«Мне тогда и в голову не приходило, что мы двигаемся навстречу событию планетарного масштаба, событию, которое, видимо, войдет в историю человечества как извержение знаменитых вулканов, гибель Помпеи или что-нибудь близкое к этому» — Академик Валерий Легасов
Современная цивилизация немыслима без электрической энергии. Выработка и использование электричества увеличивается с каждым годом, а запасы ископаемого топлива иссякают. Чтобы избежать приближающегося энергетического голода, человечество упорно ищет всевозможные альтернативы.
Энергия, выделяющаяся в ядерных реакциях, в миллионы раз выше, чем та, которую дают обычные химические реакции (например, реакция горения), так что теплотворная способность ядерного топлива оказывается неизмеримо большей, чем обычного топлива. Атомной электростанции требуется меньше земельной площади, чем тепловой станции, нет нужды вести огромные объемы строительства как для гидроэлектростанций. АЭС не загрязняет атмосферу дымом, газовыми выбросами, сажей.
Одна из главнейших научных и технологических задач ядерной энергетики – защита окружающей среды от вредных воздействий АС и обеспечение безопасности экосферы. Однако, проблемы утилизации радиоактивных отходов и утечки небольшого количества радиоактивности в окружающую среду еще не решены. А самая главная опасность состоит в возможности возникновения внештатных ситуаций и аварий реактора, последствия которых будут просто катастрофическими.
ЧАЭС
На протяжении восьми веков Чернобыль был простым небольшим украинским городом. В 1967 году Коллегией Госплана УССР, после обследования мест, наиболее подходящих для размещения атомной электростанции, была рекомендована площадка размещения около села Копачи Киевской области, будущей станции дано название Чернобыльская. В этом же году постановлением ЦК КПСС и Совета Министров СССР рекомендации были утверждены.
Чернобыльская атомная электростанция имени В. И. Ленина – первая АЭС Украинской ССР была построена в восточной части белорусско-украинского Полесья на севере Украины в 11 км от границы с Республикой Беларусь, на берегу реки Припять, впадающей в Днепр. В 18 км к востоку от станции располагался районный центр — город Чернобыль, а в трех километрах к западу был возведен город Припять. В 110 км к югу находится Киев.
Станция производила десятую часть электроэнергии УССР. На Чернобыльской АЭС действовали четыре энергоблока на базе реакторов большой мощности канального типа РБМК-1000 с электрической мощностью 1000 МВт и тепловой мощностью 3200 МВт каждый. Кроме того, производилось строительство пятого и шестого блоков. Ежегодная выработка энергии станции составляла 29 млрд киловатт-часов.
АВАРИЯ
Ночью 26 апреля 1986 года на четвертом энергоблоке произошел взрыв, приведший к полному разрушению атомного реактора станции. Ход событий этой роковой ночи известен практически до секунд, изучены многочисленные причины возникновения аварийной ситуации, но до сих пор не установлено однозначно, что именно привело к взрыву. Существует много версий причин аварии, а за годы катастрофа обросла многочисленными домыслами и фантастическими предположениями.
Двумя главными причинами катастрофы считаются положительный паровой коэффициент реактивности и так называемый «концевой эффект». Первый эффект сводится к тому, что при закипании воды в реакторе резко возрастает его мощность, то есть — в нем более активно начинают идти ядерные реакции. Это обусловлено тем, что пар поглощает нейтроны хуже, чем вода, а чем больше нейтронов — тем активнее идут реакции деления урана.
А «концевой эффект» вызван особенностями конструкции стержней управления и защиты, использовавшихся в реакторах РБМК-1000. Эти стержни состоят из двух половин: верхняя (длиной 7 метров) изготовлена из поглощающего нейтроны материала, нижняя (длиной 5 метров) — из графита. Графитовая часть необходима для того, чтобы при вытягивании стрежня его канал в реакторе не занимала вода, которая хорошо поглощает нейтроны, а потому может ухудшить течение ядерных реакций. Однако графитовый стержень вытеснял воду не со всего канала — примерно 2 метра нижней части канала оставались без вытесняющего стержня, а поэтому заполнялись водой.
Известно, что графит значительно хуже поглощает нейтроны, чем вода, а поэтому при опускании полностью вытащенных стержней в нижней части каналов из-за резкого вытеснения воды графитом ядерные реакции не замедляются, а напротив — резко ускоряются. То есть, из-за «концевого эффекта» в первые мгновения опускания стержней реактор не глушится, как это должно происходить, а наоборот — его мощность скачком увеличивается.
