Атомная энергетика, ЧАЭС, ликвидация аварии и выводы

Почти два года я интересовался около ЧАЭСной темой, просматривал статьи, следил за выходом новых документальных фильмов. В какой-то момент все данные систематически уложились в моей голове, и я решил переложить их на бумагу. На самом деле, данная статья, является прологом к статье про Припять, город, который мне удалось посетить 13 июня 2013 года, но об этом чуть позже. Пока предлагаю Вам краткий эпос об истории Атомной энергетики и ее закате, катализатором которого можно считать чернобыльскую катастрофу произошедшею более 27 лет назад.Советский Союз, огромная страна, в которой не происходит преступлений, насилия, люди живут в мире и согласии, культура на высоком уровне, никто никому не завидует. Страна, в которой работают специалисты с большой буквы и которая обладает современным техническим оснащением. Так ли это было на самом деле?! Современные источники информации путаются в показаниях, да и 22 года со времени перестройки вносят свои коррективы. И все же, не смотря на все спорные моменты, едва ли кто-то сможет поспорить с тем, что Советский союз была мощнейшая держава, с которой считались, и которая задавала тон во многих отраслях промышленности как гражданской так и военной.После второй мировой войны существенные суммы из бюджета вкладываются в ВПК и в развитие атомной энергетики, ведь первые попытки создания атомного реактора уже имели успех в ряде «не дружественных» стран. В декабре 1942 года в США под руководством Э. Ферми запущен первый реактор. Первым реактором, построенным за пределами США, стал ZEEP, запущенный в Канаде в сентябре 1945 года. Данное обстоятельство заставляет советских физиков во главе с Курчатовым поторопится, итогом стал первый ядерный реактор в Европе, установка Ф-1, заработавшая 25 декабря 1946 года в Москве.Задача устройства первого реактора возникла при проектировании первой советской атомной бомбы РДС-1. По конструкции для создания бомбы было необходимо атомное взрывчатое вещество. В результате разработок по простоте, быстроте и стоимости был выбран оружейный плутоний (плутоний-239), который является результатом облучения нейтронами урана-238.После ряда опытов, стало совершенно очевидно, что ядерный реактор можно и нужно использовать для гражданских нужд. Ведь энергия которую можно получать при помощи ядерного топлива в несколько тысяч раз дешевле. Действительно, для сравнения, с помощью 1 кг. урана можно получить такое количество энергии как при использовании трех миллионов кг. угля. Закономерным результатом стало строительство первой в мире атомной электростанции в 1954 году в городе Обнинске. Станция проработала 48 лет и 2002 году была остановлена и закрыта, сейчас на базе станции работает институт в планах есть создание музея атомной энергетики России. Опыт эксплуатации первой, по сути экспериментальной атомной станции полностью подтвердил инженерно-технические решения, предложенные специалистами атомной отрасли, что позволило приступить к реализации широкомасштабной программы по строительству новых АЭС в СССР.

К 1978 году в мире работало уже около сотни ядерных реакторов различных типов. Составными частями любого ядерного реактора являются: активная зона с ядерным топливом, обычно окруженная отражателем нейтронов, теплоноситель, система регулирования цепной реакции, радиационная защита, система дистанционного управления. Корпус реактора подвержен износу (особенно под действием ионизирующего излучения). Основной характеристикой ядерного реактора является его мощность. Мощность в 1 МВт соответствует цепной реакции, в которой происходит 3•10^16 актов деления в 1 сек.

Начиная с 60-х годов советской властью принято решения обеспечивать дефицит электроэнергии строительством именно АЭС, одной из таких станций должна была стать Чернобыльская АЭС. Площадка была выбрана в 4 км от села Копачи Чернобыльского района, на правом берегу реки Припять в 15 км от города Чернобыль вблизи станции Янов железнодорожной линии Чернигов — Овруч. По итогам обследования, земли, на которых она располагалась, были признаны малопродуктивными. Установлено было также соответствие требованиям водо-обеспечения, транспорта и санитарно-защитной зоны.

