Самое удивительное из того, что о катастрофе в Чернобыле стоит знать, – причины её, как и точные обстоятельства произошедшего, неизвестны. И никогда известными не станут. Легко найти публикации, авторы которых утверждают иное, но правда – вот. Причём, в «удивительном», на самом деле, нет ничего странного. Ведь в данном случае обычного и даже обязательного во всех случаях техногенных катастроф расследования не проводилось. Расследование просто не было возможно. Ибо все материальные улики остались на территории недоступной, ввиду высокого уровня радиации. В настоящий момент они скрыты внутри саркофага. Узнать, что творилось на четвёртом энергоблоке, можно было только по рассказам свидетелей, расходящихся, как только в таких случаях и бывает, даже по вопросу числа прогремевших взрывов: один взрыв был или два?
Соответственно, о причинах катастрофы существовать могут только гипотезы, основанные больше на общих соображениях: что могло, а чего не могло быть. Но сами по себе они даже не слишком интересны. Предметом споров с самого начала стал вечный вопрос, кто виноват? Заключалась ли проблема в «человеческом факторе» – неправильных действиях персонала, – или же в недостатках конструкции реактора. Данный спор продолжился и в комментариях к опубликованной ранее статье о типах энергетических реакторов на медленных нейтронах, где упоминался и «чернобыльский» (а точнее, «советский») графито-водный реактор.
И спорить тут не о чем. Так как здесь нет никакого «или». Независимо от конкретного сценария, причиной катастрофы точно было сочетание человеческого фактора и недостатков конструкции реактора. Человеческий фактор отрицать нельзя, – другие-то такие реакторы работали и до сих пор работают без аварий. Но нельзя отрицать и наличие недостатков в конструкции реактора на лёгкой воде и графите. С любым другим бы метод не прокатил. Пустить вразнос «с пульта» можно только данный тип реактора.
Следовательно, о графит-водном реакторе. По сути он является дисгрейдом (такой вот парадокс) реактора наиболее примитивного типа – тяжеловодного. К нему относятся первые реакторы, сооружавшиеся ещё в 1943-44 годах в США и Германии. Только немцам не хватило графита. Там нужен химически чистый графит, – он замечательно замедляет, но почти не поглощает (если чистый) нейтроны. Таким же свойством обладает и тяжёлая вода, текущая по трубам через твердотельную активную зону и охлаждающая её.
...В целом, получается очень простое, – в смысле «низкотехнологичное» – устройство с массой дополнительных, сравнительно с реактором имеющим котёл, преимуществ. Главным образом, экономических. В частности, ТВС не контактируют с водой, а значит могут быть проще в изготовлении и служат дольше. Плюс, их можно менять не останавливая реактор. Недостатком является относительно низкая прочность, так что канальный реактор не годится в качестве транспортного… Но, не суть. Речь об энергетических реакторах.
Сама по себе тяжёлая вода стоит дорого. Если же заменить её обычной водой, возникает неприятный эффект. Вода продолжает работать, как замедлитель, – ещё и лучше тяжёлой, – но в канальном реакторе замедлять нейтроны не надо. С этим справляется графит. С другой стороны, обычная вода нейтроны поглощает… Внимательные читатели, кстати, отмечали, что разница с тяжёлой невелика, и что поглощает нейтроны не столько вода, сколько примеси в ней… Нейтроны, вообще-то, поглощают стержни специального поглотителя, регулирующие поток для удержания реакции под контролем… Разница же, хотя и невелика, но в определённых обстоятельствах оказывается решающей. Вклад в графито-водном реакторе теплоносителя (если это вода лёгкая) в поглощение нейтронов больше, чем в их замедление. И если реактор перегревается, а вода начинает кипеть, нейтронов поглощается меньше, и реакция разгоняется. Соответственно, больше тепла, больше пара, больше нейтронов, реакция разгоняется всё сильнее. Возникает положительная обратная связь. Положительная реактивность.
...Проблема, однако, в том, что речь о ситуации чисто гипотетической. Для того чтобы положительная реактивность возникла, реактор уже должен перегреться, а вода закипеть. Чего автоматическая аварийная защита, конечно же, не допустит. А если и вдруг, любая попытка реактора пойти вразнос будет пресечена автоматикой в зародыше. О проблеме положительной реактивности все знали изначально, её наличие учитывалось, и графито-водные реакторы считались вполне безопасными… Хотя… Мысль, что у реакторов всех прочих типов реактивность отрицательная (перегрев ведёт к затуханию реакции), должна была бы немного напрягать.
...И, собственно, что известно об обстоятельствах катастрофы. На энергоблоке проводился плановый и не первый уже в такой постановке эксперимент по запитыванию охлаждающих реактор насосов непосредственно от турбины самого реактора. Что, с одной стороны соблазнительно (реактор становится независим от внешних источников энергии, после остановки может охлаждать себя сам, и как на Фукусиме не получится), но с другой – не практикуется. Ненадёжно. Энергия потребляемая насосами в разные моменты может колебаться в широких пределах, турбина же с падением мощности реактора даёт энергии меньше.
Для проведения эксперимента аварийная защита была отключена. Это нельзя сделать с одного пульта, только с разных в разных зданиях, но тут всё согласовано было… Мощность реактора на всякий случай понизили. Но потом началась какая-то административная ерунда. Ещё три часа эксперимент не начинался, а реактор продолжал давать киловатты в сеть, где с киловаттами возникли какие-то затруднения. При этом эксперимент не был отменён, и АЗ не включали.
Когда, наконец, глухой ночью потребление упало, и была дана отмашка экспериментировать, стал «падать» и сам реактор, «отравившийся» ксеноном. Инертный газ ксенон (135 изотоп со временем жизни 9 часов) образуется при распаде урана. И очень хорошо поглощает нейтроны. Но при этом сам ксенон расходуется – «горит». Так что, в норме присутствие ксенона не сказывается. Если же мощность реактора снизить, нейтронов становится меньше, и скопившийся ксенон начинает душить реакцию.
...С ксеноном операторы АЭС боролись ещё некоторое время. В какой-то момент газ даже победил, – цепная реакция прекратилась и нейтронный поток упал до нуля. На этом, вероятно, стоило бы остановиться, – прекратить эксперимент и сутки подождать, пока ксенон не распадётся сам собой… Но тут начинаются расхождения в версиях. В рамках одной из них ничего отменять не стали, а просто в решимости запустить реактор любой ценой полностью извлекли стержни поглотителя. В рамках другой, всё в точности также, но извлекли не «просто» и не в «решимости», а в качестве последней, отчаянной попытки вернуть ситуацию под контроль и предотвратить катастрофу.
Для эксперимента два насоса из четырёх были подключены прямо к турбине. И они, соответственно, не работали, – поскольку остановился и сам реактор. Что было с двумя оставшимися – показания расходятся. По идее, они должны были работать. Но реактор, почему-то, перегревался, хотя для предотвращения этого и на полной мощности требовался только один исправный насос. Возможно, – следствие, однако, этого не доказало, – что и здесь произошла какая-то организационная непонятка, оставшиеся насосы также (почему-то, кем-то) были остановлены, и в момент катастрофы реактор вообще не охлаждался.
Начиная с определённого момента события развивались слишком быстро. Вода стала выкипать (что было бы странно при работе реактора в десятую часть накала и наличии хоть какого-то охлаждения). Проявилась положительная реактивность. Мощность скакнула… И извлечённые было стержни поглотителя обратно в пазы уже не вошли.
Реактор начал плавиться раньше, чем оператор успел среагировать.