У листопаді минулого року шведські вчені прийшли до висновку, що під час аварії на Чорнобильській атомній електростанції в дійсності стався ядерний вибух. Його потужність склала близько 75 тонн в тротиловому еквіваленті. Перш ніж прийти до такого висновку, дослідники проаналізували концентрації ізотопів 133Xe і 133mXe в зразках череповецької фабрики зі зрідження повітря, а також змоделювали погодні умови після катастрофи, використовуючи недавно опубліковані докладні дані за 1986 рік.
Рівне 32 роки тому сталася найбільша в історії атомної енергетики аварія на Чорнобильській атомній електростанції в Україні. В результаті вибуху і подальшого руйнування четвертого енергоблоку електростанції в навколишнє середовище було викинуто велику кількість радіоактивних речовин. 30-кілометрова зона навколо електростанції була оголошена зоною відчуження. Але з тих пір багато чого змінилося, пише сайт N + 1 .
Безпечніше стало як в зоні відчуження, так і всередині зруйнованого енергоблоку, де, однак, до сих пір зберігається радіоактивне, що не холонуче освіту, наближатися до якого не можна навіть з дотриманням найсуворіших заходів безпеки. Вперше виявлене в грудні 1986 року, воно за свій зовнішній вигляд і колір отримало назву «слоняча нога».
В ніч з 25-го на 26 квітня на Чорнобильській атомній електростанції проводилася планова зупинка четвертого енергоблоку для попереджувального ремонту і проведення звичайних і нестандартних випробувань. Тоді планувалося, зокрема, провести перевірку режиму вибігу ротора турбогенератора. Цей режим був запропонований генеральним проектувальником в якості ще одного заходу аварійного електропостачання - продовжує обертатися за інерцією ротор турбогенератора, теоретично, міг би на деякий час забезпечити електроенергією поживні і головні циркуляційні насоси. Робота останніх потрібна навіть на зупиненому реакторі для його охолодження, оскільки падіння потужності в установці відбувається плавно; навіть через годину після зупинки залишкове енерговиділення становить близько 1,4-1,5 відсотка. Випробування режиму вибігу проводилися і раніше, але закінчувалися невдало - напруга падало швидше, ніж розраховував розробник.
Вночі 26 квітня 1986 року під час експерименту стався стрибок потужності, спрацювала система захисту і аварійного відключення реактора, проте, ймовірно, реального відключення реактора не відбулося. Спроби персоналу компенсувати стрибок успіхом не увінчалися, і потужність продовжила неконтрольоване зростання. За однією з версій, що пояснюють причини аварії, при неконтрольованому зростанні потужності розплавилися паливні елементи (що містили ядерне паливо), які, в свою чергу, пошкодили контур охолодження. Через це вода і пар потрапили в реакторне простір, тиск в якому підтримувалося на рівні атмосферного. В результаті стався перший паровий вибух, підкинув кришку реактора. Цей конструктивний елемент масою близько двох тисяч тонн пробив дах енергоблоку. Вода з охолоджуючого контуру, що продовжувала стікати в реактор, як і раніше перетворювалася на пару; стався другий вибух, який викинув в навколишнє середовище велику кількість радіоактивних елементів.
У листопаді минулого року шведські вчені прийшли до висновку , Що під час аварії на Чорнобильській атомній електростанції в дійсності стався ядерний вибух. Його потужність склала близько 75 тонн в тротиловому еквіваленті. Перш ніж прийти до такого висновку, дослідники проаналізували концентрації ізотопів 133Xe і 133mXe в зразках череповецької фабрики зі зрідження повітря, а також змоделювали погодні умови після катастрофи, використовуючи недавно опубліковані докладні дані за 1986 рік.
Вид на «слонової ногу»
В результаті цих вибухів охолодження припинилося - зневоднення активної зони реактора призвело до різкого набору потужності і стрибкоподібного зростання температур. Аварія на Чорнобильській електростанції перейшла у важку фазу, яка неофіційно називається розплавленням активної зони реактора. Міжнародні організації з ядерної безпеки цей термін не визнають, але, тим не менш, використовують для опису неконтрольованих подій, які відбуваються на аварійній атомній електростанції, якщо там починають плавитися тепловиділяючі елементи. За всю історію існування атомної енергетики розплавлення активної зони реактора відбувалося п'ять разів: у ході аварії на другому енергоблоці електростанції Три-Майл-Айленд у США в 1979 році, на Чорнобильській атомній електростанції та тричі - на атомній електростанції в Фукусімі в Японії в 2011 році.