Данная площадка была рекомендована Государственной комиссией и согласована с Киевским обкомом КПУ, Киевским облисполкомом, Министерством энергетики и электрификации УССР и другими заинтересованными организациями. 18 января 1967 года Коллегией Госплана УССР рекомендовано место размещения АЭС около села Копачи Киевской области, будущей станции дано название Чернобыльская. 2 февраля 1967 года Постановлением ЦК КПСС и Совета Министров СССР утверждены рекомендации Госплана УССР о размещении АЭС около села Копачи Киевской области.Строительство ЧАЭС было революционное, предполагалось вложить все новейшие разработки в области атомной энергетики в эту станцию. Так же параллельно со строительством станции создавались все необходимые условия для будущих работников станции, в 1970 году заложен первый камень в строительство города Припять, города где будут жить все работники ЧАЭС. Удаленность города всего 4 км от станции. По планам советов ЧАЭС строилась в несколько очередей, всего планировалось запустить 6 энергоблоков, по два в каждой очереди с разницей в год. Все три очереди планировалось реализовать за 23 года, сроки, прямо скажем, крайне амбициозные. Станция должна была обеспечивать потребности электроэнергией примерно 4,5 млн. человек, это почти 8% от населения Украины. Но, забегая вперед, отметим, что было пущено всего 4 реактора, которые смогли обеспечить нужду 3 млн. человек, примерно 4,5% населения.Пуск первого энергоблокаВ начале мая 1977 года коллектив монтажников, строителей, наладчиков и эксплуатационный персонал ЧАЭС приступили к пуско-наладочным работам на 1-м энергоблоке. С 8 июня 1977 года в связи с началом работ по сборке топлива была организована зона строгого режима. 14 августа полномасштабная загрузка топлива была завершена. 18 сентября 1977 года начался подъем мощности реактора и 26 сентября включен в сеть турбогенератор № 2 первого блока. Турбогенератор № 1 включен в сеть 2 ноября. 14 декабря 1977 года подписан Акт приемки первого энергоблока ЧАЭС в эксплуатацию, 24 мая 1978 года первый энергоблок был выведен на мощность 1 000 МВт.Пуск второго энергоблока16 ноября 1978 года начался физический пуск второго энергоблока, 19 декабря приступили к подъему мощности реактора второго энергоблока и 21 декабря произведено включение в сеть турбогенератора № 3. 10 января 1979 года дал промышленный ток турбогенератор № 4, подписан Акт приёмки второго энергоблока. 22 апреля 1979 года Чернобыльская АЭС выработала первые десять миллиардов кВт•ч. На освоение первого энергоблока ЧАЭС ушло 8 месяцев, на освоение второго — 5 месяцев.21 октября 1980 года поставлена под напряжение ЛЭП 750 кВ.Пуск третьего энергоблока3 декабря 1981 года осуществлен энергетический пуск третьего энергоблока. 8 марта 1982 года на ЧАЭС выработано первые 50 миллиардов кВт•ч электроэнергии. 9 июня 1982 года на третьем энергоблоке освоена проектная мощность 1 000 МВт.Пуск четвёртого энергоблока21 декабря турбогенератор № 7 уже включен в сеть. 30 декабря включен в сеть турбогенератор № 8. 28 марта 1984 года 4-й энергоблок выведен на проектную мощность 1 000 МВт. 21 августа 1984 года на Чернобыльской АЭС выработано первые 100 миллиардов кВт•ч электроэнергии.Чернобыльская атомная электростанция названа именем В.И. Ленина, и это не просто дань моде, ведь раньше все называлось этим именем, кроме, едва ли что заводов, они традиционно назывались именем Кирова. Так вот, помимо того, что ЧАЭС впитала в себя все новшества, о чем я уже писал, она была самая мощная. Это было своего рода обелиском социалистического режима и служило противопоставлением западу. Но стоит отметить, что строительство ЧАЭС не задалось с самого начала, сроки были определены и за них, что называется, спрашивали, но строительство отставало, даже не смотря на ввод 24-х часового цикла работ, работали в три смены по восемь часов, прямо как на металлургических и химических заводах. Правда, на заводах эта мера вынужденная, так как производственные процессы нельзя останавливать даже на минуту, тут же все делалось из-за спешки. Конечно же, все эти факты не могли не сыграть, не так давно стали известны засекреченные ранее материалы, отслеживая их можно сделать однозначный вывод, при строительстве ЧАЭС возникала не одна проблема.9 сентября 1982 года после выполненного среднего планового ремонта во время пробного пуска реактора 1-го энергоблока при номинальных параметрах теплоносителя произошло разрушение тепловыделяющей сборки и аварийный разрыв технологического канала. Вследствие разрыва была деформирована графитовая кладка активной зоны, в реакторное пространство выброшено значительное количество радиоактивных веществ из разрушенной тепловыделяющей сборки. Тяжелые последствия аварии обусловлены несрабатыванием аварийной защиты. По официальным данным, авария не оказала значимого воздействия на окружающую среду. Повышенные уровни радиоактивного загрязнения окружающей среды были кратковременными.Эта первая авария показала не совершенность конструкции и была первым звоночком, но, к сожалению, конструктивное несоответствие не были устранены. Аварию старались замять как можно быстрее, ведь всего несколько месяцев до этого инцидента был запущен 4-й реактор, в планах оставались строительства еще двух, нельзя было допустить проникновения этой информации в широкие массы.

