Чем засыпали чернобыльский реактор
Додумались Раскрыта настоящая причина чернобыльской катастрофы
Авария на Чернобыльской АЭС произошла 26 апреля 1986 года. Катастрофа поставила под угрозу развитие ядерной энергетики во всем мире. Вокруг станции была создана 30-километровая зона отчуждения. Радиоактивные осадки выпадали даже в Ленинградской области, а изотопы цезия обнаруживали в повышенных концентрациях в лишайнике и мясе оленей в арктических областях России.
Кипящий ад
В тепловых ядерных реакторах быстрые нейтроны не годятся для возбуждения тяжелых атомов, поэтому их кинетическую энергию уменьшают с помощью замедлителя. Медленные нейтроны, именуемые тепловыми, с большей вероятностью вызывают распад атомов урана-235, используемого в качестве топлива. В таких случаях говорят о высоком сечении взаимодействия ядер урана с нейтронами. Сами тепловые нейтроны называются так, поскольку находятся в термодинамическом равновесии с окружающей средой.
РБМК — одноконтурный реактор. В качестве теплоносителя используется вода, которая частично превращается в пар. Пароводяная смесь поступает в сепараторы, где пар отделяется от воды и направляется на турбогенераторы. Отработанный пар конденсируется и вновь поступает в реактор.
Крышка реактора РБМК
В конструкции РБМК имелся недостаток, сыгравший роковую роль в катастрофе на Чернобыльской АЭС. Дело в том, что расстояние между каналами было слишком большим и слишком много быстрых нейтронов тормозилось графитом, превращаясь в тепловые нейтроны. Они хорошо поглощаются водой, но там постоянно образуются пузырьки пара, что снижает абсорбционные характеристики теплоносителя. В результате повышается реактивность, вода еще сильнее нагревается. То есть РБМК отличается достаточно высоким паровым коэффициентом реактивности, что осложняет контроль за протеканием ядерной реакции. Реактор должен оснащаться дополнительными системами безопасности, работать на нем должен только высококвалифицированный персонал.
Наломали дров
25 апреля 1986 года на Чернобыльской АЭС была запланирована остановка четвертого энергоблока для планового ремонта и проведения эксперимента. Специалисты научно-исследовательского института «Гидропроект» предложили способ аварийного электроснабжения насосов станции за счет кинетической энергии вращающегося по инерции турбогенератора. Это позволило бы даже при отключении электричества поддерживать циркуляцию теплоносителя в контуре до тех пор, пока не включится резервное питание.
Согласно плану, эксперимент должен был начаться, когда тепловая мощность реактора снизится до 700 мегаватт. Мощность успели понизить на 50 процентов (1600 мегаватт), и процесс остановки реактора был отложен примерно на девять часов по запросу из Киева. Как только снижение мощности возобновилось, она неожиданно упала почти до нуля из-за ошибочных действий персонала АЭС и ксенонового отравления реактора — накопления изотопа ксенона-135, снижающего реактивность. Чтобы справиться с внезапной проблемой, из РБМК были извлечены аварийные стержни, поглощающие нейтроны, однако мощность не поднялась выше 200 мегаватт. Несмотря на нестабильную работу реактора, в 01:23:04 начался эксперимент.
Схема реактора ЧАЭС
Ввод дополнительных насосов усилил нагрузку на выбегающий турбогенератор, что снизило объемы воды, поступающей в активную зону реактора. Вместе с высоким паровым коэффициентом реактивности это быстро увеличило мощность реактора. Попытка внедрения поглощающих стержней из-за их неудачной конструкции лишь усугубила ситуацию. Всего лишь через 43 секунды после начала эксперимента реактор разрушился в результате одного-двух мощных взрывов.
Концы в воду
Очевидцы утверждают, что четвертый энергоблок АЭС был разрушен двумя взрывами: второй, самый мощный, случился через несколько секунд после первого. Считается, что аварийная ситуация возникла из-за разрыва труб в системе охлаждения, вызванного быстрым испарением воды. Вода или пар вступили в реакцию с цирконием в тепловыделяющих элементах, что привело к образованию большого количества водорода и его взрыву.