Через вибухи реактор Чорнобильської АЕС отримав серйозні пошкодження, в тому числі і в системі паророзподілу. У утворилися пробоїни стала стікати розплавлена радіоактивна маса - перетворилися в лаву тепловиділяючі елементи. Розтікаючись, ця лава, яка містить в собі уран і цирконій (паливо і покриття тепловиділяючих елементів), змішувалася з уламками бетону, піском і металевими елементами конструкції. За системою охолодження і паророзподілу цей розплав, який отримав назву «Чорнобиль», розтікався протягом майже тижня, поки не дійшов до басейну-барботёра. Так називається спеціальний резервуар з холодною водою, куди при нештатних ситуаціях скидаються надлишки пара з системи охолодження, який потім конденсується. Ліквідатори аварії побоювалися, що лава з активної зони реактора може розплавити його дно, проникнути в ґрунт і заразити водоносні шари.
Схема реактора четвертого енергоблоку після вибухів. Літерами «Б-Б» позначені рівні басейну-барботёра
Для захисту від протікання розплаву під реактором був встановлений бетонний піддон з металевими трубами для водяного охолодження. Втім, протягом розплавленого чернобиліта зупинилося в басейні-барботёре, і бетонний піддон не знадобився. У травні 1986 року ліквідатори аварії, які працювали в четвертому енергоблоці, виявили джерело високого радіаційного випромінювання - під час обстеження приміщень прилад «Киржач-3», що вимірює інтенсивність гамма-полів і розрахований на три тисячі рентген на годину, зашкалив і вийшов з ладу. За спогадами одного з ліквідаторів, інженера-дослідника Георгія Попкова, пізніше в одне з підозрілих приміщень, де зашкалювала звичайна апаратура, проштовхнули дитячого коня на коліщатках, на якому був закріплений вимірювальний датчик. Прилад показав 14,5 тисячі рентген на годину.
Проникнути в басейн-барботёр, де був зафіксований дуже високий рівень радіації, дослідникам вдалося тільки в грудні 1986 року. Там вони побачили величезну розпливлася краплю з сіркою, місцями чорної, блискучою поверхнею. Заміри показували випромінювання близько восьми тисяч рентген на годину на поверхні краплі, яку за зовнішній вигляд назвали «слонової ногою». Спершу дослідники вирішили, що вона складається з розплавленого свинцю - перший час після аварії на четвертому енергоблоці в зону реактора з вертольотів скидали свинцеві блоки. Передбачалося, що свинець відбиратиме частину тепла і, розплавляючись, підвищувати площа теплообміну. Це повинно було погасити потужність розплавленої активної зони. Через деякий час після знахідки з великими труднощами, короткими підходами буквально на пару секунд, дослідникам вдалося зібрати кілька зразків «слонової ноги».
Схема приміщень басейну-барботёра із зазначенням положення лавоподібних паливовмісних мас, включаючи «слонової ногу»
Лабораторні випробування показали, що ніякого свинцю в цьому утворенні не було. Воно містило близько десяти відсотків урану, повний набір радіонуклідів ядерного палива, розплав двоокису кремнію і деякі інші елементи. Такий розплав інакше називається «коріум» (від англійського слова core - ядро), оскільки утворюється в результаті розплавлення активної зони реактора. Коріум утворився при аварії реактора на Три-Майл-Айленд, утворився він і при аварії на Чорнобильській атомній електростанції. При цьому четвертий енергоблок і до цього дня залишається місцем з найбільшим в світі скупченням Лавоподібні сплаву, в звичайній природі не зустрічається. «Слонова нога», початкова маса якої оцінювалася в 11 тонн, є лише найбільш великим освітою з коріуму - в реакторної зоні розплавлений Чорнобиль утворив краплі, сталактити і сталагміти з різною радіоактивністю, яка зазвичай рідко перевищувала 600-700 рентген на годину.
За вимірами дослідників, площа підстави «слонової ноги» склала близько шести квадратних метрів, а площа підстави сталактита, що відходить від «ноги», - 1,7 квадратного метра. Через деякий час після аварії «слоняча нога» почала розтріскуватися. Крім того, команди ліквідаторів регулярно поливали її водою і відколювали від «ноги» шматки. Але вважається, що це утворення не охололо і до теперішнього часу. Початкова температура коріуму на Чорнобильській АЕС, за різними оцінками, становила близько двох тисяч градусів Цельсія. Сьогодні температура цього об'єкта залишається на кілька градусів вище температури навколишнього середовища, оскільки розпад актиноидов та інших радіоактивних елементів в ньому все ще триває. Вважається, що якщо сьогодні перебувати поруч зі «слонової ногою» протягом 500 секунд, то смерть від переопромінення настане протягом двох діб. За різними оцінками, наплив чернобиліта буде радіоактивним протягом ще ста тисяч років.