Но то, что случилось спустя 4-ре года можно назвать революцией в сфере атомной энергетики, это событие всем известно как Чернобыльская катастрофа.26 апреля 1986 года в 1:23:47 в ходе проведения экспериментов по энергосбережению на энергоблоке № 4 произошёл взрыв, который полностью разрушил реактор. Здание энергоблока, кровля машинного зала частично обрушились. В различных помещениях и на крыше возникло более 30 очагов пожара. Я пытался разобраться, почему произошло это событие и насколько оно случайно или закономерно.Давайте все же попробуем разобраться, в чем же, собственно, дело. Реактору всего 4 года, для чего необходимы эксперименты?! О каком энергосбережении может идти речь?! Дело в том, что ЧАЭС является зависимой от самой же себя, энергия, которая необходима для турбогенираторов, подается от самой станции, в случае перебоя электроэнергии турбогенираторы работают от аккумуляторов, которые занимают несколько комнат и требуют систематической замены, это довольно дорогостояще. Таким образом, советские энергетики хотели посмотреть, как будет себя вести станции в случае аварийного отключения электроэнергии, в случае удачного эксперимента можно было бы отказаться от аккумуляторов, что существенно снизило бы операционные расходы на станцию. С эти разобрались, тогда почему же эксперимент проводится ночью, когда на смену заступили 25-ти летние специалисты? Почему не сделать днем, да и с более опытными работниками? Ответ, в общем простой, боялись что днем может возникнуть перебой с электроэнергией, что доставит дискомфорт жителям Киева и области. Фактически эксперимент сводился к тому, чтобы замедлить реактор до критической отметки и посмотреть, что с ним будет. Но это было сделано не совсем корректно, приостановить скорость реакции необходимо было плавным темпом, на деле же это получилось ступенчато, с рабочей мощности до минимальной.

