Что на самом деле произошло на АЭС и почему в СССР врали о причине предсказанной конструкторами катастрофы

Как выжить при ядерном взрыве?

При подготовке статьи я поговорил с экспертом в области ГО, который готовил доклад для коммерческой компании по возможным сценариям техногенной катастрофы в Москве. Эксперт попросил сохранить анонимность.

По его словам, лучший способ избежать опасности – это заранее уехать из города. И, по возможности, подальше от возможной цели ядерного удара.

Если тревога застала вас в городе, то нужно бежать к ближайшей станции метро или бомбоубежищу, счет идет на минуты. Лучше заранее найти на карте и продумать – куда вы побежите. В центре Москвы метро строилось с расчетом на то, чтобы защитить население в случае ядерного удара. В крайнем случае, подойдет любое укрытие – подземный переход, подвал, центральная часть здания. В убежище придется прожить несколько дней, после этого нужно будет покинуть зараженную местность, перемещаясь от убежища к убежищу.

Если рядом совсем ничего нет, то необходимо быстро лечь на землю лицом вниз, используя для защиты низкие каменные ограды, канавы, кюветы, ямы, пни, насыпи шоссейных и железных дорог, лесонасаждения. (Нельзя укрываться у стен зданий и сооружений – они могут обрушиться.) При вспышке следует закрыть глаза, открытые участки тела закрыть какой-либо тканью. Когда пройдет ударная волна, необходимо встать и надеть средства индивидуальной защиты. Если их нет, следует закрыть рот и нос любой повязкой (платком, шарфом и т. п.) и отряхнуть одежду от пыли и двигаться в сторону наименьших разрушений.

Последствия возможной аварии на ЗАЭС

Если произойдет авария на ЗАЭС, то в окружающую среду выделятся радиоактивные изотопы цезия, йода и в меньших количествах — стронция. То же самое было и после аварии на ЧАЭС.

У украинцев есть дефицит йода в организме, поэтому его может сместить радиоактивный йод. Это приведет к онкологическим заболеваниям щитовидной железы. Цезий замещает калий, это тоже приводит к рискам заболевания раком.

Стронций же, с точки зрения биологии, является аналогом кальция. В организме человека тоже будет происходить замещение этих веществ. Это приведет к облучению тканей и органов.

Россия не просто так использует атомную электростанцию в своей войне против Украины. Ранее американский Институт исследования войны проанализировал, как и почему Россия использует Запорожскую АЭС.

А еще у Вікон есть свой Telegram-канал. Подписывайся, чтобы не пропустить самое интересное!

Физики выяснили, как можно удержать термоядерный реактор от взрыва

«Если нам удастся затормозить эти сбежавшие электроны, тогда мы сделаем большой шаг в сторону создания полноценных термоядерных реакторов. Учитывая, что других вариантов у нас фактически нет, термоядерный синтез выглядит особенно привлекательным, так как мы можем использовать простую морскую воду для производства огромного количества энергии», — рассказывает Линнея Хесслоу (Linnea Hesslow) из Технологического университета Чалмерса в Гетеборге (Швеция).

В настоящее время ученые всерьез рассматривают два типа термоядерных реакторов – токамак и стелларатор. По принципу работы они близки: высокотемпературная плазма в них удерживается не стенками камеры, а магнитным полем. В токамаке этот эффект достигается за счет пропускания тока через плазму, что заставляет ее сжиматься в своеобразный бублик в присутствии мощного магнитного поля. Стелларатор, в свою очередь, работает по несколько другим принципам, и поведение плазмы в нем зависит исключительно от работы магнитных катушек, благодаря чему он имеет вид «мятого бублика».

Идея токамака сегодня считается более перспективной, и она является основой проекта международного реактора ИТЭР, который уже несколько десятилетий строится во Франции при участии ученых из России, ЕС, США, Китая и других стран.

Главная проблема токамаков, как рассказывает Хесслоу, заключается в том, что эти реакторы могут взорваться фактически в любой момент. По словам ученых, внутри токамаков могут периодически возникать мощные локальные электрические поля, которые будут разгонять пучки электронов до столь высоких скоростей, что те смогут «пробить» магнитные поля, удерживающие плазму реактора от побега, и разрушить магниты и стенки реактора.

Подобные опасения достаточно давно удерживают физиков от проведения длительных и масштабных экспериментов с токамаками, что замедляет процесс раскрытия тайн термоядерного синтеза.

Хесслоу и ее коллеги предлагают решить эту проблему, замедлив электроны достаточно простым способом, используя тяжелые ионы и атомы благородных газов в качестве своеобразных «волнорезов».

Изучая то, как электроны взаимодействуют с разными ионами, ученые обратили внимание на то, что их столкновения с ядрами тяжелых элементов заметно сильнее меняют их поведение, чем то предсказывает теория. Это натолкнуло их на мысль, что атомы благородных элементов, считавшиеся раньше нежелательным «мусором» в топливе для токамаков, можно использовать в качестве естественных замедлителей электронов.

Для проверки этой идеи физики создали компьютерную модель термоядерного реактора, которая учитывала то, как столкновения с тяжелыми ионами замедляют потоки «сбегающих» электронов. Их расчеты показали, что добавление небольшого числа атомов неона или аргона во внешнюю часть кольца токамака, где они будут ионизированы лишь частично,  или его окружение особыми «подушками» с  атомами этих газов, может защитить реактор от уничтожения.