Шведские ученые полагают, что к взрывам, один из которых был ядерным, привели два различных механизма. Во-первых, высокий паровой коэффициент реактивности способствовал увеличению объема перегретого пара внутри реактора. В результате реактор лопнул, и его 2000-тонная верхняя крышка взлетела на несколько десятков метров. Поскольку к ней были прикреплены тепловыделяющие элементы, возникла первичная утечка ядерного топлива.
Разрушенный 4-й энергоблок ЧАЭС
Шведские ученые рассчитали, сколько ксенона образовалось в реакторе до взрыва, во время взрыва, и как менялись соотношения радиоактивных изотопов вплоть до их выпадения в Череповце. Оказалось, что наблюдавшееся на заводе соотношение реактивностей могло возникнуть в случае ядерного взрыва мощностью 75 тонн в тротиловом эквиваленте. Согласно анализу метеорологических условий на период 25 апреля — 5 мая 1986 года, изотопы ксенона поднялись на высоту до трех километров, что предотвратило его смешение с тем ксеноном, который образовался в реакторе еще до аварии.
Смертельный эксперимент. Хронология катастрофы на Чернобыльской АЭС
Вследствие этого события произошло большое количество смертей уже в ближайшую неделю после аварии. Город Чернобыль стал опустошенной и дикой территорией, на которую люди не вернутся ближайшие 30 лет.
Что именно произошло в ту ужасную ночь?
Данная катастрофа имеет далеко не самую простую и честную историю, которую мы привыкли слышать. Долгие годы после происшествия, значимые факты будут активно скрываться властями страны. Придет время, когда правда всплывет в один момент. Неизвестные факты, будут поражать, и ужасать нас от действий инженеров, экспериментаторов и правительства.
Статья, которую мы подготовили для вас – сможет помочь узнать четкие поминутные действия на ЧАЭС. Подобранная информация из проверенных источников, ответит на вопросы:
Про такие мировые события и мировых героев обязан знать каждый. Ведь люди рисковали своей жизнью, умирали ради спасения нашего с вами будущего. Мы можем отблагодарить их памятью и знанием о происшествии.
Мощность ЧАЭС
В ту ночь на станции было 4 рабочих реактора. Всего учитывалась постройка еще 2 энергоблоков. Пятый был закончен на 80%, а под 6 реактор вырыт котлован. Они носили названия реакторы большой мощности канального типа. В обычном рабочем состоянии электронная мощность каждого блока составляла 1000 МВт, а тепловая 3200 МВт.
Общая мощность имела 12800 МВт теплового показателя и 4000 МВт – электрического.
Как изменилась мощность к моменту катастрофы?
Испытание носило характер проверочного режима «выбега ротора турбогенератора». Ротор – это часть, которая вращается в двигателе. Эксперимент был нацелен на проверку выбега кинетической энергии, которая имела запасы во вращающемся роторе. Она обеспечивала питание насосов, и снабжение электроэнергией всю станцую. Но изначально, такой режим не внедрялся в работу атомной электростанции, и об этом знали все. Дятлов не побоялся совершить повторный эксперимент, зная, что в 1982 году он закончился менее опасным разрушением. А в 1983-1985 испытания заканчивались неудачами.
Задумка азартного инженера была в том, чтобы максимально понизить мощность ЧАЭС. Все должно было пройти на 700-1000 МВт тепловых (это 22-33% от общего заряда). За сутки до взрыва, от Дятлова вышло распоряжение понизить мощность до 50%, и выключить систему охлаждения реакторов. Если выключение охлаждения – было запланированной процедурой, то понижение мощности, ниже чем 700 МВт – КиевЭнерго категорически запретил выполнять.
Причины чернобыльской катастрофы
Самое ужасное после взрыва 26 апреля, стало только то, как власть скрывала событие в первые дни. Людей, которых стала покорять лучевая болезнь, не ставили в известность, что с ними происходит. Врачей, к которым привозили большое количество обгоревших людей, не осведомили, что они имеют дело с атомными реакциями. Пожарники, тушившие пожар на ЧАЭС, так же не знали, что по всей территории атомной станции раскидан графит. Они тушили масштабный пожар, но не атомный.
Вследствие проведенных расследований, было установлено несколько весомых причин. Считается, что из-за них атомный реактор вышел из-под контроля.
Так же, эксперты выявили два технологических нарушения в постройке реактора.
