Трагедія на ЧАЕС. Причини виникнення та її наслідки

 

День 25 квітня 1986 року на 4-му енергоблоці Чорнобильської атомної електростанції планувався як не зовсім звичайний. Передбачалося  зупинити реактор на планово-попереджувальний ремонт. Але перед заглушенням ядерної установки необхідно було провести ще й деякі експерименти, які намітив керівництво ЧАЕС.

Перед зупинкою були заплановані іспити одного з  турбогенераторів станції в режимі вибігу з навантаженням власних  нестатків блоку. Суть експерименту полягає в моделюванні ситуації, коли турбогенератор може залишитися без своєї рушійної сили, тобто без подачі пари. Для цього був розроблений спеціальний режим, відповідно до якого, при відключенні пари за рахунок інерційного обертання ротора генератор якийсь час продовжував виробляти електроенергію, необхідну для власних потреб, зокрема для харчування головних циркуляційних насосів.

Зупинка реактора 4-го енергоблоку  планувалася вдень 25 квітня, отже, до випробувань готувався інший, не нічний персонал. Саме вдень на станції на станції знаходяться керівники, основні фахівці, і, значить, є можливість здійснити більш надійний контроль за ходом експериментів. Однак тут сталася "неув'язка".

Диспетчер "Київенерго" не дозволив зупиняти реактор в намічене на ЧАЕС час, так як в єдиній енергосистемі не вистачало електроенергії з-за того, що на другий електростанції несподівано вийшов з ладу енергоблок.

Якість програми випробувань, яка не була належним чином підготовлена і погоджена, виявилося низьким. У ній були порушені ряд найважливіших положень регламенту експлуатації. Крім того, що в програмі, по суті, не були передбачені додаткові заходи безпеки, нею наказувалося відключення системи аварійного охолодження реактора (САОР). Подібне взагалі робити не можна. Але тут зробили. І мотивування була. У ході експерименту могло відбутися автоматичне спрацьовування САОР, що завадило б завершення випробувань в режимі вибігу. У результаті багато годин 4-й реактор експлуатувався без цього дуже важливого елементу системи безпеки.

25 квітня о 8 годині  відбувалася перезміна, загальностанційне  селекторна нарада, яку зазвичай  ведуть директор або його заступник. 

Того разу було повідомлено, що на 4-му блоці йде робота з малим  неприпустимо з точки зору правил безпеки числом стрижнів-поглиначів.

Вже вночі це призвело до трагедії. А от вранці, коли всі приписи  вимагали терміново зупинити реактор, керівництво станції дозволив продовжувати його експлуатацію.

Тут повинні були втрутитися і припинити подібні дії представники групи Госатоменергонадзора, яка працювала на ЧАЕС. Але саме в цей день нікого із співробітників цієї організації не було, якщо не вважати керівника, який заходив на короткий час, не встигнувши і з'ясувати, що відбувається, що планується на 4-му енергоблоці. А всі працівники нагляду, виявляється, у робочий час у наказовому порядку були відправлені до поліклініки, де вони весь день проходили медкомісію. Таким чином, 4-й енергоблок залишився і без захисту з боку Госатоменергонадзора.

Після аварії фахівці ретельно проаналізували всю попередню роботу колективу Чорнобильської АЕС. На жаль, картина виявилася не настільки райдужної, як її представляли. Тут і раніше допускалися грубі порушення вимог ядерної безпеки. Так, з 17 січня 1986 до дня аварії на тому ж 4-му блоці 6 раз без достатніх на те підстав виводилися з роботи системи захисту реактора. З'ясувалося, що з 1980 по 1986 роки 27 випадків відмови в роботі обладнання взагалі не розслідувалися і залишилися без відповідних оцінок.

На ЧАЕС не було навчально-методичного центру, не існувало ефективної системи професійно-технічного навчання, що підтвердилося подіями ночі з 25 на 26 квітня. У момент аварії на 4-му енергоблоці виявилося чимало "зайвих" людей.

Крім тих, хто  був безпосередньо задіяний у  проведенні випробувань, тут опинилися  й інші працівники станції, зокрема  з попередньої зміни. Вони залишилися з особистої ініціативи, бажаючи  самостійно повчитися тому, як зупиняти реактор, проводити випробування. Необхідно відзначити, що в системі Міненерго СРСР не існувало і тренажера для підготовки операторів РБМК.