«Многие люди верят в то, что ИТЭР скоро запустится, однако на самом деле нам проще будет полететь на Марс, чем построить стабильный термоядерный реактор. Нужно понимать, что мы пытаемся «приручить» энергию звезд здесь, на поверхности Земли, и решение этой задачи потребует много времени. Поэтому я надеюсь, что эти исследования получат все необходимые ресурсы, и мы сможем найти окончательное решение для энергетического вопроса в будущем», — заключает Хесслоу.

Зачем врали?

Причины, по которым в СССР решили сделать крайними людей, эксплуатировавших реактор, понять не так сложно. Скажем, ваша промышленность сделала автомобиль, у которого иногда тормоз начинает работать как газ. Водитель на нем об этом не знал и в ходе «торможения» ускорился, отчего въехал в толпу людей. Кого надо за это судить? Можно промышленность, конструкторов и так далее, но это плохой вариант: на бумажках про запуск в серию такого типа реакторов масса начальственных подписей: министры, главные конструкторы — одним словом, большие шишки, люди со связями.

Куда проще обвинить водителя, а в случае ЧАЭС — простых операторов реактора. У них нет связей до самого верха, на них можно списать все что угодно, зато советский атомпром будет на высоте и никому не придется ехать из светлого и просторного московского кабинета на Колыму.

И все прошло бы как по маслу — в советские побасенки об «эксперименте» безответственных работников АЭС в МАГАТЭ вполне поверили, потому что откуда им было узнать правду, — если бы не развал Союза. Некогда всесильные советские министерства и конструкторские бюро вдруг утратили свои связи в верхах, да и сами верхи радикально изменились.

Тогда-то из бывшего СССР в МАГАТЭ поступила совсем иная информация, на основе которой был выпущен доклад INSAG-7. В его основных выводах признается: «Авария произошла в результате наложения следующих основных факторов: физических характеристик реактора, особенностей конструкции органов регулирования, вывода реактора в нерегламентное состояние». Заметьте: слова о вине персонала пропали полностью. Даже нерегламентное состояние реактора ему не приписывают. Ведь, как показано в том же докладе, приведение реактора в нерегламентное состояние во время планового ремонта не считалось отклонением от требований по его эксплуатации.

Операторы плохие, советский реактор — хороший

Катастрофа 26 апреля 1986 года с самого начала скрывалась советским государством, по наивности полагавшим, будто любую неприятную для себя информацию можно спрятать. Но уже 28 апреля того же года стало ясно, что научно-технический прогресс не позволяет держать в тайне такое событие. Утром 28 апреля один из работников шведской АЭС Форсмарк прошел через рамку — и ничтожное количество радиоактивной пыли запустило сигнал тревоги. Шведское национальное атомное агентство быстро прикинуло направление ветра — и «стрелка» на карте указала на СССР. Шведы пригрозили Москве обращением в Международное агентство по атомной энергии, и только тогда СССР был вынужден признать факт катастрофы.

Именно в этих докладах 1987 года впервые прозвучало слово «эксперимент»: персонал АЭС якобы ставил эксперимент по работе реактора во внештатных условиях. Запустить этот «эксперимент» можно было, только отключив автоматическую защиту — систему стержней, которые должны «глушить» цепную реакцию при проблемах с охлаждением. Из-за отключения этой защиты персоналом якобы и случилась авария.

Простая аналогия: представьте, что водитель автобуса с пассажирами проводит эксперимент, как его автобус будет вести себя без тормозов, и снимает тормоза, а потом выезжает на трассу. Конечно, в таком варианте без жертв обойтись трудно. Доклады 1987 года показали персонал именно таким невменяемым водителем.

Такое простое и логичное объяснение обладало одним существенным недостатком: это ложь.

Что будет, если взорвать ядерную бомбу в Москве?

Менее чем через 1 секунду после подрыва появляется шар плазмы в 10 раз горячее, чем ядро Солнца и диаметром около 2 км. Вспышку видно даже через закрытые ладонями глаза. Люди, чьи головы были повернуты к взрыву, ослепнут. Все, что попало внутрь рукотворного Солнца, испаряется за доли секунды, как капля воды на раскаленной сковородке: здания, машины, люди. В радиусе 1 км – гарантированная смерть, если ты не в убежище, в радиусе 7 км – массовые смерти. В радиусе 13 км световое излучение поджигает все, что может гореть: пластик, одежду, кожу.

За вспышкой следует ударная волна. Волну не слышно, потому что она двигается быстрее скорости звука.

Удар раскаленного воздуха сверхвысокого давления сносит даже железобетонные конструкции, деревья обугливаются и ломаются как спички. Взрывная волна ослабевает по мере распространения, но все равно на площади около 175 квадратных километров дома полностью или частично разрушены. В радиусе 20 километров – многочисленные жертвы.

Грибовидное облако из радиоактивной пыли и пепла поднимается на несколько километров в небо и создает зону пониженного давления, в которую снаружи устремляется воздух, разрушая еще больше зданий. Если в городе достаточно горючего материала, то начинаются пожары, которые могут перейти в один сплошной огненный шторм. На город выпадают радиоактивные осадки, делая нахождение вне убежища смертельно опасным.

Если случается катастрофа, то можно надеяться на помощь, но в этот раз все по-другому. Сотни тысяч или даже миллионы людей тяжело пострадали, у них оторваны конечности, переломы, ожоги, многие под завалами. Больницы, пожарные части и отделения полиции разрушены, личный состав экстренных служб ранен или убит. По дорогам нельзя проехать, нет воды, электричества и связи, открытые водоемы отравлены радиацией.