1.Положительная связь между реактивностью и мощностью – не допускается в работе атомного реактора по правилам безопасности ядерной системы. А реакция возникла в период эксплуатации сооружения.
2.Сильный концевой эффект. Он допустим при эксплуатации ядерного реактора, но до определенной мерки. С 4 реактором концевой эффект превысил допустимые показатели.
Более того, многими источниками приведены факты, что в ту роковую смену остались далеко не самые опытные инженеры. Молодые ребята, проработавшие 2-4 месяца на станции, были допущены к серьезному и опасному испытанию. Разве это можно считать нормальным и обдуманным поступком руководства? – нет.
Самая популярная версия катастрофы на чернобыльской АЭС:
В период аварии был сильный перегрев ядерного топлива. Произошло разрушение элементов, которые выделяют тепло в нижней части активной зоны реактора. После, стали рушиться защитные оболочки и пар вышел в реактивное пространство, имея слишком большую дозу. Соответственно давление резко возросло и это привело к взрыву. Все было нарушено, а зоны реактора обезвожены.
Тут возникают вопросы:
Это все из-за возрастания реактивности внутри системы? Или, из-за нажатия кнопки А3-5, которая вызывает автоматическое аварийное включение? Было ли ее нажатие вообще?
Чернобыль хроника катастрофы
Узнав основные события и причины, которые привели европейские страны в ужас, перейдем к самым интересующим моментам. Хронология событий чернобыльской аварии, является очень интересной темой.
Многие следователи, эксперты и даже участники составили поминутное стечение обстоятельств и описание моментов того дня и ночи. Найти подобную информацию можно практически везде. Но далеко не все источники предоставят реальные и аргументированные факты. У нас вы сможете их пронаблюдать, изучив материал до конца.
Сейчас мы ознакомим вас с поминутными действиями. Их значимостью и видимостью на уровне космоса. Обговорим детали поведения инженеров и персонала станции. Расскажем о принятых решениях и сказанных фразах.
Герои того дня
Каждый, кто знает про это событие – должен быть очень благодарен всем ликвидаторам, военным, врачам, пожарникам. Именно они спасли наше будущее более 30 лет назад. Мы не вправе забывать про их героические поступки.
Особенно хочется выделить людей, которые проявили храбрость и благородство. Молодые парни добровольцы, работающие на ЧАЭС, сами вызвались на опасную процедуру. Зная, что на 90% они могут умереть, не побоялись спуститься внутрь реактора, и открыть клапаны бассейна для поступления воды в реактор.
На момент 2020 года в Припяти проводятся экскурсии. Город планируется возвращать к жизни, но когда это случится – неизвестно.
Помните и чтите память погибших героев!
Станьте членом КЛАНА и каждый вторник вы будете получать свежий номер «Аргументы Недели», со скидкой более чем 70%, вместе с эксклюзивными материалами, не вошедшими в полосы газеты. Получите премиум доступ к библиотеке интереснейших и популярных книг, а также архиву более чем 700 вышедших номеров БЕСПЛАТНО. В дополнение у вас появится возможность целый год пользоваться бесплатными юридическими консультациями наших экспертов.
Как ликвидаторы боролись с распространением радиации в Чернобыле
В 1986 году произошла одна из самых страшных катастроф в истории мира. В городе Припять взорвался 4 блок Чернобыльской АЭС. После этого человечество до сих пор переживает, и будет еще долго переживать последствия аварии. В этой статье мы расскажем, как солдаты очищали крышу Чернобыльского реактора, и не давали радиации распространиться далее. Это было очень серьезное испытание, и военные получили большую дозу облучения. Но они смогли спасти не только свою родину, но и весь мир.
Воздействие радиации на животный мир и фауну
Радиация пагубно воздействует на все живое, вызывая различные мутации, и приводит к проблемам с репродуктивной функцией. Возле реактора наблюдается чрезвычайное загрязнение. К примеру, у животных появляются белые пятна, их части тела деформируются, у них появляются различные опухоли. Большинство птиц, особенно ласточки, не доживают даже до следующей весны. Все эти проблемы напрямую связаны с высоким уровнем радиационного фона. Он негативно действует на весь животный мир. Популяция большинства видов снижается. Даже таких, как кузнечики, бабочки, пчелы.