У ядерній енергетиці особливе значення мають професійні іспити. Але на ЧАЕС вони приймалися не завжди достатньо компетентною комісією. Керівники, які повинні були її очолювати, самоусунулися від своїх обов'язків. Не все було добре і з виробничою дисципліною.

Випробування  на турбогенератор № 8 підготували  погано. Якщо точніше, злочинно погано. Тим більше що на один і той же час були заплановані абсолютно різні за завданнями та методик проведення випробування турбіни - на вібрацію і "на вибіг".

Причини аварії на ЧАЕС, її розвиток досліджувалися провідними вченими та спеціалістами з використанням  даних про стан реактора і його систем перед аварією, математичних моделей енергоблоку і його реакторної установки та електронно-обчислювальної техніки. У результаті вдалося відновити хід подій, сформулювати версії про причини і розвитку аварії.

* * *

 
АВАРІЯ:

25 квітня 1986 ситуація  розвивалася наступним чином:

1 час 00 хвилин - відповідно до графіка зупинки  реактора на планово - попереджувальний  ремонт персонал приступив до  зниження потужності апарата,  який працював на номінальних  параметрах.

13 годин 05 хвилин - при тепловій потужності 1600 МВт  відключено від мережі турбогенератор № 7, що входить у систему 4-го енергоблоку. Електроживлення власних потреб (головні циркуляційні насоси та інші споживачі) перевели на турбогенератор № 8.

14 годин 00 хвилин - відповідно до програми іспитів  відключається система аварійного охолодження реактора. Оскільки реактор не може експлуатуватися без системи аварійного охолодження, його необхідно було зупинити. Проте диспетчер "Київенерго" не дав дозволу на глушіння апарата. І реактор продовжував працювати без САОР.

23 години 10 хвилин - отримано дозвіл на зупинку реактора. Почалося зниження його потужності до 1000-700 МВт (теплових), як і передбачалося програмою випробувань. Але оператор не впорався з керуванням, внаслідок чого потужність апарата упала майже до нуля. У таких випадках реактор повинний глушитися. Але персонал не порахувався з цією вимогою. Почали підйом потужності.

О 1 годині 00 хвилин 26 квітня персоналу, нарешті, вдалося  підняти потужність реактора і стабілізувати  її на рівні 200 Мвт (теплових) замість 1000-700, закладених в програмі випробувань.

О 1 годині 03 хвилини  і 1 годину 07 хвилин-до шести працюючих  головних циркуляційних насосів  підключили ще два, для підвищення надійності охолодження зони апарату після  випробувань.

 
Підготовка до експерименту:

 

1 година 20 хвилин (приблизно - з математичної моделі)-стрижні автоматичного регулювання (АР) вийшли з активної зони на верхні концевики, і оператор навіть допомагав цього з допомогою ручного управління. Тільки так вдалося утримати потужність апарату на рівні 200 Мвт (теплових). Але якою ціною? Ціною порушення найсуворішого заборони працювати на реакторі без визначеного запасу стрижнів-поглиначів нейтронів.

1 час 22 хвилини  30 секунд-за даними роздруківки  програм швидкої оцінки стану,  в активній зоні перебувало всього шість-вісім стрижнів. Ця величина приблизно вдвічі менше гранично допустимої, і знову потрібно було заглушити реактор.

1 годині 23 хвилини  04 секунди (оператор закрив стопорно-регулюючі  клапани турбогенератора № 8. Подача пари припинилася. Почався вибіг турбіни. У момент відключення другого турбогенератора повинна була спрацювати ще одна система захисту по зупинці реактора. Але персонал, знаючи це, завчасно відключив її, щоб, мабуть, мати можливість повторити іспиту якщо перша спроба не вдасться.

У ситуації, що виникла в результаті нерегламентованим  дій персоналу, реактор потрапив (по витраті теплоносія) у такий  стан, коли навіть невелика зміна потужності призводить до збільшення об'ємного паровміст, у багато разів більшого, ніж при  номінальної потужності. Зростання об'ємного паровміст викликав появу позитивної реактивності. Коливання потужності в кінцевому підсумку могли призвести до подальшого її росту.