Следующие несколько часов, а может и дней, помощь не придет, люди предоставлены сами себе. Но даже после того, как оказание помощи станет возможным, больницы не справятся с таким потоком пациентов.

Это как атака террористов, землетрясение, пожар и авария на АЭС, только везде и сразу. Адекватного ответа на катастрофу такого масштаба человечество еще не придумало.

Как защитить персонал станции и окружающую среду

Радиоактивные продукты деления и образующееся в его ходе ионизирующее излучение не покидают корпус реактора благодаря четырем барьерам безопасности. Барьеры напоминают фильтры на водоочистительной станции, которые поэтапно задерживают крупные, средние, а затем и вовсе неразличимые глазом примеси. «Фильтры» в реакторе по очереди останавливают продукты радиораспада — от самых медленных и тяжелых осколков деления до самых легких и быстрых частиц.

Первым барьером служит сама топливная таблетка — спрессованный в характерную форму твердый диоксид урана. Таблетки перед сборкой в тепловыделяющий элемент (ТВЭЛ) спекаются при температуре 1650 °C, после чего они приобретают керамические свойства и задерживают некоторые нуклиды. Радионуклиды и частицы распада, которые проходят первый барьер, сталкиваются со вторым — оболочкой ТВЭЛ. Оболочку изготавливают из сплавов циркония ядерной чистоты, практически лишенного примесей, как правило, с небольшой добавкой ниобия. Чистота сплава обеспечивает повышенную коррозионную стойкость циркония. В нормальных режимах эксплуатации (без разгерметизации ТВЭЛ) все продукты деления остаются внутри ТВЭЛ.

Третий и четвертый барьеры призваны окончательно запечатать нуклиды и частицы внутри реактора и не дать им ни единого шанса вырваться наружу. Корпус реактора толщиной 20 см и первый контур с теплоносителем, доставляющим тепло из активной зоны к парогенератору, — это третий защитный барьер. Четвертым является так называемый контейнмент — внешняя герметичная оболочка активной зоны, выполненная из железобетона. Толщина стенки контейнмента — 1 м: это надежная защита от возможного выхода радиоактивных веществ (или материалов) в окружающую среду даже в случае серьезной аварии.

Какова роль лжи в Чернобыльской катастрофе?

К чести разработчиков, они раньше других осознали проблему и даже пробовали о ней предупредить.

Как видно из писем (можно почитать полную версию по ссылке), уже за три года до аварии руководство Чернобыльской АЭС было предупреждено о проблемах со стержнями — и о путях их решения. Однако на письмо никто и никак не отреагировал, так велика была вера в «безаварийность» атомной энергетики.

Однако приведенные выше письма — на последней странице видно, что среди их адресатов был и глава Чернобыльской АЭС, — никакого эффекта не имели. Ни один свидетель аварии не помнит, чтобы его знакомили с этим письмом. Такое игнорирование случилось по очень простой причине: в СССР до Чернобыля практически никто ничего не знал о серии аварий в атомной отрасли — например, 1957 года на «Маяке» или 1975 года на Ленинградской АЭС, однотипной с Чернобыльской. Привычка заметать мусор под ковер привела к формированию в стране и мире идеи о том, что атомные реакторы безопасны, что с ними ни делай. Смысл письма конструкторов просто не дошел до директора ЧАЭС: он был уверен, что ничего суперстрашного от описанных в письме проблем быть не может.

Проблема была свойственна не только для СССР: в первой половине 1980-х в международный научный журнал Nature не приняли статью ученых с хорошей репутацией только потому, что она говорила о возможной аварии на АЭС.

Показателен в этом отношении секретный протокол заседания ЦК КПСС от 3.07.1986 года, случайно попавший в открытой доступ из-за перестроечной неразберихи. В нем Горбачев лично выразил недоумение тотальной самоуспокоенностью, царившей в атомной энергетике до Чернобыля:

Можно по-разному относиться к М. С. Горбачеву, но здесь его выводы очень близки к тому, что говорили и специалисты в области «мирного атома». В аудиозаписях академика Легасова (кстати, одного из персонажей сериала НВО) излагается множество неприятных деталей того, как именно борьба кланов и личные связи негативно влияли на безопасность советских реакторов.

Если бы не традиционная советская культура замалчивания неудач и выпячивания достижений, письмо главного конструктора про дефекты в РБМК (и пути их исправления) не прошло бы мимо сознания директора ЧАЭС Брюханова. И катастрофы бы не произошло. Чернобыль случился из-за дефектности не только реактора, но и всей системы втирания очков, замалчивания и искажения реальности, укоренившейся в позднем Советском Союзе.

«Все зависит от случая»

– В случае, если будет нарушена герметичность реактора, что произойдет?

– Произойдет выброс воды и пара под огромным давлением – такой паровой взрыв. Если будет поврежден сам реактор, то может быть выброшено ядерное топливо, но в целом последствия аварии будут зависеть от множества факторов, от того, какой будет взрыв, вызвавший повреждения, какие погодные условия и т. п.

Улететь далеко с выбросом могут и газообразные радиоактивные элементы. Например, йод-131 или цезий в виде аэрозолей. Но тот же йод – короткоживущий элемент, его период полураспада чуть более восьми дней, и многое зависит от того, работал реактор в момент аварии или был заглушен какое-то время назад.