Но так утверждают одни ученые, а по подсчетам других, подобные результаты вызывают споры. Некоторые специалисты утверждают, что животный мир вокруг реактора адаптировался к негативным воздействиям радиации и неплохо развивается. Даже стремительнее, чем до аварии. Крупные млекопитающие смогли приспособиться и успешно размножаются.
Как очищали Чернобыль и Чернобыльскую зону от радиации
После того, как произошла авария, специалисты определили инженерные задачи. Реактор являлся самым главным объектом, представляющим угрозу. Если бы основание проплавилось, то радиация поступила бы в грунтовые воды, после чего она бы просочилась в реку. Реактор с вертолетов засыпали свинцом, а после в планах было построение «Саркофага» над ним, что впоследствии и было реализовано. Но вес укрытия мог повредить его, поэтому было решено под 4 блоком создать тоннель, длина которого составила 136 метров. Дальше подвели необходимую технику и начались работы по созданию огромной подземной полости.
Там прокладывалась арматура, устанавливались различные датчики и трубы, охлаждающие систему. После чего все это было залито огромным слоем бетона. Между атомной станцией и речкой Припять вкопали бетонную стену, длиной 3 километра. Это не дало попасть выбросам, осевшим в почве, в реку.
Подавление дождей
С мая 1986 года непосредственно по декабрь месяц до того, как наступили серьезные морозы, над ЧАЭС подавляли дождевые облака. Ликвидаторы катастрофы старались сделать все, чтобы над многокилометровой зоной аварии не выпадали осадки. Все дело в том, что с дождями радиация расплылась бы и поступила в речку. Но все же дожди, проходившие не в зоне отчуждения, смогли нанести довольно большой вред не только в Чернобыльской зоне, но и в Белоруссии и Скандинавии.
Как чистили ЧАЭС
На ЧАЭС были отправлены бетононасосы из Китая, вынос которых 62 метра. Они применяются для постройки небоскребов. В данном случае они требовались для строительства укрытия над зоной расположения ядерного реактора. После того, как на нем произошел пожар, и он взорвался, радиоактивная пыль осела на всех зданиях Чернобыльской атомной станции. Также на здания попало большое количество различных обломков реактора.
Для ликвидаторов катастрофы радиация от них была смертельной. Ее дозы превышали все допустимые нормы, даже несмотря на то, что люди чистили ЧАЭС в короткие промежутки времени. Ликвидаторы постоянно менялись. Часть людей умерли впоследствии от лучевой болезни. Для очистки поверхности зданий также применялась и робототехника. Погрузчики-манипуляторы компании Forestry, а также краны МГ-3. Несмотря на это, все равно работы по ликвидации аварии проводили люди. Они проявили смелость, и благодаря им получилось спасти нас от возможной еще более ужасающей катастрофы.
Хоть благодаря очистке построек на ЧАЭС дозы радиации удалось снизить, ветер все равно разносил вредные элементы. После этого специалисты начали применять покрытия из полимера. Их напыляли на опасные участки из вертолетов. Также для этого применяли пожарные машины и авторазливочные станции. Планировалось, что полимерные покрытия не позволят ветру переносить радиационные частицы.
На этапах работ, которые ликвидаторы проводили позже, они начали нейтрализовывать загрязненные растения. В зоне ЧАЭС были спилены и захоронены все деревья, после чего были посажены новые. Таким образом, разнос ветром загрязненной пыли снизился.
Как происходила очистка крыши 4-го энергоблока
Ликвидаторы последствий пожара и взрыва 4-го энергоблока работали в своей одежде, а защитой у них были пластины из свинца по 2-4 мм. Также они использовали респираторы и фартуки из резины. Люди трудились в самых опасных зонах всего по 40 секунд. Они успевали сделать только 2 черпка лопатой. Для очистки крыши им приходилось постоянно меняться. В этом участвовали сотни людей, но их организм все равно получал огромный вред. Не получалось задействовать роботов так, как на территории ЧАЭС, ведь из-за того, что уровень радиации был слишком высоким, они постоянно ломались.
Участники уборки крыши могли подняться на нее только один раз. После этого они получали такое облучение, которое человек способен получить за всю жизнь. Как известно, множество людей погибло в сильных муках.
