Теперь нас ожидает череда довольно скучной, но для настоящих киевлян неимоверно нужной информации. Мы все это пережили. Более подробной информации нет нигде.
XVI.
Далее автор описывает, что кнопка АЗ-5 была нажата и отпущена (хотя для работы в том варианте АЗ ее надо было удерживать непрерывно). Стержни не могли пройти большое расстояние, так называемый концевой эффект вытеснения воды графитовыми наконечниками стержней не мог сработать. После этого начинается отключение сначала выбегающих, а затем и всех остальных ГЦН, разгон реактора начался примерно через 1 секунду после нажатия кнопки (по официальным данным) АЗ-5 в 1 час 23 мин. 41 сек., о чем засвидетельствовали аварийные сигналы роста мощности АЗСР и АЗМ:
«На осциллограмме, где записан ток двигателя ГЦН14, запитанного от ТГ8, зафиксирован момент отключения этого двигателя собственной защитой по напряжению, которое упало ниже 0,75 Uo, т. е. на 25 % ниже исходного. Это произошло (по осциллограмме) в момент 1.23'40,2", после чего в течение одной секунды в режиме парных отключений прекратили подачу все четыре ГЦН, запитанные от ТГ8 через секцию 8РБ…
Отключение половины насосов на каждом из напорных коллекторов вызвало перегрузку по расходу оставшихся в работе ГЦН, запитанных от внешнего источника. Теперь каждый из них должен был подавать примерно по 11 500 м3/ч… т. е. условия для кавитационного срыва подачи были созданы, он и произошел в течение секунды после отключения насосов, запитанных от ТГ8…
Итак, разгон, начало которого зафиксировано в 1 час 23 мин. 41сек. сигналами АЗСР и АЗМ, через секунду привел к массовому разрушению топливных каналов в юго-восточном квадранте активной зоны… Роль «концевого эффекта» во всем этом плохо просматривается».
При этом шум и дрожание здания происходило за счет срыва ГЦН, входящих в резонансное состояние на определенной частоте: «…каждый пуск и остановка насоса связан с прохождением критической (резонансной) “балочной” частоты, максимум амплитуды достигается при 600 об/мин…» При этом создаются настолько сильные колебания, что, если стоять на верхней площадке насосного агрегата, можно быть сбитым с ног.
«Приближаясь к этой частоте, насосные агрегаты раскачивались с возрастающей амплитудой. Колебания передавались на перекрытие ППБ и на трубопроволы циркуляционного контура.
При срыве подачи ГЦН, запитанных от внешнего источника, эти четыре насоса удвоили ансамбль раскачивающихся насосных агрегатов: останавливаясь, они проходили через критическую частоту. Не забывая о том, что раскачиваются стотонные массы на перекрытиях ППБ, находим объяснение вибрации здания, так сильно ощущавшихся на БЩУ перед взрывом... Колебания передавались и на трубопроводы циркуляционного контура, возбуждение колебаний трубопроводов могло сопровождаться разнообразными звуковыми эффектами. Кавитационный срыв подачи насоса – тоже не бесшумное явление. Так что шумо-вибрационное оформление финальной части испытаний выбега ТГ было обеспечено в том числе и работой ГЦН».
По мнению В.А. Винокурова, к.т.н., ВМИИ: «Сорвало 4 ЦНПК [Циркуляционные насосы первого контура] (из-за кавитации или из-за того, что они не получали достаточное электропитание от остановленного АТГ). Началось медленное увеличение мощности, по-видимому, за счет парового эффекта реактивности. В 01 час 23 минуты 40 секунд начальник смены, осмыслив ситуацию, дал команду на сброс аварийной защиты. По команде АЗ-5 все стержни пошли вниз, но через несколько секунд раздались удары и стержни остановились. Примерно в 01 час 24 мин. последовательно прогремели два взрыва».