Как все это могло привести к катастрофе? Считается, что положительный паровой коэффициент реактивности сыграл роковую роль в тот момент, когда мощность реактора была снижена, а одновременно с этим снижены и обороты циркуляционных насосов — из-за этого вода внутри реактора стала течь медленнее и начала быстро испаряться, что вызвало ускорение течения ядерных реакций. В первые секунды рост мощности контролировался, но затем он приобрел лавинообразных характер, и оператор был вынужден нажать кнопку аварийного опускания стержней. В это мгновение сработал «концевой эффект», в доли секунды мощность реактора скачком увеличилась, и прогремел взрыв, едва не поставивший крест не всей ядерной энергетике, и оставивший неизгладимый след на лице Земли и в сердцах людей.
В час ночи по местному времени для планового ремонта началась остановка четвертого энергоблока, во время которой было принято решение провести эксперимент, целью которого было выявить, может ли механическая инерция вращения ротора турбогенератора использоваться для непродолжительной выработки электроэнергии при внезапном отключении реактора.
25 апреля, за сутки до аварии, мощность реактора была снижена примерно до 50 % (1600 МВт). Как и предусматривала программа испытаний, была отключена система аварийного охлаждения реактора. Во время длительной работы реактора на мощности 1600 МВт происходило нестационарное ксеноновое отравление. В течение 25 апреля пик отравления был пройден и начался обратный процесс. К моменту получения разрешения на дальнейшее снижение мощности оперативный запас реактивности возрос практически до исходного значения и продолжал повышаться.
В полночь был достигнут запланированный для эксперимента уровень мощности реактора в 700 МВт, однако мощность продолжала снижаться, через полчаса упав до 30 МВт. При таком уровне требовалось немедленное отключение реактора, однако оператор вынул тормозящие реакцию стержни из реактора, пытаясь восстановить мощность. Эксперимент начался на недопустимо низкой мощности в 200 МВт. Спустя несколько секунд мощность реактора резко возросла в 100 раз. Оператор нажал аварийную кнопку, которая должна была заглушить реактор.
«26 апреля 1986 года в один час двадцать три минуты сорок секунд начальник смены блока №4 ЧАЭС Александр Акимов приказал заглушить реактор по окончании работ, проводимых перед остановкой энергоблока на запланированный ремонт. Оператор реактора Леонид Топтунов снял с кнопки АЗ колпачок, предохраняющий от случайного ошибочного нажатия, и нажал кнопку. По этому сигналу 187 стержней СУЗ реактора начали движение вниз, в активную зону. На мнемотабло загорелись лампочки подсветки, и пришли в движение стрелки указателей положения стержней. Александр Акимов, стоя вполоборота к пульту управления реактором, наблюдал это, увидел также, что «зайчики» индикаторов разбаланса АР метнулись влево, как это и должно быть, что означало снижение мощности реактора, повернулся к панели безопасности, за которой наблюдал по проводимому эксперименту. Но дальше произошло то, чего не могла предсказать и самая безудержная фантазия. После небольшого снижения мощность реактора вдруг стала увеличиваться со все возрастающей скоростью, появились аварийные сигналы. Л. Топтунов крикнул об аварийном увеличении мощности. Но сделать что-либо было не в его силах. Все, что он мог, сделал — удерживал кнопку АЗ, стержни СУЗ шли в активную зону. Никаких других средств в его распоряжении нет. Да и у всех других тоже. А. Акимов резко крикнул: «Глуши реактор!» Подскочил к пульту и обесточил электромагнитные муфты приводов стержней СУЗ. Действие верное, но бесполезное. Ведь логика СУЗ, то есть все ее элементы логических схем, сработала правильно, стержни шли в зону. Теперь ясно: после нажатия кнопки АЗ верных действий не было, средств спасения не было… С коротким промежутком последовало два мощных взрыва. Стержни АЗ прекратили движение, не пройдя и половины пути. Идти им было больше некуда. В один час двадцать три минуты сорок семь секунд реактор разрушился разгоном мощности на мгновенных нейтронах. Это крах, предельная катастрофа, которая может быть на энергетическом реакторе. Ее не осмысливали, к ней не готовились».
Анатолий Дятлов.
