Чернобыль

Вчера исполнилось 30 лет со дня аварии на Чернобыльской АЭС - крупнейшей аварии в истории атомной энергетики, да и энергетики вообще. А с учетом числа погибших ликвидаторов, с учетом всей суммы последствий, эта авария наверное является крупнейшей техногенной катастрофой за всю историю человечества. И хорошо, если навсегда останется таковой.

Прошло 30 лет - это период полураспада цезия-137.

Пройдет еще лет сто, пока не перестанут заметно фонить обломки четвертого энергоблока. А может быть и больше.

Причины катастрофы

О причинах написано много. В причинах разбирались многочисленные комиссии, доклады которых осилит не всякий специалист. Но если не вдаваться в подробности и оставить в стороне конспирологию, то можно выделить два основных фактора:

1. Недостатки конструкции реактора.

2. Ошибки персонала.

В принципе, все комиссии пришли к тому, что имели место как недостатки конструкции, так и ошибки персонала. Все споры сводятся к тому, кто больше виноват - конструкторы реактора или персонал АЭС.

Если интересует мое мнение - виноваты в первую очередь конструкторы. Потому что ядерный реактор - это такая штука, в которой "защита от дурака" должна исключать аварию при любых действиях персонала. Даже если все сотрудники станции в полном составе договорятся устроить аварию - у них этого не должно получиться. Максимум, чего должен добиться персонал, решивший целенаправленно вывести реактор из строя самым злостным образом - это аварийная остановка и гнев потребителей, у которых выключился свет. Не более того. Если же персонал АЭС не планирует целенаправленно устроить катастрофу, то авария в результате нарушения режима эксплуатации должна быть тем более исключена.

Конечно, это все общие слова. Теория.

Обращаясь к конкретике, у реактора ЧАЭС были выделены два основных недостатка, которые сделали аварию возможной:

1. Положительный паровой коэффициент реактивности.

2. Концевой эффект.

Не вдаваясь в детали, поясню значение каждого из этих недостатков.

Положительный паровой коэффициент реактивности.

В качестве теплоносителя в реакторах ЧАЭС использовалась вода. Но вода - не только теплоноситель, а еще и замедлитель-поглотитель нейтронов. При этом, в процессе работы реактора часть воды превращается в пар, который намного хуже поглощает нейтроны, чем вода.

Недостаток реакторов ЧАЭС заключался в том, что избыточное парообразование способствовало росту мощности реатора (высвобождению положительной реактивности), а рост мощности реактора вызывал еще более интенсивное парообразование и далее по кругу.

Возникала положительная обратная связь.

Представьте себе чайник, мощность которого увеличивается по мере выкипания воды. Что случится, если оставить такой чайник без присмотра хотя бы на пару минут? Кто сказал "отключится"? Ну да, по идее должен отключиться. А если нет?

Если такой чайник, мощность которого увеличивается по мере выкипания воды, по какой-то причине не отключится в нужный момент, то мощность начнет расти по экспоненте, вода выкипит за считанные секунды и... электрический чайник просто перегорел бы, а ядерный реактор, мощность которого начала расти экспоненциально, сработал как настоящая ядерная бомба. То есть рванул.

Впрочем, насчет взрыва есть несколько версий. Есть версия, что ядерного взрыва как такового не было вовсе, просто вскипевшая из-за скачка мощности вода в реакторе целиком превратилась в пар и под большим давлением (оценочно 70 МПа, то есть порядка 700 атмосфер) вышибла крышку реактора и выбросила ядерное топливо наружу. То есть взрыв был, но не ядерный, а тепловой.

Есть версия, что ядерный взрыв был, но уже после теплового, когда реактор разрушился, пар и стержни выбросило вверх, соответственно нейтроны больше нечему стало замедляло и поглощать.

Версия двойного взрыва (сперва теплового, затем ядерного) подтверждается свидетельствами очевидцев, утверждавших, что в момент взрыва было два толчка. Но это уже детали.

Главное, что реактор в силу своего конструктивного недостатка "ускоренно вскипел". Да простят меня специалисты за такую грубую формулировку.

Но почему же автоматика вовремя не отключила "быстро закипающий ядерный чайник"?

Причиной этого стал другой конструктивный недостаток -

Концевой эффект.

Суть этого эффекта заключалась в том, что максимально поднятые стержни-поглотители, обычно называемые графитовыми, но на самом деле двухсекционные, причем поглотителем выступает не графит, а карбид бора, но это детали... так вот: стержни, поднятые вверх до конца, когда начинают опускаться, в первые секунды могут вызвать не торможение реакции, а наоборот - ее ускорение.

Почему так происходит - объяснять довольно долго. Если коротко, то стержни на реакторах ЧАЭС были на 2 метра короче, чем нужно, чтобы занимать всю высоту активной зоны. Поэтому, начиная опускаться, сперва вытесняли воду, которая сама по себе является замедлителем-поглотителем.

Таким образом, при срабатывании защиты, "ядерный чайник" ЧАЭС не отключился (ядерную реакцию вообще невозможно выключить моментально, можно только инициировать ее замедление), а наоборот получил приток мощности.

Чтобы понять случившееся более наглядно - представьте себе паровой котел, давление в котором начало быстро расти, а предохранительный клапан сконструирован таким образом, что не вылетает наружу, а проталкивается внутрь ударом кувалды, в результате чего давление, прежде чем сброситься, наоборот резко подскакивает от удара.

