Спустя 37 лет после Чернобыля в России все еще работают ядерные реакторы

Чтобы понять, почему у людей такой ход мыслей, нам нужно понять, с какой машиной мы имеем дело и что сделало ее такой смертоносной в чужих руках. Мы все более или менее знакомы с тем, как работает деление. Атомы расщепляются и отбрасывают освобожденные субатомные частицы, которые сталкиваются с другими атомами и заставляют их тоже делиться. По крайней мере, не вдаваясь в подробности.

Инженерам нужно позаботиться о том, чтобы эта реакция деления не превратилась в неконтролируемую цепную реакцию. Используя то, что известно как материал-замедлитель, инженеры могут использовать такие соединения, как графит, чтобы преднамеренно препятствовать потоку свободных нейтронов, выбрасываемых в результате процессов деления. Дальнейшее охлаждение часто обеспечивается за счет пропускания жидкого теплоносителя через ядерные тепловыделяющие сборки. В большинстве случаев эта охлаждающая жидкость представляет собой старомодную воду или, если повезет, тяжелую воду, состоящую из атомов дейтерия.

Являясь одним из лучших материалов для замедлителя/охлаждения в жидком состоянии, известных науке, мировые предприятия платят большие деньги за интеграцию тяжеловодного охлаждения в конструкции своих реакторов. Но не РБМК. Разработан, чтобы иметь одни из самых низких эксплуатационных расходов среди типов реакторов деления.РБМК проектировались для работы на делящемся топливе не самого хорошего качества . Стандартный уран-235 чаще всего используется для топлива реакторов РБМК, как это было в Чернобыле.

Тем не менее, уровень обогащения, с которым могут работать эти реакторы, намного ниже, чем, например, у канадского реактора класса CANDU . По совпадению, CANDU имеют гораздо лучшую репутацию в обществе, чем РБМК, и используются во всем мире. РБМК работают с ураном с обогащением всего один-два процента по сравнению с четырьмя процентами в западных ядерных реакторах.

Вдобавок к радости советских бухгалтеров реакторы РБМК были рассчитаны на работу без использования тяжелой воды. Это означало, что во время испытаний на безопасность чернобыльского реактора №4 активная зона с делящимся топливом, находящаяся в опасном сверхкритическом состоянии, вступила в контакт с обычной водой. Что еще хуже, управляющие стержни из карбида бора находились в полностью поднятом положении. Образовавшийся перегретый пар поднял давление за пределы того, с чем могла справиться инфраструктура активной зоны.

Эта реакция стала настолько горячей, что элементарно отделила воду. Образовавшиеся водород и кислород помогли продуть крышку реактора. Последовательность двух мощных последовательных взрывов привела к тому, что замедляющий графитовый материал, предназначенный для стабилизации реакции, стал расплавленным. Образовавшаяся радиоактивная лава проникла в бетон на метры, прежде чем осесть в подвальном помещении реакторной установки вдобавок к нескольким другим неприятным побочным эффектам.

Конечно, это сильное упрощение того, что произошло в тот роковой апрельский день 1986 года. Мы даже не коснулись безумно высокого положительного коэффициента пустотности РБМК-1000. Суть повышенного присутствия свободных нейтронов в пустотах паровых пузырьков, нагретых ядерным горючим, стержни которых могут легко закручиваться в сверхкритичность. По сути, чем меньше воды присутствует в ядре, тем больше вероятность того, что все пойдет не так.

Попытки удешевить операции с низкоочищенным ураном и нехваткой тяжелой воды в сочетании с чрезмерной самоуверенностью руководства завода в конструкции РБМК 1000-й серии создают подходящие условия для катастрофы. Расследования после аварии показали, что у реактора не было даже достаточного количества регулирующих стержней, чтобы улучшить сверхкритическую активную зону деления, находящуюся на грани расплавления .

Многие в западном мире впервые столкнулись с ядерными реакторами РБМК не из-за самой Чернобыльской катастрофы, а из-за популярного драматического сериала HBO «Чернобыль» 2019 года. катастрофа. Во-первых, ужасная Чернобыльская катастрофа затронула только четвертый реактор станции.