Во время чернобыльской катастрофы цезий улетел довольно далеко, облако действительно накрыло всю Европу, но тут важны цифры: он улетел, но чем дальше, тем в меньших концентрациях он выпадал. Могу сказать, что его следы можно найти и в моем родном Екатеринбурге, за тысячи километров, но лишь с достаточно чувствительными приборами.

С точки зрения опасности для человеческого организма то, что улетело на расстояние далее нескольких десятков километров, чаще всего уже не представляет серьезной угрозы для здоровья.

Что еще может улететь в случае взрыва на ЗАЭС? Например, фрагменты топлива, если будет выброс из самого реактора, но это уже довольно тяжелые куски и фрагменты. И если такая ситуация станет реальной, то, скорее всего, дальше самой площадки станции и прилегающих районов они не улетят.

То же касается и возможных повреждений не реакторных отделений, а площадки хранения отработавшего топлива, которое есть на станции. Там топливо хранится в мощных бетонных контейнерах Holtec, это американская технология и подход, на который перешла Украина после отказа отправлять топливо на переработку в Россию. Количество радиоактивных материалов на этой площадке, наверное, даже больше, чем в самих энергоблоках АЭС, но в нем нет летучего йода, а также нет внутреннего давления, как в реакторах, которое может способствовать большему выбросу.

Так что, несмотря на то, что само это топливо очень опасно и радиоактивно, потенциальный обстрел и разрушение контейнеров скорее грозит лишь локальным загрязнением промплощадки АЭС и угрожает персоналу станции и находящимся там людям.

Все боятся второго Чернобыля, но мне кажется, это невозможно по причине того, что у чернобыльских реакторов РБМК не было защитной оболочки. У ВВЭР-1000 на ЗАЭС защитные оболочки есть, да и сама конструкция реактора другая, более защищенная и компактная. И к тому же в данном случае риск связан с возможным случайным или даже целенаправленным воздействием снаружи.

В Чернобыле взрыв был изнутри, на выброс. Очень сложно, если не невозможно, вызвать такой выброс ударом извне. Даже если заминировать сам реактор изнутри, столько взрывчатки под ним просто негде разместить, а довести его до взрыва с пульта управления нельзя. По крайней мере, такие попытки будут однозначно зафиксированы и на провокацию их уже невозможно списать.

Тем не менее это не повод расслабляться, ситуация опасная, и любая авария на Запорожской АЭС недопустима, независимо от того, преувеличиваем мы ее потенциальный масштаб или преуменьшаем в наших оценках.

– В случае, если авария на ЗАЭС произойдет, по силе воздействия взрыв будет ближе к Фукусиме или к Чернобылю?

– Ядерный взрыв, как я уже говорил, в принципе там не возможен. Его не было ни в Чернобыле, ни тем более в Фукусиме. Но если мы говорим о какой-то возможной схожести, то потенциальная авария может быть ближе к сценарию Фукусимы, чем Чернобыля. Не по воздействию и последствиям, а по сценарию протекания аварии и ее причин.

Повторю, атомная станция – это большое сооружение. Там кроме реакторных отделений есть много других вспомогательных сооружений и зданий, гораздо менее защищенных, но занимающих большую площадь. В большинстве из них нет никакой радиации и радиоактивных материалов. Но это вспомогательные сооружения, которые нужны для нормальной работы станции.

И если мы говорим, что идут какие-то случайные обстрелы, то в силу площади этих объектов в них проще попасть. Их повреждение не вызовет напрямую аварию, но может нарушить нормальную работу станции. И такие случаи уже были – в ЗАЭС попадали и обрывали ЛЭП, азотно-кислородную станцию. Повреждения этих объектов не могут напрямую вызвать выброс радиации, но в худшем случае может быть нарушена система охлаждения атомного блока.

Даже если персонал или автоматика глушит реактор, то топливо все равно нужно охлаждать. Для этого требуется довольно долгое время – речь идет даже не о днях, а о неделях или месяцах. Чем больше времени прошло с момента остановки реактора, тем меньше энергии выделяется, но топливо все равно продолжает греться за счет распада накопленных в нем радиоактивных элементов.

Худший вариант – если нарушится энергоснабжение станции, будет ее отключение от внешних сетей из-за обрыва линий электропередачи, поскольку для охлаждения топлива нужна энергия для работы насосов.

На этот случай у АЭС есть резервные дизельные генераторы. Но если вдруг они тоже выйдут из строя, возникнет сценарий, который реализовался на Фукусиме. Тогда можно говорить, что это будет сильная авария, но не по последствиям, а именно по сценарию.

На Фукусиме случилась похожая история из-за землетрясения и цунами. Обесточилась станция, а потом волна цунами затопила резервные дизель-генераторы. Реакторы автоматически заглушились, но топливо продолжало греться. В результате перегрева и химической реакции оболочек топлива с водой стал выделяться водород, что привело к взрывам на трех блоках АЭС Фукусима.

На Запорожской АЭС, если не ошибаюсь, на этот случай есть рекомбинаторы водорода, которые в таком сценарии не допустят образования высоких концентраций водорода. Им не нужна энергия для работы, так что водородные взрывы тоже маловероятны.