Эффект просушки: что происходит с радиоактивной лавой под реактором в Чернобыле
Четвертый энергоблок Чернобыльской АЭС, взорвавшийся больше 35 лет назад, сегодня укрыт уже двумя саркофагами: объектом «Укрытие», который строили еще первые ликвидаторы, и Новым безопасным конфайнментом (НБК), достроенным три года назад. Что происходит с остатками ядерного топлива в руинах реактора мы можем судить только по данным с датчиков радиации. В начале мая журнал Science опубликовал заметку о том, что в четвертом реакторном зале ЧАЭС вновь активизировались реакции распада. Через неделю Институт проблем безопасности атомных электростанций НАН Украины подтвердил, что в одном из подреакторных помещений четвертого реактора ЧАЭС «наблюдается рост плотности потока нейтронов», но тот «не превышает установленных пределов безопасности». Что происходит?
Konung yaropolk / wikimedia commons / CC BY-SA 4.0
Science приводит слова сотрудников украинского Института проблем безопасности АЭС, Анатолия Дорошенко и Максима Савельева, о том, что поток нейтронов в остатках реактора медленно растет и нельзя исключить «риск инцидентов». Эти их слова отчасти повторяют выводы публикации в журнале «Вопросы атомной науки и техники» 2020 года, один из авторов которой как раз Дорошенко.
Действительно, несколько измерительных приборов системы контроля ядерной безопасности, установленной в объекте «Укрытие» (так официально называется саркофаг) показывают, что с 2016 по 2019 год плотность нейтронного потока увеличилась — в самом значительном случае на 60 процентов.
Откуда взялись нейтроны в давно «остывшем» месте катастрофы и почему они так важны?
Нейтроны вызывают деление ядер урана-235 или плутония-239 (которые поэтому называются делящимися материалами), при этом распад ядер сопровождается выходом новых нейтронов и в случае правильной геометрии материалов выстраивается самоподдерживающаяся цепочка реакций. Это можно увидеть в ядерном взрыве или работе атомного реактора, и самопроизвольная авария с образованием цепной реакции весьма опасна.
В ходе развития аварии на 4 блоке Чернобыльской АЭС чуть меньше половины загруженного в реактор топлива (80-90 из 200 тонн) осталась в здании в виде лаваподобных топливосодержащих материалов (ЛТСМ, подробнее об этом читайте в материале «Китайский синдром Чернобыля»). Уран, плутоний, америций и нептуний в этой застывшей лаве продолжают распадаться, порождая в некоторых вариантах распада нейтроны.
В конце 90-х общее количество нейтронов в «Укрытии» оценивалось величиной примерно 10 штук в секунду, что примерно в триллион раз меньше, чем поток нейтронов в работающем гигаваттном реакторе. За счет распада радиоактивных веществ мы должны были бы наблюдать постепенное снижение нейтронного потока, однако измерения кое-где показывают, что происходит не совсем это.
Отмеченный рост наблюдается в детекторах, установленных в скважинах, пробуренных в завалах и бетонных наплывах вокруг помещения 305/2, которое до аварии находилось прямо под реактором.
«Опыт Чернобыля», 2012
После аварии это помещение оказалось недоступным. И радиационные (те, что связаны с опасностью облучения), и ядерные (те, что связаны с риском возникновения самоподдерживающийся цепной реакции) измерения по нему косвенные. Дорошенко и соавторы в своей статье акцентируют внимание на том, что детекторы, расположенные возле помещения 305/2, где осталось самое большое скопление топливных масс, слишком сильно экранированы от него бетоном и завалами. В итоге получается, что нейтронный «шум» от других ЛТСМ забивает самый важный источник, поэтому точность данных по росту не очень велика в плане привязки замеченного роста потока к конкретному скоплению материалов.
Расположение ЛТСМ (красное) в остатках помещения 305 ⁄2 и 3 скважны, в которых установлены детекторы нейтронов, показывающие рост потока
«Опыт Чернобыля», 2012
Что там происходит
Атомный реактор, прежде всего, представляет из себя устройство для размножения нейтронов, с помощью которых идет извлечение ядерной энергии деления. Размножение достигается организацией такой геометрии из делящегося материала и замедлителя, при котором количество нейтронов возрастает после каждого акта деления, образуя самоподдерживающуюся цепную реакцию. Если же часть из нейтронов из нового поколения поглощать или давать им утекать из активной зоны таким образом, что количество их будет постоянным, то и мощность будет поддерживаться на одном и том же уровне.