Аналогия довольно грубая, но принцип случившегося на 4-м энергоблоке ЧАЭС, насколько я понял из литературы, был именно такой.

Впрочем, не все эксперты сошлись на том, что "концевой эффект" стал решающим фактором в катастрофе. Хотя само по себе существование такого эффекта на чернобыльских реакторах признано большинством экспертов.

Какой же идиот спроектировал такой идиотский реактор?

Кто конкретно проектировал чернобыльские реакторы - выяснить нетрудно. Но справедливости ради надо сказать, что весь технический прогресс полон конструкторских ошибок. Точно так же можно спросить, какие идиоты проектировали Титаник, какие идиоты наполняли дирижабли водородом, какие идиоты придумали Windows и далее по списку.

Это, конечно, не оправдание. Это просто констатация печального факта - не может каждый конструктор хорошенько подумать о недостатках своей разработки, особенно в нестандартных режимах эксплуатации.

Создатели Windows не подумали в свое время, что система станет популярной и появятся сотни вирусов, использующих уязвимости архитектуры.

Точно так же конструкторы реакторов ЧАЭС не подумали, что реактор будет введен в такой режим, что окажется пройдена своеобразная "точка невозврата", когда система защиты, начавшая опускать стержни, по сути сработает в качестве взрывателя.

Нужно ли было об этом подумать?

Конечно, нужно.

Но... не подумали.

Получили урок на будущее. Очень дорогой урок.

И хорошо бы этот урок усвоили все конструкторы - не только работающие в области атомной энергетики, но и в других областях. Предусмотрительнее нужно быть. Не нужно думать, что создаваемым агрегатом будут пользоваться аккуратно и только в предусмотренных проектом режимах. Рано или поздно условия эксплуатации любого устройства будут нарушены, система окажется в критическом состоянии, тогда и выяснится, насколько хорошо сделали свою работу конструкторы - либо "отмерили семь раз" прежде, чем отрезать, как предписано народной мудростью, либо понадеялись на авось.

Опыт показывает, что конструкторы самых разных систем и аппаратов частенько возлагают свои надежды на авось.

Чернобыль был неизбежен.

Крупная катастрофа на АЭС рано или поздно должна была случиться. Просто она могла случиться не в Чернобыле, а в другом месте. На другой АЭС. Масштаб мог быть поменьше, а мог быть и наоборот побольше.

Кстати, в публикациях про Чернобыль встречалась информация, что подобная катастрофа, но меньшего масштаба, случалась на Ленинградской АЭС. И это было до Чернобыля.

Малый масштаб "ленинградского чернобыля" позволил руководству страны засекретить аварию и не допустить огласки. Авария была так хорошо засекречена, что даже персонал чернобыльской АЭС не знал про нее. А ведь если бы знали, то могли избежать аварийной ситуации у себя. И Чернобыльской катастрофы не случилось бы.

Поэтому в катастрофе виноваты не только нерадивые конструкторы реактора, не только персонал АЭС, но и руководство страны, скрывшее предыдущую подобную аварию даже от профильных специалистов.

Это значит, что масштабная атомная трагедия была неизбежна. По той простой причине, что небольшие аварии на АЭС руководство СССР скрывало, а значит препятствовало устранению конструктивных недостатков, создавало ситуацию, при которой эксплуатировались опасные типы реакторов, а персонал не знал о скрытых в них угрозах.

Только масштабная катастрофа, которую уже нельзя было скрыть, могла разорвать порочный круг. Только Чернобыль или подобная ему авария могла заставить по-настоящему озаботиться вопросами безопасности атомных реакторов. И в Союзе и в мире.

К слову, не только в СССР существовала порочная практика эксплуатации небезопасных атомных реакторов. Фукусима доказала, что даже в Японии, где пунктуальные и аккуратные японцы, казалось бы, должны были предусмотреть "чуть больше, чем все", безопасность АЭС тоже оказалась не на самом высоком уровне.

Это значит, что не случись Чернобыля - случилась бы масштабная авария на другой АЭС - может быть даже не в СССР, а в Европе, США или той же Японии.

Увы, но человечество не научилось развиваться без аварий и трагедий, как социальных, так и технических.

Не умеет человек обходить все грабли - обязательно наступит на те или иные. А если обойдет пару-тройку граблей, то непременно уверует в собственную неуязвимость, побежит и с разбегу налетит на третьи.

И чем более высокие технологии осваиваются, чем более сложные и масштабные конструкции создаются, тем масштабнее оказывается очередная катастрофа.

У Братьев Стругацких есть такое произведение - Далекая Радуга. В нем ученым была отдана для экспериментов целая планета, чтобы на ней можно было заниматься экспериментами без риска для остального человечества. Сказать, чем кончились их эксперименты?

Они уничтожили планету. Точнее все живое на ее поверхности.

Поэтому остается только надеяться, что Чернобыль навсегда останется крупнейшей техногенной катастрофой, что человечество сделает должные выводы и будет осмотрительнее с внедрением новых технологий, научится думать о возможных последствиях и нестандартных режимах эксплуатации.

Остается только надеяться, что не возникнет искусственного интеллекта, который решит уничтожить человека как пройденный этап. Что не возникнет нанороботов, которые начнут бесконтрольно воспроизводиться и превратят все, до чего доберутся, в нанотруху. Что не случится какой-нибудь трагедии из-за термоядерной энергетики, из-за вирусов, антивирусов, климатических и других технологий.

Но после Чернобыля это очень робкие надежды...

Источник