При дальнейшем нагреве топлива оно начинает разрушаться и плавиться, из него начинают выделяться радиоактивные элементы. В Фукусиме это привело к проплавлению корпусов реакторов, выходу радиации за пределы реакторных отделений и загрязнению воды, которой пытались охлаждать реакторы уже даже после подключения внешнего электропитания. И такой сценарий возможен на Запорожской АЭС.

Речь не идет о взрыве, как в Чернобыле, но возможно нарушение систем жизнеобеспечения и перегрев топлива, и тогда оно начнет плавиться, потенциально может выйти за пределы реакторных отделений и загрязнить грунтовые или поверхностные воды.

В случае Фукусимы основное загрязнение вымывалось в океан. В случае Запорожской АЭС, которая стоит на берегу Днепра, возможно загрязнение речной системы и далее акватории Черного моря. Но опять же масштаб, серьезность последствий и уровни загрязнения будут зависеть от многих факторов, о которых пока можно лишь фантазировать.

Такой сценарий возможен, но должно произойти сочетание очень многих факторов, чтобы довести до такого развития событий. Авария будет развиваться на протяжении нескольких дней. Перегрев не происходит одномоментно, и в этой ситуации у персонала и контролирующих станцию сторон будет время для того, чтобы успеть отреагировать.

Как станции подготовлены к внутренним неполадкам

Контейнмент, кроме защиты окружающей среды от радиации и активной зоны реактора от внешних угроз, обеспечивает также герметичность внутреннего объема ядерного реактора. При проектировании оболочки инженеры рассчитали невозможную гипотетическую ситуацию, когда вся поданная в реактор вода испарится. В этом случае контейнмент выдержит колоссальное давление — до 5 килограммов на квадратный сантиметр.

Давление пара снижается с помощью спринклерной системы (системы разбрызгивания), установленной внутри защитной оболочки под куполом. В случае аварии система активируется, и на активную зону разбрызгивается раствор борной кислоты и других веществ, под действием которых пар быстро конденсируется. За счет конденсации пара давление внутри контейнмента снижается до нормального за считаные секунды.

Кроме спринклерной системы, под куполом реактора устанавливается система удаления водорода. Объем контейнмента довольно большой — 65 000−67 000 м³, потому риск скопления в нем водорода взрывоопасной концентрации пренебрежимо мал и без дополнительного оборудования. Рекомбинаторы ставят, чтобы еще больше снизить эту вероятность. Водород не скапливается в замкнутом объеме, и возможность его взрыва практически полностью исключена.

Спринклерная система разбрызгивания борной кислоты дублируется системой аварийного охлаждения активной зоны, которая автоматически активируется в случае максимальной проектной аварии — разрыва первого контура охлаждения реактора. В систему входят емкости с борной кислотой, расположенные над реактором. Бор отлично поглощает нейтроны, а значит, может экстренно погасить цепную реакцию деления ядер урана. Каждая емкость — толстостенный сосуд из двухслойной стали объемом 60 м³. Такого количества раствора хватит, чтобы охладить реактор до подключения системы аварийного расхолаживания и охлаждения, которая обеспечивает долговременный отвод тепла при любых аварийных ситуациях, в том числе и при полном обесточивании АЭС.

На дне шахты реактора расположена так называемая ловушка расплава — последний рубеж обороны при аварийных ситуациях. Она включается в работу, если, несмотря на систему отвода тепла, температура в реакторе продолжает расти и доходит до 2500 °C — температуры плавления конструкций. Это может произойти только в самых тяжелых авариях, вероятность которых почти нулевая: шанс примерно такой же, как шанс падения на Землю крупного метеорита, который способен уничтожить все человечество.

Ловушка расплава — это 750-тонное устройство, предназначенное для локализации расплавленной активной зоны реактора в пределах гермооболочки. По сути, это холодный тигель — огнеупорная емкость: подобные емкости используют для нагрева и плавления веществ. Ловушка заполнена «жертвенным» материалом из оксидов железа и борной кислоты, который впитывает в себя расплавленную активную зону и позволяет мгновенно заглушить реакцию деления и остудить расплав до затвердевания. Это значит, что расплавленное топливо в ловушке останется в стабильном безопасном состоянии. Ловушка расплава — это уникальная российская разработка, благодаря которой наши станции считаются самыми безопасными в мире.

Был ли усвоен урок?

На сегодня в России работает десять реакторов типа РБМК, и все они имеют нулевые шансы на повторение Чернобыльской катастрофы. Причины очень просты: оба критических недостатка РБМК, взорвавшегося в Чернобыле, были быстро учтены и исправлены (начиная с лета 1986 года). Сейчас концентрация урана в топливе для наших РБМК повышена, за счет чего реактор перестал быть перезамедленным — при перегреве он больше не разгоняется, а, напротив, сам себя тормозит. Исправлена и ошибка в конструкция аварийных стержней: в каналах под ними больше нет воды. Поэтому сейчас аварийный тормоз действительно дает торможение, а не внезапный разгон реактора.

В атомной отрасли урок Чернобыля усвоен, и благодаря просачиванию информации после развала СССР усвоен достаточно широко.

Остатки техники времен катастрофы в сегодяншней зоне отчуждения

К сожалению, это относится к специалистам по атомной энергетике, но не относится к общественному сознанию. В нем этот урок все еще подается как пример небрежности и халатности операторов АЭС.

Чернобыль как тема всплывает только в большие юбилеи катастрофы. Поэтому особенно вникать в эту тему немодно, и старинные россказни про «эксперимент» и злокозненно-халатных работников АЭС все еще вполне в ходу.