Для продолжения эксперимента необходимо было поднять реактор и увеличить мощность его, но из-за не состыковки действий работников и образовавшийся нештатной ситуации это было сделано с ошибкой, в реакторе возникает избыточное давления, слишком много пара, и как мы помним из физики (ур Менделеева-Клайперона) растет температура. Вследствие этого, лопаются трубы охладительной системы, которые были изготовлены из циркония, температура в реакторе 5000 градусов, до взрыва остаются секунды. Избыточное давление вырывает крышку реактора весом в 2000 тонн, смесь вступает в реакцию с кислородом из воздуха и происходит взрыв. Тут важно отметить, что взрыв был все же тепловой, не ядерный.События, которые развиваются далее имеет смысл расписывать по минутам, но мы остановимся на самом важном. Спустя девять минут на место прибывают с десяток пожарных расчетов, всего 69 человек, именно они получают первую самую мощную дозу радиации – 31 из них умирают в течении первых суток. Конечно же, их никто не предупредил, что реактор разрушен, что 4-й блок является эпицентром опасности для всей Европы. А знал ли кто-то на сколько серьезная произошла катастрофа, ведь переносные датчики Гейгера зашкаливали, они не были предназначены для измерения такого уровня радиации. На 4-м блоке был штатный, большой датчик, но даже он не справляется, все предполагают, что он вышел из строя, так как показывал постоянно максимум. Если обратится к засекреченным данным, мы увидим, что реальный фон в первые минуты составлял 15—20 тысяч рентген в час (превышение в миллион раз). К 5 утра пожар локализован, собрана чрезвычайная комиссия, которая принимает решения о том что делать сейчас. Потом их будут винить в содеянном и пытаться привлечь к ответственности за те принятые меры. Хотя я, по совести, считаю, что принятые меры были молниеносны и своевременны. К 10 утра поднято 205 вертолетов, которые засыпают реактор песком и борной кислотой, позже принимается решения засыпать свинцом, для того чтобы хоть как-то охладить реактивную магму. Последствия этого решения каждый день вспоминают летчики вертолетов, ведь часть свинца попадала в организм через испарения. В первый день по усредненным данным в окружающую среду попадает 200 кг урана и 1 тонна плутония, помимо этого стронций, йод. Но пока об этом никто не знает, не смотря на то, что у власти Горбачев со своим любимым лозунгом гласность! Власти боялись паники, наверно, их можно понять отчасти.Спустя 72 часа поднимается радиационный фон в Швеции в 6 раз, что вызывает панику, Шведы проводят оперативный опрос коллег по капиталистическому цеху и понимают, что проблем в Европе нет. Приходит на помощь американский спутник Сателет, который фиксирует большой скачок температуры в районе ЧАЭС, советы вынуждены признать, что в Чернобыли был пожар, который полностью локализован, что же реально произошло, пока не говорят.

Спустя 74 часа СССР вынужден признать масштаб катастрофы и просит помощи в знаниях у запада, параллельно с этим принимается решение об эвакуации Припяти и создании 10-ти и 30-ти километровой зоны отчуждения. В Припять привозят 1200 автобусов для эвакуации почти 47 000 людей, с неба видна колонна автобусов в 15 км.

На самой ЧАЭС работы идут полным ходом, работают по трем фронтам. Летчики пытаются закрыть дыру в кровли для того, чтобы исключить испарение радиации в окружающую среду. Солдаты и добровольцы убирают осколки кровли и графитовых компонентов с земли, для того, чтобы начать возводить «укрытие». Срезаются верхние слои почвы которые позже подлежат захоронению. Под землей работают шахтеры для того, чтобы обеспечить защиту от проникновения радиации в грунтовые воды и далее в реку Припять. Самое сложное это собрать тонны не сгоревшего радиоактивного топлива с территории, для этого призваны роботы, как советские, так и иностранные. В те дни, на Чернобыль уходят большинство средств и сил страны в действительности все поставлено на карту. Но роботы не справляются, радиация проникает и в них, внося корректировки в систему охлаждения, питания и тд. Спустя часы роботы являются сами источниками излучения и их надо убирать с территории. Выхода нет, это должны делать люди, их призывают из армии, позже к ним присоединяются и добровольцы.

В шутку они называют друг друга «биороботами» для их изготавливают специальные свинцовые костюмы примерным весом 20 кг каждый. По расчетным данным каждый солдат может находится на крыше не более 2-х минут. После чего присваивается ранг «ликвидаторов».