26 апреля 1986 года на Чернобыльской атомной электростанции имени В.И. Ленина произошла крупнейшая в истории техногенная катастрофа в истории. Взрыв 4-го энергоблока привел к выбросу радиации, последствия которой ощущаются до сих пор. Но что именно пошло не так? Разберем причины катастрофы, которые превратили плановое испытание в глобальную трагедию.
Первая причина - спешка и недоработки при строительстве
Строительство закончилось раньше положенного срока, следовательно из-за спешки были допущены ошибки в строительстве. Чтобы подписать соответствующий документ о завершении строительных работ нужно было провести все необходимые испытания успешно. У них (Брюханова, Фомина и Дятлова) не было завершено одно.
Суть испытания, что в случае отключения электроэнергии из-за нападения или других причин, в активной зоне реактора вырабатывается тепло, группы насосов отвечают за бесперебойную подачи воды для охлаждения активной зоны. Из-за нагрева вода превращается в пар, а он раскручивает турбину и вырабатывается электроэнергия. Если нет электричества на АЭС (атомной электростанции), то насосы не могут подавать воду в активную зону, без воды начинается перегрев и расплавления топлива.
Решение данной проблемы три резервных дизельных генератора. Проблема решена? Нет! Генераторам нужно около минуты на раскрутку и подачу энергии, требуемой насосам для предотвращения расплавления в реакторе, но к тому времени будет уже слишком поздно. В случае отключения электричества турбине нужно время, чтобы остановиться. Что если вырабатываемую электроэнергию направить на насосы, чтобы перекрыть этот минутный промежуток до включения резервных генераторов.
Для проверки этой теории реактор переводится в режим уменьшенной выработки 700 МВт, чтобы с имитировать обесточивание. Затем турбины отключают и пока они останавливаются, производят замер выходной мощности, чтобы определить хватит ли ее для насосов. Первая попытка – провалилась. Вторая попытка – провалилась. Третья попытка – провалилась. Четвертая состоялась 26 апреля 1986 года.
Вторая причина - перенос испытания
Испытание было запланировано 25 апреля 1986 года, в два часа дня мощность реактора была снижена с 3200 МВт до 1600 МВт. Состояние было стабильным, реактор был готов к последующему понижению до 700 МВт. Но перед испытанием на станцию позвонили киевские специалисты отвечающие за электросеть и заявили что дальнейшее понижение доступно ближе к полуночи. Это был первый критический момент. Компетентное руководство настояло бы на отмене испытания. Но Брюханов, Фомин и Дятлов решили продолжить. Перенос времени создал две проблемы.
Одну научную, а вторую человеческую. В полночь произошла пересменка. Ночная смена не была готова к проведению испытания и даже не знала о нем. Им дали инструкцию прошлого раза, где многие пункты были вычеркнуты. Представьте Гагарина, что ему рассказали о полете в космос только на стартовой площадке, дали список инструкций, которые он видит впервые, а в списке есть вычеркнутые пункты. Именно это происходило в блочном щите управления четвертого энергоблока. Леониду Топтунову сотруднику ответственному в ту ночь за управление и стабилизацию реактора было 25 лет, он проработал в этой должности четыре месяца. Вот такую человеческую проблему породила отсрочка.
Но внутри активной зоны реактора в промежутках между атомами формировалось нечто гораздо более опасное – яд. Чтобы понять, что произошло в Чернобыле не нужно быть физиком-ядерщиком. Главное знать, что внутри ядерного реактора происходят два процесса.
Реактивность, которая генерирует энергию либо повышается либо понижается. Задача операторов поддерживать равновесие. Во время расщепления уранового топлива и столкновения атомов урана реактивность повышается, но если не сбалансировать реактивность она так и будет повышаться. Поэтому используются стержни управления, которые сделаны из бора, они снижают реактивность, действуя как тормоза в автомобиле. Но нужно учесть и третий фактор – вода. Холодная вода забирает тепло из системы, затем она преобразуется в пар или в так называемую пустоту. У реактора РБМК-1000, который использовался на ЧАЭС (Чернобыльской атомной электростанции) имеется так называемый положительный паровой коэффициент. Что это означает? Это означает, что чем больше пара в системе, тем выше реактивность, следовательно больше тепла, а отсюда и больше пара. А значит складывается ощущение, что это порочный круг. И так оно и было бы если не отрицательный температурный коэффициент. Когда ядерное топливо нагревается оно становится менее реактивным.