В итоге общество не в курсе главного: авария стала следствием привычки сообщать наверх, что все прекрасно и замечательно. И со временем люди, втирающие очки начальству, лишаются даже минимального контроля со стороны этого самого начальства — а при таком раскладе любая система в конечном итоге пойдет вразнос.

Сколько ядерных боеголовок в мире?

Всего около 15 000, из них 14 000 у России и США, и 1000 у всех остальных стран вместе взятых. Самые распространенные американские ядерные заряды имеют мощность около 400 килотонн (то есть сила взрыва будет такая же, как у 400 000 тонн тротила). Вот здесь можно выбрать точку на карте, один из типов боеголовки и получить расчет последствий, в том числе радиус взрывной волны, радиоактивного заражения, примерное количество убитых и раненых.

«Проблему можно локализовать»

– Есть ли какие-то утвержденные алгоритмы действий для таких ситуаций?

– В конструкции такого сложного объекта, как атомная станция, изначально предусмотрено, что любое оборудование может отказать. Это подход примерно как в авиации, где цена ошибки или отказа очень высока. Для этого проектировщики продумывают разные системы, которые дублируют друг друга на случаи отказов, работают параллельно и могут выполнять несколько функций в разных сценариях.

Например, если отказывает внешнее электроснабжение, которое само по себе состоит не из одной, а из нескольких линий, то подключается резервное питание дизель-генераторов. Генераторов на этот случай много. Поврежденную ЛЭП в это время чинят. И, насколько я понимаю, именно так сейчас и делают: поврежденные ЛЭП максимально быстро восстанавливают.

Когда на Чернобыльской АЭС этой весной был обрыв ЛЭП и ее обесточивание, работали дизель-генераторы. Там тоже хранится старое топливо, оно не такое активное, но его тоже нужно охлаждать.

Однако какие риски на ЗАЭС? Генераторы могут отказать, но на шести блоках их много, их можно переподключать. Если генераторы работают долго, то у них просто может кончиться топливо, поэтому его нужно постоянно подвозить, хорошо, что военная техника работает именно на дизельном топливе.

Так что вариантов реагирования много, комбинаций того, как реагировать, тоже очень много. Грамотный персонал, если ему помогают, а не мешают, вполне может сделать все, чтобы не довести ситуацию до аварии, они этому обучены, поэтому потенциальную и наиболее вероятную проблему обстрелов можно устранить и локализовать.

Насколько я понимаю, сейчас ЗАЭС и живет в таком режиме. Вспомогательные системы выходят из строя, их восстанавливают, они дублируются, и все это продолжает как-то работать, потому что из шести блоков три продолжают вырабатывать электроэнергию. Один не так давно останавливал работу, но это тоже сценарий реагирования на какие-то внешние воздействия. Повредилась вспомогательная система, автоматика блок остановила, и пока сотрудники его не восстановят, они его не запустят.

– Есть эксперты, которые уверены, что в случае аварии радиационное облако накроет всю Европу и часть России до Урала. Это действительно так?

– Я бы сказал, что подобные высказывания требуют серьезных уточнений и пояснений, потому что без них они больше похожи на манипуляцию. Эксперты, может, и дают нужные пояснения, но в СМИ часто их упускают, зато ставят в заголовки наиболее пугающие фразы. Надо понимать эти условия.

Во-первых, предполагать и фантазировать можно бесконечно, но при этом нужно адекватно оценивать вероятность этого события и что имеется в виду под аварией, о которой говорят эксперты. Многие вещи возможны, но маловероятны.

Например, когда в СМИ иногда пишут про шесть возможных Чернобылей, имея в виду, что на ЗАЭС шесть энергоблоков, то надо понимать, что одновременно повредить сразу шесть энергоблоков, пробить их оболочки и вызвать взрывы вообще невероятно. Не говоря уже о том, что даже если один из них подвергается даже целенаправленному обстрелу, то, как я объяснял выше, это все равно не масштаб и не сценарий Чернобыля.

С другой стороны, в случае аварии, на энергоблоке выброс радиации возможен и облако, действительно, может улететь далеко. Но здесь важны цифры. Важно понимать, насколько велика опасность.

Чаще всего люди в этом совершенно не разбираются, нередко различные организации и эксперты любят такими вещами манипулировать и пугать, показывать разные карты моделирований и распространений облака выброса, не обращая внимания на цифры загрязнений, а они зачастую вдали от точки выброса быстро снижаются до уровня фоновых.

Я уже приводил пример облака выброса от Чернобыля, следы которого можно при желании и на Урале найти, что мои коллеги-специалисты из Академии наук в свое время и делали.

Люди боятся радиации, любого ее уровня и количества, но радиация – это не изобретение человека, это природное явление. Радиация вокруг нас 24 часа в сутки, она есть у нас в организме с самого рождения и даже зачатия.

Когда говорят, что улетит облако и поэтому всем станет плохо, нужно понимать, о каких радионуклидах идет речь, о каких уровнях концентраций идет речь и какие дозы могут получить люди.

В результате аварии на Фукусиме, например, вообще никто не погиб от облучения, а уровни доз, полученных населением, многократно ниже того, что люди получают от природной радиации. Эвакуация зачастую бывает опаснее самой радиации, из-за которой людей эвакуируют.