Реакторы с первого по третий продолжали работать до конца 90-х годов. Только в 2000 году последний оставшийся РБМК был деактивирован в рамках подготовки к дезактивации. Но за пределами Чернобыля продолжилось развитие реактора РБМК. Модернизированный реактор РБМК серии 1500 уже работал еще до аварии на Чернобыльской АЭС и продолжал распространяться по Восточной Европе.

Первый РБМК, построенный за пределами Советского Союза, был построен на Игналийской АЭС в Литве. На пике своей производительности Игналийская АЭС обеспечивала четверть генерирующих мощностей Литвы. Реакторы РБМК, выведенные из эксплуатации в 2009 году, обеспечили Литве вступление в атомную эру.

Лишь горстка реакторов во всем мире обеспечивает хоть сколько-нибудь близкий к этому процент национального энергетического ВВП. Что касается России, то количество работающих реакторов РБМК-1000 на Курской АЭС почти такое же, как и на Чернобыльской АЭС с 1977 года. Хотя первый реактор был остановлен в 2021 году, остальные реакторы, со второго по четвертый, будут продолжать работать как минимум до 2030 года. Еще два объекта РБМК существуют в России. Один в районе Смоленска и один в Ленинграде. Между обеими атомными станциями последняя серия РБМК 1000 не будет отключена не раньше 2034 года.

Понятно, что вы в ужасе, зная, что восемь потенциальных чернобыльских катастроф все еще живы и здоровы в 2023 году. Но прежде чем отчаиваться, подумайте об этом. В период с 1986 по 2023 год после роковой аварии на Украине ни на одном из действующих РБМК не было ни одной аварии сверхкритического деления. Только когда понимание ключевых сил этого типа деления было полностью понято, показатели безопасности реактора РБМК начали сглаживаться.

После Чернобыльской катастрофы были реализованы планы действий на случай критических событий, таких как высокая концентрация ксенона, когда водяные насосы реактора не работают. Как и введение делящихся стержней управления, которые могут быть быстро введены в активную зону в случае возникновения чернобыльских условий в реакторе РБМК 1500-й серии. В этом случае конечное число относится к номинальной мощности, при которой реактор может генерировать мощность в мегаваттах. Этот улучшенный вариант также оснащен специальной «системой аварийного охлаждения активной зоны» (САОР), которая непрерывно прокачивает охлаждающую воду через активную зону реактора даже во время испытаний на безопасность, когда главные водяные насосы не работают.

Но, пожалуй, самое главное, этот чертенок с высоким положительным коэффициентом пустотности был уменьшен до более контролируемого уровня. Все это дополняется показателями безопасности после 1986 года, что полностью противоречит его мировой репутации. Как подчеркивает мини-сериал HBO, в ночь аварии также имел место значительный уровень управленческих недосмотров. Изображение заместителя главного инженера завода Анатолия Дятлова в виде почти комичного злодея и садиста, не заботящегося о безопасности своих рабочих, безусловно, было обыграно ради хорошей истории. Тем не менее, халатность его команды в ночь Чернобыльской катастрофы нельзя недооценивать.

Невольно возникает вопрос, как совсем по-другому выглядела бы история на реакторах РБМК, если бы события того вечера пошли хоть немного по-другому. Знал ли бы мир в целом о непритязательном маленьком городке среди лесов Украины? Разве Советский Союз вообще развалился бы, если бы такая наглая катастрофа не посеяла сомнения в умах людей? Можно только представить, как изменился бы мир сегодня.

Пока что у реакторов РБМК есть еще немного времени, прежде чем все они будут выведены из эксплуатации и канут в историю. Трудно спорить с тем, что превращение изначально ошибочной и опасной конструкции реактора в то, что не вышло из строя на протяжении почти четырех десятилетий, не способствовало пониманию того, как обращаться с реакторами, вышедших из строя.

В конце концов, ядерная энергия за эти годы унесла гораздо меньше жизней, чем нефтехимия. И это несмотря на масштабы разрушений, увиденных в Чернобыле. Мы заканчиваем подходящей шуткой: « Все гангстеры, пока 350-килограммовые стержни управления не начинают танцевать» .