Организовать такое непросто, и для ЛТСМ в «Укрытии» расчеты показывают, что для запуска ускоряющейся цепной реакции необходимо было бы уменьшить поглощение нейтронов «нейтральными» материалами и их утечку за пределы застывшего расплава как минимум в 2,5 раза. Самостоятельно такие изменения в самой керамике происходить не могут, но в ней есть поры и трещины, так что кое-что меняться может.
Основную роль в изменениях тут играет вода, которой в руинах четвертого энергоблока еще со времен аварии скопилось немало. После сооружения «Укрытия» оказалось, что дождевая и талая вода продолжает поступать внутрь, но к началу 1990 года установился некоторый баланс водного режима. Изменения нейтронной активности в помещениях под саркофагом, как пишут ученые в той же самой статье, были сезонными: сухие периоды сопровождались ростом плотности потока нейтронов, влажные наоборот.
Динамика плотности потока нейтронов в зоне проплавления ОП юго-восточной части помещения 305 ⁄2 за идентичные периоды 2014-2015 и 2016-2017 годов
Е. Д. Высотский и др. / ВИП, 2018
Эта ситуация изменилась, когда поверх «Укрытия» возвели в середине 2010-х Новый безопасный конфайнмент — поступление воды в остатки энергоблока резко сократилось.
Из вышеупомянутой публикации по нейтронной физике ЛТСМ также следует, что существует точка «оптимального увлажнения», при которой нарастание количества нейтронов в каждом поколении достигает максимума. Соответственно, при высыхании залитых водой ЛТСМ нейтронный поток будет сначала увеличиваться и только после прохождения «оптимального увлажнения» начнет сокращаться — это, возможно, мы и видим сейчас.
Это происходит потому, что вода является одновременно сильным замедлителем и сильным поглотителем нейтронов. Замедление нейтронов — это снижение их энергии от миллионов электронвольт при рождении в ядерной реакции до сотых долей электронвольта — средней тепловой энергии атомов при комнатной температуре. Оно важно, потому что ядро урана-235 или плутония-239 примерно в 1000 раз охотнее поглотит замедленный нейтрон, чем быстрый, только появившийся в реакции. Поэтому добавляя воду к урану, мы увеличиваем вероятность деления и как бы виртуально многократно увеличиваем концентрацию урана. Однако когда воды становится достаточно много, все нейтроны успевают в ней замедлиться, и дальнейшее ее добавление приводит только к росту поглощения ценных нейтронов.
Но что может быть, если расчеты и модели неверны, и в реальности где-то сложатся условия для возникновения самопроизвольной цепной реакции? За историю работы человечества с делящимися материалами такие аварии возникали неоднократно (например, «заряд-демон» и авария на ядерном объекте Токаймура), поэтому можно довольно уверенно предсказать, что произойдет.
Как выглядит самый страшный сценарий
Что будет, если все же ускоряющаяся цепная реакция запустится где-то в объеме топливосодержащей лавы?
Затем «очнувшийся» материал остынет и может вновь заполниться водой. Соответственно, цикл с ростом мощности реакции и прогревом может повториться — и так будет происходить, пока содержание воды в этой области станет слишком маленьким для эффективного замедления нейтронов.
Если это и происходило в 2016-2019 году, то в процессе выпаривания воды из ЛТСМ в объеме Нового Безопасного Конфаймента должна была вырасти концентрация радиоактивных аэрозолей, которые наверняка задержала система фильтрации НБК и заметили бы датчики системы контроля ядерной и радиационной безопасности, но никаких прямых данных у нас об этом нет.
При этом вышеописанный сценарий — это цепь из крайне смелых допущений. А комментарий «ГСП ЧАЭС» опровергает и вариант с развитием цепной реакции в ЛТСМ. Резюмируя, можно сказать, что за 35 прошедших с аварии лет, исследователи, видимо, достаточно хорошо знают об угрозах в останках четвертого энергоблока и барьерах на пути их распространения. Рост нейтронного потока был заранее предсказан расчетно и не является показателем роста опасности, а скорее подтверждает правильность заложенных моделей.