Поэтому топливо повышает реактивность, а стержни и вода уменьшают, пар повышает, а рост температуры уменьшает. Это бесконечный танец, который снабжает города электричеством, обходясь без дыма и огня. И он прекрасен, когда все в порядке.
Третья причина - ксеноновое отравление и потеря контроля
Во время расщепления урана и высвобождении энергии, возникает новый элемент – ксенон, который понижает реактивность. Это тот самый яд. Когда активная зона работает на максимуме, ксенон сгорает, не вызывая никаких проблем, но из-за отсрочки четвертый реактор в течении десяти часов работал на половинной нагрузке, ксенон не сгорел. Он стал накапливаться, отравляя активную зону.
Мы начали терять равновесие. Время 0:28 мощность реактора стали уменьшать и менее чем через полчаса он взорвется. И я не виню вас, что вы не можете понять, как взорвался заглушенный реактор. В конце концов вы же не работаете в блочном щите управления атомной электростанции, но как выяснилось, человек работавший там, тоже этого не понимал. Акимов пытался препятствовать Дятлову, но Дятлов пригрозил ему увольнением и тем, что Акимов после вообще нигде не сможет работать. Мощность ректора почти полностью упала. Дятлов отдает приказ повысить мощность, несмотря на ксеноновую яму. Акимов просит записать Дятлова свой приказ, но Дятлов швырнул папку в сторону.
Время 0:38 реактор почти заглушен, операторы идут по тропе ведущей к катастрофе. Обратной дороги уже нет. Они еще не знают, но жребий уже брошен. При мощности 30 МВт продолжается образование ксенона, но он не сгорает. Реактор заполнен ядом, хуже того реактор не достаточно нагрет, чтобы производить достаточно пара. Единственный способ безопасно повысить мощность в таком состоянии – делать это очень-очень медленно в течение 24 часов. Но Дятлов требует повысить немедля. Акимову и Топтунову не остается ничего кроме как начать выводить стержни, сразу десятками. Наполовину, на три четверти, но мощность не повышается, они выводят их до конца.
Четвертая причина - роковые решения персонала
В четвертом реакторе было 211 стержней управления, Акимов и Топтунов полностью вывели 205. Напоминаю, что стержни это тормоза автомобиля. Из 211 стержней в реакторе остаются только 6. Что же до топлива, оно остыло, поэтому отрицательный температурный коэффициент больше не уравновешивает реактивность. Но при этом ксеноновое отравление настолько сильное, что им удается поднять мощность только для 200 МВт. Стержни выведены, аварийная система отключена, единственное что удерживает реактор в узде – вода и ксенон.
В час ночи испытание вот-вот начнется. Перед ними была нерешаемая проблема мощность слишком мала (200 МВт, когда минимум должна быть 700 МВт), воды слишком много. Испытание провалено, результаты были бесполезны, но Дятлову все равно. Он хотел заявить об успешном окончании испытания. 1:22 до взрыва менее двух минут. Инженер-механик Ювченко сидит в своем кабинете. Перевозченко начальник смены реакторного цеха в узле развески свежего топлива, высоко над стальной 1000 тонной оболочкой реактора. Операторы Дегтеренко и Ходемчук в насосной. Никого из них об испытании не предупредили. Никто не знает что вот-вот произойдет.
В 1:22 и 30 секунд Топтунов видит распечатку на вычислительной системе «Скала». В связи с отсутствием достаточного числа стержней вычислительная система рекомендует заглушить реактор. 1:23 и 4 секунды каждое их решение оттягивало реактор словно снаряд на рогатке дальше чем когда либо.