Также заключительный доклад INSAG-7 фактически признает, что запаривание активной зоны и паровой коэффициент реактивности по крайней мере отчасти были причиной аварии:
«…ввиду пониженного уровня мощности реактора в это время недогрев теплоносителя [разница между температурой воды и температурой ее кипения, в данном контексте вода близка к точке кипения] на входе в активную зону был лишь незначительным и… мог оказаться вообще нулевым. Эти условия привели к началу кипения в нижней части активной зоны или вблизи нее. В существовавших тогда эксплуатационных условиях паровой коэффициент реактивности был весьма существенно положительным, а активная зона находилась в состоянии повышенной восприимчивости к увеличению положительной обратной связи по паровой реактивности в случае повышения мощности. Более того, при повышенном расходе теплоносителя уменьшился запас до кавитации циркуляционных насосов.
После отключения турбины работа запитанных от нее четырех насосов начала замедляться, поскольку скорость вращения турбины снижалась и падало напряжение связанного с ней генератора. Понижающийся расход через активную зону вызвал повышение паросодержания в активной зоне и обусловил появление первоначальной положительной обратной связи по реактивности, которая по крайней мере отчасти была причиной аварии».
По сути, сходная картина аварии была предложена в декабрь 1987 г. сотрудниками шведского Инспекционного управления по ядерной энергетике (цитировано по О. Новосельскому): «В соответствии с этой схемой паровые пузыри, которые образовались при кавитации ГЦН, поступают на вход ТК. Причиной их образования и длительного существования является низкий недогрев воды [близость температуры воды к точке кипения — прим. автора] на входе в насосы. При большом пустотном эффекте реактивности, которым обладал в то время реактор этот пар вызвал мощную вспышку реакции деления. Следствием этого локального скачка энерговыделения было разрушение множества ТК в нижней части. Причиной второго взрыва, как полагают авторы, было вытеснение паром воды из верхней части активной зоны. Т. е. опять сыграл большой положительный пустотный эффект. На временных интервалах в несколько секунд знак и величину эквивалентного быстрого мощностного эффекта реактивности почти целиком определяет паровой (пустотный) эффект. Остальные не успевают внести заметный вклад в реактивность.»
Согласно авторитетному мнению М. Федуленко (ИАЭ им. И.В. Курчатова) (в 1986 г. начальник лаборатории теплотехнических расчётов канальных реакторов, отд. 33 ИАЭ им. И.В. Курчатова):
«Появление пара в нижней и средней части рабочих каналов (для начала кипения большого роста мощности не требовалось, т. к. вода находилась практически при температуре насыщения) привело к быстрому и полному выталкиванию воды из технологических каналов и замещению ее паром (удельный объем пара примерно в 20 раз больше удельного объёма воды, т. е. нужно испарить одну двадцатую часть воды, чтобы вытолкнуть из канала всю воду). Произошел быстрый дополнительный (главный) скачок реактивности, который вызвал разгон реактора на мгновенных нейтронах…. Разгон мощности на мгновенных нейтронах в десятки, возможно, и сотню раз от номинала за первые 2–3 секунды после выталкивания воды из каналов «взорвал» твэлы нижней половины реактора… В момент быстрого роста паросодержания и выброса воды из каналов все главные циркуляционные насосы прекратили подачу воды вследствие резкого повышения гидравлического сопротивления активной зоны (по записям на самописцах осциллографов, которые были включены в период эксперимента с выбегом насосов). Раскалённая топливная «пыль» с паром… перегрела, в основном тепловым и гамма-излучением, и нагревом в момент роста мощности, циркониевые трубы технологических каналов до температур, при которых произошел их массовый разрыв. Именно в это время слышались шум, рокот и вибрация, которые приняли за первый взрыв в центральном зале. Вода и пар с перегретой топливной “пылью” разрушили кожух реактора и заполнили реакторное пространство. Искривились графитовые колонны. Разрушался и размывался горячий графит, температура которого к этому времени была порядка 350–400°С. В это время вероятно смятие труб каналов СУЗ внешним давлением и заклинивание стержней регулирования. Именно поэтому стержни СУЗ остановились все разом, войдя в активную зону примерно на 3 метра.