«Чернобыль. Как это было»
Произошел первый тепловой взрыв, выбивший верхнюю часть реактора — плиту весом 1 тыс. тонн. Через несколько секунд второй взрыв окончательно уничтожил реактор, выбросив в атмосферу 190 тонн радиоактивных веществ, в том числе изотопы урана, плутония, йода и цезия. Погибли два сотрудника станции, начался пожар. Быстро прибывшие пожарные боролись с огнем в течение пяти часов. Не предполагавшие масштабов аварии, пожарные расчеты не имели должной защиты. Люди получали большие дозы радиации. В последовавшие недели от лучевой болезни умерло 28 человек.
Интенсивный пожар продолжался десять суток. За это время суммарный выброс радиоактивных материалов в окружающую среду составил около 14 эксабеккерелей (порядка 380 млн кюри). Более 200 тысяч кв. км. были подвергнуты радиоактивному загрязнению.
27 апреля был эвакуирован город Припять, население которого составляло примерно 50 тысяч человек. В последующие дни – население 10 километровой зоны вокруг ЧАЭС. В течение мая было отселено порядка 116 тысяч человек из 188 населенных пунктов в радиусе 30 километров, образовав вокруг станции зону отчуждения.
Безопасные пути движения колонн эвакуированного населения определялись с учётом уже полученных данных радиационной разведки. Несмотря на это, ни 26, ни 27 апреля жителей не предупредили о существующей опасности и не дали никаких рекомендаций о том, как следует себя вести, чтобы уменьшить влияние радиоактивного загрязнения.
Чтобы предотвратить распространение радиации в окружающую среду, реактор был засыпан пятью тысячами тонн бора, доломита, песка, глины и свинцовыми смесями, которые сбрасывал вертолет, летающий над ним. Выброшенные сыпучие материалы остановили горение графита и воспрепятствовали выбросу в воздух радиоактивных частиц. Спустя две недели после атомного взрыва, Советские государственные органы управления приняли решение укрыть разрушенный энергоблок саркофагом «Укрытие» – железобетонной конструкцией с собственной системой охлаждения.
Всего в 1986–1991 годах СССР потратил на ликвидацию аварии $18 млрд, 35% из этой суммы выделили на социальную помощь пострадавшим, 17% ушло на переселение. Сама станция была окончательно выведена из эксплуатации только в 2000 году.
ПОСЛЕДСТВИЯ
Согласно докладу экспертной группы Научного комитета Организации Объединенных Наций по действию атомной радиации (НКДАР ООН), в день аварии большие дозы облучения получили порядка 600 человек из числа персонала на площадке АЭС.
В 1986-1990 гг. более 530 тыс. ликвидаторов последствий аварии со всего бывшего СССР получили высокие дозы радиации — в среднем около 120 миллизивертов (мЗв, средняя глобальная годовая доза на душу населения — 2,4 мЗв). Для этих людей сохраняется потенциальный риск отдаленных последствий (рак и другие заболевания), за их здоровьем осуществляется тщательный контроль.
В настоящее время в Национальном радиационно-эпидемиологическом регистре (НРЭР) России зарегистрировано более 710 тыс. человек из числа подвергшихся радиационному воздействию в результате чернобыльской катастрофы.
В процессе загрязнения значительную роль играл радиоактивный йод. У него короткий период полураспада и довольно вскоре после аварии он уже считался безопасным веществом. Сегодня радиоактивное загрязнение составляют такие вещества, как стронций и цезий – у них период распада составляет 30 лет. Таким образом, они будут наносить вред близлежащим территориям в течение нескольких десятилетий. Изотоп плутония и америций будут присутствовать на пораженных участках, вероятно, в течение нескольких тысяч лет. Они наносят незначительное радиационное воздействие на человеческий организм.
«Где-то около 8 утра мне позвонила соседка и сказала, что ее соседка со станции не вернулась, там авария произошла. Я сразу же кинулась к своим соседям, кумовьям, а они с ночи уже «на сумках» сидят: им кум позвонил и рассказал об аварии. К часам одиннадцати наши дети прибежали домой и рассказали, что в школе забили все окна и двери, и их никуда не выпускали, а потом помыли вокруг школы территорию и машины, выпустили их на улицу и сказали бежать домой. Наш друг-стоматолог рассказывал, что их всех ночью подняли по тревоге и вызвали в больницу, куда всю ночь возили людей со станции. Облученных сильно тошнило: к утру вся больница была в рвотных массах. Это было жутко! К часам 12-ти к станции и в город начали въезжать БТРы. Это было жуткое зрелище: эти молодые ребята шли на смерть, она сидели там даже без «лепесточков» (респираторов), не защищены вообще были! Войска все прибывали, все больше становилось милиции, вертолеты летали. Телевидение нам отключили, поэтому о самой аварии, что именно произошло и каковы масштабы, мы ничего не знали.