Но повторю, что это не повод расслабляться, ситуация очень серьезная. Я бы даже сказал беспрецедентная. Любая авария на Запорожской АЭС недопустима, потому что как минимум персонал станции находится под угрозой. Любые боевые действия вокруг ЗАЭС и других атомных объектов должны быть немедленно прекращены и не допускаться в будущем.

Коллажи Дмитрия Петрова

О ликвидации возможной аварии

Елена Паранюк отмечает, что в мире есть опыт ликвидации подобных аварий. Однако на аварию на ЧАЭС были направлены силы со всего СССР. Если произойдет авария на АЭС, то в условиях активных боевых действий Украине может не хватить ресурсов на ликвидацию аварии.

Всему миру следует помнить, если произойдет авария на ЗАЭС, она будет гораздо страшнее, чем в Чернобыле.

Как регулируется мощность реактора

Физика реактора начинается с цепной реакции деления ядер урана. Деление происходит, когда в тяжелое ядро урана-235, содержащее 92 протона и 143 нейтрона, проникает свободный нейтрон. Он вносит избыток энергии в ранее покоящееся ядро, переводя его в возбужденное энергетическое состояние. Из подобного состояния любая материя стремится как можно скорее выйти. Раскол ядра на части — один из путей возвращения к минимуму энергии. Избыток энергии сбрасывается по нескольким каналам. 80% — это кинетическая энергия осколков, на которые разбилось ядро. Именно эта часть разогревает активную зону ядерного реактора и преобразуется затем в драгоценное электричество.

Оставшаяся часть — это энергия, которую уносит из ядра ионизирующее излучение: гамма-излучение и свободные элементарные частицы. Среди этих частиц присутствуют 2−3 свободных нейтрона, которые инициируют следующие реакции деления. Чтобы цепная реакция не приобрела лавинообразный неуправляемый характер, достаточно лишь регулировать число свободных нейтронов в активной зоне.

Это делается с помощью специальных поглощающих стержней, как правило, заполненных карбидом бора, и борной кислоты, которая присутствует в контуре охлаждения реактора. Попадая в ядро атома бора, нейтрон «застревает» в нем и больше не участвует в ядерных реакциях. Уровень погружения поглощающих стержней в активную зону, а также концентрации борной кислоты в охлаждающем контуре автоматически регулируются системой управления и защиты (СУЗ) под пристальным контролем команды операторов, которые в зависимости от требуемой мощности реактора могут регулировать цепную реакцию с помощью электрического сигнала с пульта.

Если при чрезвычайной ситуации на станции пропадет электричество, то поглощающие стержни автоматически погрузятся в активную зону. Для этого их подвешивают над реактором и фиксируют электромагнитами. При обесточивании стержни под действием силы тяжести неизменно опустятся в зону, где делится урановое топливо. Воспроизводство нейтронов прекратится, цепная реакция замедлится и остановится.

Кроме внешнего контроля над числом нейтронов конструкция активной зоны ВВЭР — наиболее распространенного типа энергетических реакторов — предусматривает так называемое саморегулирование. Если количество нейтронов возрастает, число реакций деления увеличивается. Закономерно растет общая температура топлива и конструкционных материалов активной зоны. Вслед за ней увеличивается температура теплоносителя — воды, что ведет к изменению ее плотности. Вода с пониженной плотностью лучше поглощает нейтроны, и количество реакций деления уменьшается. Данный эффект, который называется отрицательной обратной связью, возникает благодаря комплексным изменениям нейтронно-физических характеристик активной зоны, просчитанных и подобранных на этапе разработки реактора.

Куда нацелено ядерное оружие?

В 2015 году был рассекречен документ SAC Atomic Weapons Requirements Study for 1959, это исследование стратегического командования ВВС США о потребности в ядерных боеприпасах. Документ содержит список целей для поражения и точки прицеливания для ядерных боеголовок. Можно предположить, что часть целей до сих пор актуальна.

Помимо военных и промышленных объектов в качестве целей обозначено гражданское население.

Главные цели – Москва и Санкт-Петербург. Энтузиасты нанесли около 1100 целей из этого документа на карту.

Можно проверить, не живете ли вы рядом с одной из этих целей. Нужно учитывать, что цели были назначены во времена, когда ядерный заряд можно было доставить только на самолете, поэтому большинство целей расположены недалеко от границы. Современная же карта, благодаря новым средствам доставки, вероятно, свободна от дискриминации целей по признаку удаленности.

Конструкция АЭС

— По сети ходят истории о том, что атомные электростанции очень хорошо сконструированы — и это правда. Но, несмотря на это, ситуация очень опасна, — подчеркнула Паренюк.

Она объясняет: такие электростанции устойчивы к внешним воздействиям. Они способны выдержать землетрясения, смерчи и даже падение лёгкого самолета. Однако конструкции электростанций не рассчитаны на обстрелы из тяжелого вооружения.

Также при работе на АЭС важна дисциплина и четкое соблюдение правил. В марте, во время тяжелых боев, работники станции были на смене более суток. По правилам, должны работать всего восемь часов. Уставший человек легче допускает ошибки. Научная сотрудница отметила, что одной из причин аварии на Чернобыльской АЭС был человеческий фактор.