Мы вплотную подобрались к катастрофе
И вот началось испытание, насосы выключены. Они перестали качать воду через реактор. Реакторное топливо не сбалансировано охладителем (водой) и стержнями управления. Равновесие смещается в противоположном направлении (в сторону реактора). В ту же секунду реактивность возрастает, внутри активной зоны оставшаяся вода быстро превращается в пар, создается пустота, свежая вода не поступает. Пар увеличивает реактивность, увеличивает нагрев, увеличивает парообразование. Оставшийся ксенон распадается. Мощность повышается и остановить рост уже нечем 1:23 и 35 секунд.
Во всех блочных щитах управления всех реакторах мира есть кнопка с единственной функцией – остановить весь процесс и немедленно прекратить реакцию. В советских реакторах эта кнопка АЗ-5. После ее нажатия все стержни вдвигаются одновременно и реакция прекращается.
В системе отключения был фатальный просчет. В 1:23 40 секунд Акимов нажимает АЗ-5. Полностью выдвинутые стержни начинают возвращаться в активную зону. Они сделаны из бора, который уменьшает реактивность, но только концы стержней изготовлены из графита, который ускоряет реактивность. Почему так? Потому что Советский Союз единственная страна строющая реакторы РБМК-1000. Потому что так дешевле. Первым в активную зону входит графитовый вытеснитель стержня в этот момент и без того возрастающая реактивность в активной зоне резко подскакивает, все молекулы жидкой воды немедля превращаются в пар, который расширяется и повреждает каналы стержней. Стержни управления не могут двигаться дальше, графитовые вытеснители остаются на месте бесконечно ускоряя реакцию. Четвертый реактор становится ядерной бомбой. 1:23 42 секунды Перевозченко смотрит на огромную стальную крышку реактора и видит невероятное. Кубики технологических каналов весом в 350 кг начинают подпрыгивать. Он бежит предупредить об этом. Но остановить грядущее уже не в силах. 1:23 44 секунды пар разрушает еще больше топливных каналов, мы не знаем насколько сильно подскочила мощность – знаем лишь последнюю величину.
Четвертый реактор рассчитанный на 3200 МВт перевалил за 33000 МВт. Давление внутри активной зоны уже невозможно удержать. И наконец мы подошли к 1:23 46 секундам – взрыв. Крышку реактора мгновенно сорвало, внутрь устремился кислород, он смешался с водородом и сверх горячим графитом. Цель катастрофы подошла к концу. Никто в блочном щите управления не знал, что кнопка выключения послужит детонатором. Они не знали, потому что от них это скрыли. 16 реакторов такого же типа были еще в Советском Союзе, а 3 возле взорвавшегося.
Немного интересных фактов
После данной аварии правительством была создана специальная комиссия по ликвидации последствий Чернобыльской аварии. В нее входили: Б.Е. Щербина (председатель), В.А. Легасов, А.И. Майорец и Е.И. Воробьёв. Также в состав комиссии входили представители различных министерств и ведомств, включая Средмаш, Минэнерго и Минздрав. Были и обычные люди, которые устраняли последствия. Всех их назвали ликвидаторами.
Легасов В.А. пытался убедить правительство на перестройку и повышение безопасности реакторов данного типа. Биография Легасова очень интересна, ведь он один из первых и великих ликвидаторов. Легасов покончил с собой в возрасте 51 года 26 апреля 1988 года. До этого он пытался два раза покончить с собой. Аудиокассеты с воспоминаниями распространялись по всему Советскому научному сообществу. Из-за его самоубийства их было невозможно игнорировать. В результате его смерти государство наконец-то признало конструктивные недостатки реакторов РБМК-1000. Реакторы были модернизированы, чтобы катастрофа наподобие Чернобыльской не повторилась. Борис Щербина еще один участник специальной комиссии по ликвидации последствий Чернобыльской аварии умер 22 августа 1990 года. Через четыре года и четыре месяца после того, как его отправили в Чернобыль.
Главные виновники из персонала станции Виктор Брюханов, Анатолий Дятлов, Николай Фомин получили десять лет колонии. После освобождения Николай Фомин вернулся к работе на Калининскую атомную станцию. Анатолий Дятлов умер от заболевания связанной с радиацией в 1995 году.
Тело Валерия Ходемчука так и не нашли. Он навечно захоронен под реактором №4. После аварии наблюдался резкий скачок онкологических заболеваний на территории Советского Союза.