По радио сообщили, что к 15.00 всему населению необходимо быть готовым к эвакуации. Для этого нужно собрать с собой необходимые на три дня вещи и продукты и выйти на улицу. Мы так и сделали.
Мы жили почти на окраине города, и получилось так, что после того, как мы вышли, мы еще больше часа простояли на улице. В каждом дворе было по 3-4 милиционера, которые делали поквартирный обход, они заходили в каждый дом и каждую квартиру. Тех, кто не хотел эвакуироваться, выводили силой. Подъезжали автобусы, люди загружались и выезжали. Вот так мы и уехали со 100 рублями в кармане и вещами и продуктами на три дня.
Нас увезли в село Марьяновка Полесского района, которого сегодня уже тоже нет на карте. Там мы пробыли три дня. К вечеру третьего дня стало известно, что радиационный фон растет и в Марьяновке. Стало понятно, что ждать нам нечего и нужно самим что-то решать, ведь у нас на руках было трое детей. В тот же вечер на последнем автобусе из Полесского мы уехали в Киев, а оттуда муж меня с детьми отвез к маме в село.
Я много лет была в санитарной дружине и четко знала, что первым делом по приезду к маме надо помыться и постираться. Так мы и поступили. Мы с мамой вырыли яму, все туда закинули и залили всем, что было.
Было сложно, но выхода не было. Мне еще повезло, что у меня мама была — было куда ехать. Другим, кому некуда было ехать, было еще сложнее. Их расселяли по гостиницам, пансионатам, санаториям. Детей отправляли в лагеря — родители их потом по всей Украине месяцами искали. А мы выжили благодаря соседям и родственникам. Я порой проснусь, выхожу на улицу, а на пороге дома уже стоит молоко, хлеб, кусочек сыра, яйца, масло. Так мы и прожили там полгода. Было очень сложно и страшно, ведь мы не знали, что с нами будет. Когда уже какое-то время прошло, я стала понимать, что обратно мы уже не вернемся, и сказала об этом маме. А мама (никогда не забуду) сказала: неужели этой сказки среди леса больше не будет? Я говорю: не будет мама, больше не будет. После аварии радиационное облако долго стояло над Припятью, потом рассеялось и пошло дальше. Мне говорили, что если бы тогда пошел дождь, то эвакуировать было бы уже некого. Нам очень повезло! Нам же никто ничего не говорил, какой уровень радиации, какую дозу мы получили, ничего! А мы же пробыли до эвакуации в этой зоне 38 часов. Мы насквозь были всем этим пропитаны! И все это время нам никто не оказывал никакой помощи. Хотя у нас в городе было много сандружин, а в каждом управлении на складе лежали ящиками, на каждого члена семьи, антидоты, калий-йод, респираторы и одежда. Все это было, только никто не воспользовался этим. Нам йод принесли только на второй день, когда его пить было уже бесполезно. Вот мы и развезли радиацию по всей Украине»
СЕГОДНЯ
Сегодня Припять – это город-призрак, в котором природа уверенно отвоевывает свое, а в Чернобыле живут и работают вахтовым методом около 3–4 тыс. человек — работники ЧАЭС, а также сотрудники строительных компаний, возводящие «Укрытие-2». За долгие годы старое «Укрытие» пришло в негодность и начало разрушаться, было принято решение о постройке нового сооружения, для предупреждения распространения радиации. Помимо строительства нового объекта работники поддерживают первый саркофаг, а также готовятся к работам по извлечению топливосодержащих материалов и радиоактивных отходов из «Укрытия» для их дальнейшего захоронения.
На территории города работают магазины, общежития и столовая. Кроме того, в зоне отчуждения проживает часть местных жителей, вернувшихся в свои дома после эвакуации.
Катастрофические последствия аварии вызвали шок и массовое недовольство ядерной энергетикой, внушив страх атомных станций. В период с 1986 по 2002 год не было построено ни одной новой АЭС. В последние годы вновь намеченный рост был перечеркнут аварией на японской АЭС «Фукусима-1». Ряд таких стран как Германия объявили об отказе от атомной энергии.
Тем не менее, спустя годы, АЭ – это одна из самых высоко технологичных отраслей, в которой особенное внимание уделяется безопасности, надежности техники и подготовке персонала. До Чернобыльской катастрофы считалось, что многие сценарии аварий просто немыслимы, а опасения надуманы, только после 1986 года многократно были пересмотрены регламенты эксплуатации реакторов, ужесточены требования ядерной безопасности.