Защита от внешних угроз

Контейнмент не просто толстый слой бетона, который защищает окружающую среду от радиации из чрева реактора. Внутри бетонной толщи натянуты металлические тросы, которые придают конструкции дополнительную монолитность и повышают ее устойчивость. Контейнмент спроектирован и построен таким образом, чтобы выдерживать внутреннее и внешнее воздействие огромной силы. Мощный купол гермооболочки настолько плотно прижат к корпусу, что реактору не страшны следующие возможные угрозы:

• ударная волна, создающая давление 30 кПа;
• самолет массой 20 т, падающий со скоростью 200 м/с (720 км/ч);
• ураган и смерч со скоростью ветра до 56 м/с;
• наводнение;
• землетрясение до 8 баллов.

Что означают эти цифры? В быту давление 30 кПа кажется совсем не опасным. Такое давление на пол создает человек массой 65 кг, если стоит на одной босой ноге 40-го размера. Но ударная волна, создающая такое давление в воздухе, разрывает барабанные перепонки человека, выводит из строя самолеты и вертолеты, а в зданиях под действием воздушной волны такой силы разбиваются стекла, ломаются внутренние перегородки, изгибаются алюминиевые панели и начинают разрушаться стены. Толщина стен контейнмента выдержит такую нагрузку.

Ураганный ветер со скоростью выше 50 м/с не только собьет с ног стоящего человека и перевернет легковой автомобиль, если тот движется с большой скоростью. Такой ветер с корнем выворачивает деревья, разбивает окна, сносит крыши домов и создает на море волны высотой с 4−5-этажное здание, но не может разрушить гермооболочку реактора.

Строительство АЭС невозможно без тщательного исследования сейсмической обстановки в регионе расположения будущей станции. Ученые рассчитывают вероятность землетрясения максимум в 8 баллов, при этом выбирают участок, где сила возможного катаклизма наименьшая: на 1−2 балла ниже средней по региону. Вероятность крупного землетрясения не должна превышать показатель 1 раз в 10 тысяч лет. Для этого в расчет включают статистику региона и геологические условия площадки.

На основании прогноза специалисты рассчитывают параметры строительных конструкций, трубопроводов и оборудования. При необходимости оборудование оснащается гидроамортизаторами. В настоящее время все российские АЭС находятся в зонах низкой сейсмоопасности. В европейской части нашей страны на Великорусской плите, где расположено большинство станций, землетрясения — редкость: если они случаются, то с небольшой интенсивностью. Мощные природные катаклизмы в местах, где расположены российские АЭС, попросту невозможны.

Как АЭС защищены от террористических угроз? Все действующие станции охраняются войсками национальной гвардии Российской Федерации — вооруженными и оснащенными спецтехникой профессионалами. Линия охраны каждой АЭС выстроена по всему периметру. Попасть внутрь зданий станции можно только через контрольные пункты, предъявив пропуск с фотографией, который есть в электронной базе сотрудников. Любой нарушитель пропускного режима будет немедленно задержан. Кроме того, на проходной досматривают сумки и пакеты, чтобы исключить пронос (провоз) на территорию АЭС запрещенных предметов (оружие, боеприпасы и пр.). На каждом КПП установлены приборы обнаружения металлических предметов и видеонаблюдение.

Что случится, если взорвать все ядерные бомбы сразу?

На Земле около 4500 городов с населением в 100 000 человек или больше. Если считать, что для гарантированного уничтожения на каждый город надо сбросить три ядерных заряда, то ядерного арсенала хватит на все города и еще около 1500 ядерных зарядов останется. Это убьет около 3 млрд людей (население Земли оценивают в 8 млрд). 

Если собрать все ядерное оружие в одном месте и взорвать, то все живое в радиусе 250 км загорится, взрывная волна будет ходить по планете несколько недель, миллионы тонн частиц поднимутся в воздух и достигнут границы космоса.

Территория на сотни километров ниже по ветру от места взрыва станет необитаемой из-за радиоактивного заражения. Радиоактивные частицы разнесутся по всей планете.

Количество радиоактивных  веществ в природе удвоится, это вызовет рост связанных с радиацией заболеваний. Радиоактивные частицы в атмосфере могут вызвать ядерную зиму, которая понизит температуру на планете на несколько градусов. Но человечество не вымрет и Земля не взорвется на тысячу кусочков, как «Звезда Смерти» в «Звездных войнах». На месте взрыва останется кратер диаметром около 10 км.

Сколько стоит система безопасности АЭС

Средства на обеспечение безопасности расходуются с этапа выбора площадки для строительства до вывода станции из эксплуатации. Огромное внимание этому вопросу уделяется в рамках культуры безопасности, которая действует на всех этапах жизненного цикла АЭС. Важно продумать и создать как активные системы безопасности, требующие участия человека и наличия источника электропитания, так и пассивные — те, что смогут работать без вмешательства человека даже в случае полного обесточивания станции. Соотношение этих систем позволяет максимально исключить человеческий фактор во внештатных ситуациях.

Помимо создания всех этих подсистем, на станции заботятся о постоянном контроле радиационной обстановки. Данные приборов, измеряющих фон, всегда доступны на сайте www.russianatom.ru. Кроме того, на каждой станции постоянно мониторят состояние оборудования и датчиков. Все АЭС снабжены резервными источниками электричества и воды. Эти меры обходятся недешево: стоимость системы безопасности доходит до 40% от общей стоимости станции. Но огромные затраты окупаются спокойствием людей и бесперебойной работой самого безопасного источника энергии на планете. Об этом говорит опыт стабильной эксплуатации водо-водяных реакторов в течение более 1400 реакторо-лет — это суммарная длительность работы реакторов этого типа.