату управления реактором и распорядился, чтобы он посредством нажатия определённой комбинации управляющих переключателей ввел все регулирующие стержни назад в активную зону и начал готовиться к повторному испытанию. Но, то ли помощник не так понял, то ли имела место механическая неисправность. Вместо того что бы приказать пневмосистеме "втянуть" управляющие стержни в активную зону реактора - 4 стержня начали извлекаться.
С точки зрения оператора на пульте управления всё было нормально, индикаторы положения управляющих стержней сигнализируют что в активной зоне и так предостаточно стержней управления, и вытащить 4 стержня не есть смертельно.
Но вот сотрудник визуально наблюдающий реактор увидел, что мало того что часть стержней контроля так и не задвинулись в активную зону, дык ещё и последние 4 стержня начали подъём. Он незамедлительно прокричал в телефон о "печальной ситуации", но вот похоже на другом конце трубки все были заняты подъёмом-опусканием стержней (время было 15:07).
Сначала мощность росла очень быстро, увеличиваясь в 2 раза каждые 2 секунды.
На пульте скоро заметили, что реактор вышел в надкритический режим (с избыточной реактивностью примерно 60 процентов, ну или простыми словами – реактор пошёл в разгон), и запустили 4 стержня "банка" назад в активную зону.
И снова неожиданность - из 4 стержней в низ ринулся только 1, да и то из-за настроенной-перенастроенной пневмосистемы он начал двигаться очень медленно. И это бы спасло ситуацию, через 90 секунд стержень бы таки дополз, и стабилизировал бы реактор на уровне 20 МВт.
Вот только на некоторых ТВЭЛ-ах был пониженный режим теплосъёма. И через 10 секунд, на уровне мощности в 17 МВт, теплоноситель в них закипел.
Закипевший в реакторе теплоноситель это та ещё проблема. Дело в том, что лёгкая вода (теплоноситель) в жидком состоянии сама по себе неплохой поглотитель нейтронов. Но вот в газообразном – уже нет. Теплоноситель закипел, и понеслось…Лёгкая вода превратилась в пар, пар хуже поглощает нейтроны, не поглощённые нейтроны стали дополнительно «разогревать» ТВЭЛ-ы, что в свою очередь ещё больше ускоряло вскипание теплоносителя…замкнутый круг, в финале – разрушение реактора или ещё хуже его тепловой разрыв.
В общем нейтронный ливень усиливался, ТВЭЛ-ы разогревались всё больше, теплоноситель уже не справлялся с отводом тепла, и дело бы и впрямь закончилось тепловым взрывом, но вот через 14 секунд произошло что-то из списка:
1) Кто-то из операторов видя что реактор уже не контролируется, включил систему слива тяжёлой воды (мало вероятно, ибо события развивались стремительно);
2) Тяжёлая вода в баке закипела. Давление выросло, и бак банально лопнул от переизбытка давления (мало вероятно, ибо корпус обычно очень прочный);
Так или иначе, но нейтроны вылетевшие из реактора, уже не отразились и не замедлились до тепловых скоростей, а просто улетели восвояси. Через 5 секунд реактор подал признаки остановки.
Вот только сюрпризы не закончились. Давление газа в верхней части реактора уже было просто запредельным, а потом резко пошло на убыль. Стало понятно, что корпус реактора уже не герметичен, и газ гелий, в месте с газообразными продуктами жизнедеятельности реактора уже массово "убегает" из реактора. Система закачки до последнего старалась закачивать свежий гелий в замен "убежавшему", но её хватило лишь на 4 минуты.
В 15:10 на верхней крышке реактора датчики зафиксировали рост излучения до 0,2 Р/ч.
В 15:11, в реактор ворвался воздух, смешавшись с водородом (по всей видимости из-за большой температуры лопнувших ТВЭЛ-ов, вода разложилась на составляющие). В считанные секунды водородно-кислородная смесь взорвалась, повредив с десяток ТВЭЛ-ов и ещё кучу труб и технологических каналов.
В 15:17 над всей лабораторией зазвучала сирена, призывая всех остаться в закрытом помещении, ну или по крайней мере не выходить на улицу без респераторов.
К 16:00 радиоактивность поднялась до того, что пришлось эвакуировать всю лабораторию.
Как оказалось после, на восток протянулся радиационный след 800 метров поперечнике.
Сухие цифры официальной статистики:
Превышение мощности реактора над уровнем 1 МВт длилось не более 62 с, общий выход энергии, по оценкам, составил 4000 МДж, что соответствует примерно 1,2×10^20 делений. Была достигнута мощность в 80 МВт, что есть 200% от максимальной. Долгоживущие продукты деления с радиоактивностью около 104 Ки вместе с массой охлаждающей воды (106 галлонов, или 3,78×10^6 л) вылились в подвальное помещение, где уж в 15:47 зафиксировали 5 Р/ч.
Масштабных последствий не наступило. Правда серьёзно расплавилась активная зона (некоторые технологические каналы не подлежали ремонту) и опорная конструкция реактора. Коландер (корпус реактора) был захоронен как сильно радиоактивный объект (пришлось делать новый).
Примерно 30 кг урана сдуло через воздушную систему охлаждения.
Итог: 10 000 Ки одного только радиоактивного йода. К счастью без видимых последствий для персонала. Реактор год простоял на ремонте. Позже аварии присвоили оценку INES 5.
Пострадавшие и ликвидация
Ну пострадавших как таковых небыло. По крайне мере в краткосрочной перспективе. Некоторый персонал был подвергнут высоким уровням радиации во время самого инцидента, но отдельных исследований на этот счет никто не проводил. Принятым в Канаде пределом для воздействия в то время были 15 БЭР в год для каждого человека. Так как уровни в здании с реактором были достаточно высоки, чтобы нахвататься 15 БЭР хватило бы пару-тройку часов (вероятно, что часть сотрудников таки «хапануло» больше).
Приблизительно 150 военнослужащих Соединенных Штатов, около 170 канадских военнослужащих, 20 сотрудников строительной компании присоединились к 862 сотрудникам в Чок-Ривере, чтобы осуществить откачку заражённой воды и дезактивировать здания. Военные к стати возможно ради интереса проследили за здоровьем своего персонала, но даже если так, эти данные всё ещё секретные (есть только сухая цифра в 2621 БЭР которую получили ликвидаторы инцидента 1952 года).
Прочее:
• Куратор создания АПЛ флота США, адмирал Риковер в спешном порядке создал специальные формирования ВМФ по ликвидации подобных аварий;
• Так уж получилось, что среди этих спец.формирований оказался ядерный инженер военно-морского флота некто лейтенант Джеймс Эрл Картер младший. Позже получивший Нобелевскую премию мира, и ставший 39-м президентом США.