Для того щоб запобігти поширенню радіоактивних елементів зі зруйнованого четвертого енергоблоку Чорнобильської АЕС, до листопада 1986 роки над ним в спішному порядку побудували ізоляційне спорудження. Воно отримало офіційну назву «Укриття» і неофіційне - «Саркофаг». Конструкцію звели всього за 206 днів. Термін її служби прогнозувався в 20-40 років. У 2007 році почалося будівництво «Укриття-2», арочного захисної споруди, яка в 2017 році понасували на четвертий енергоблок поверх «Саркофагу». Повністю будівельні і герметизуючі роботи над конструкцією планується завершити в 2018 році. З цих пір проникнути під «Саркофаг» буде неможливо (спочатку в конструкції першого укриття були передбачені технологічні входи для дослідників і контролюючих інженерів).
І хоча тепер уже подвійне укриття повинно запобігти поширенню радіоактивних речовин повітряним шляхом, повної безпеки воно, ймовірно, не забезпечить. деякі експерти вважають , Що «слоняча нога» в майбутньому може стати причиною нової катастрофи. Передбачається, що вона продовжує плавити бетонну основу під собою і врешті-решт пройде крізь бетон в грунт, звідти зможе досягти водяних шарів. Це, в свою чергу, призведе до отруєння підземних джерел води і навіть нового вибуху. Все це нагадує так званий «китайський синдром». Так в 1970-х роках було прийнято з насмішкою називати побоювання вчених, які попереджали, що розплавлення активної зони реактора може вийти за захисну оболонку реактора. Жартівники тоді говорили, що розплав з активної зони пройде Землю наскрізь і вийде десь на території Китаю.
Цей фантастичний сценарій в 1979 році навіть надихнув американського режисера на зйомку фільму з тією ж назвою - « Китайський синдром », Який вийшов на екрани за кілька тижнів до аварії на Три-Майл-Айленд. У 1980-х роках про цей синдром забули, але згадали знову, і вже всерйоз, в 2017 році. Тоді при черговому обстеженні японській атомній електростанції Фукусіма-1, яка постраждала від землетрусу в 2011 році, з'ясувалося, що активна зона реактора другого блоку Фукусіми-1 розплавилася і просочилася за зовнішній контур. Зокрема, дослідники виявили, що ділянку фальшпідлоги під реактором площею один квадратний метр повністю розплавився. Дослідження на японській електростанції тривають.
Дослідник Артур Корнєєв, заступник директора об'єкта «Укриття» на ЧАЕС, оглядає «слонової ногу». Артефакти на знімку - дія радіації на фотоплівку. Басейн-барботёр ЧАЕС, 1996 год / US Department of Energy
Але повернемося до «слонової нозі». З будівлі Чорнобильської АЕС пройшло вже більше 40 років. З них протягом 32 років ретельного обстеження і ремонту конструкції станції не проводилося взагалі. Час і наслідки аварії могли призвести до розтріскування бетонного фундаменту. Деякі експерти вважають, що «Саркофаг» та «Укриття-2» створили додатковий тиск на грунт навколо четвертого енергоблоку і в майбутньому фундамент може просто зруйнуватися. В результаті «слоняча нога» та інші формування з чернобиліта проваляться, потраплять в грунт і з часом почнуть вимиватися, отруюючи, в першу чергу, підземні водні джерела. Втім, інші експерти ставляться до цієї версії скептично, вважаючи, що бетонний фундамент і вцілілі металеві конструкції четвертого енергоблоку досить надійні і не дадуть коріум проникнути в ґрунт.
У 1990-х роках дослідники опублікували доповідь про післяаварійний стані четвертого блоку Чорнобильської АЕС, в якому говорилося, що натеки чернобиліта необхідно просочити нейтронопоглинаючих розчинами і закрити їх. Передбачалося, що це дозволить запобігти перетворенню «слонової ноги» і інших напливів в пил, основне джерело радіаційного зараження в Чорнобилі. Втім, пізніше українські дослідники оголосили , Що обробка розчинами нічого не дасть, а в гіршому випадку навіть призведе до «втрати контролю над потоком нейтронів». Крім того, ці заходи все одно не допоможуть запобігти освіту радіоактивного пилу. З цієї причини «Укриття-2» розглядається як найнадійніший спосіб захисту від поширення радіоактивних елементів з четвертого блоку. Подальшу ж долю лавоподібних паливовмісних матеріалів в Чорнобильській АЕС вчені мають намір визначити розрахунково-аналітичним методом.
Автор: Василь Сичов; N + 1