1 годині 23 хвилини  40 секунд (керівник зміни 4-го енергоблоку,  зрозумівши небезпеку ситуації, дав команду старшого інженера управління реактором натиснути кнопку найефективнішого аварійного захисту (АЗ-5). Стрижні пішли вниз, однак через кілька секунд пролунали удари, і оператор побачив , що поглиначі зупинилися. Тоді він знеструмив муфти сервоприводів, щоб стрижні впали в активну зону під впливом власної ваги. Але більшість стрижнів-поглиначів так і залишилося у верхній половині активної зони.

Введення стрижнів, як показали пізніше спеціальні дослідження, яке почалося після натискання кнопки АЗ, при створилося розподіл потоку нейтронів по висоті реактора виявився неефективним і також міг призвести до появи позитивної реактивності.

Стався вибух. Але не ядерний, а тепловий. У результаті вже названих причин в реакторі почалося інтенсивне пароутворення. Потім відбулася криза тепловіддачі, розігрів палива, його руйнування, бурхливий скипання теплоносія, до якого потрапили частки зруйнованого палива, різко підвищився тиск в технологічних каналах. Це призвело до теплового вибуху, розвалившись реактор.

Зниження потужності реактора, як уже було сказано, почалося о 1 годині 00 хвилин 25 квітня. Потім цей  процес зупинили на вимогу диспетчера енергосистеми. І продовження роботи зі зниження потужності знову почався  о 23 годині 10 хвилин.

Розглянемо, які  небезпечні процеси відбувалися в активній зоні за ці 22 години. Перш за все, необхідно відзначити, що в ході ланцюгової реакції утворюється цілий спектр хімічних елементів. При поділі ядер урану з'являється йод, що має період напіврозпаду близько семи годин. Потім він переходить у ксенон-135, що володіє властивістю активно поглинати нейтрони.

Ксенон, який іноді  називають "нейтронним ядром", має  період напіврозпаду близько дев'яти  годин і постійно присутня в активній зоні реактора. Але при нормальній роботі апарату він частково вигоряє під впливом тих же нейтронів, тому практично кількість ксенону зберігається на одному рівні.

А при зниженні потужності реактора і відповідно ослабленні нейтронного поля кількість ксенону (за рахунок того, що його вигорає  менше) збільшується. Відбувається так зване "отруєння реактора". При цьому ланцюгова реакція сповільнюється, реактор потрапляє в глибоко підкритичний стан, відомий під назвою "йодної ями". І поки вона не пройдена, то є "нейтронний отрута" не розпадеться, ядерна установка має бути зупинена. Попадання апарату в "йодну яму" відбувається за провал потужності реактора, що і сталося на 4-му енергоблоці ЧАЕС 25 квітня 1986 року.

Ксенон знизив потужність апарату, і для підтримки  його "дихання" потрібно вивести  з активної зони велика кількість стрижнів СУЗ, які також поглинають нейтрони. Таким чином, прагнення персоналу, незважаючи ні на що, провести експеримент вступило в протиріччя з вимогами регламенту.

 
* * *

 

ВІДРАЗУ ПІСЛЯ АВАРІЇ :

 

Вибухи в 4-м  реакторі ЧАЕС зрушили зі свого місця металоконструкції верха реактора, зруйнували всі труби високого тиску, викинули деякі регулюючі стрижні і палаючі блоки графіту, зруйнували розвантажувальну сторону реактора, підживлюючий відсік і частину будинку. Осколки активної зони і випарних каналів упали на дах реакторного і турбінного будинків. Була пробита і частково зруйнований дах машинного залу другої черги станції.

Не дивлячись  на вибухи, всі три залишилися блоку  продовжували діяти. Не був пошкоджений  навіть 3-й реактор, який технічно тісно пов'язаний з аварійною ядерною установкою.

Разом з тим  виникла ситуація, за якої слід було зупинити всі реактори. 3-й блок зупинили о 5 годині 26 квітня. 1-й і 2-й блоки  заглушили відповідно о 1 годині 13 хвилин і 2 години 13 хвилин 27 квітня 1986 року. Всі апарати потім були підготовлені до тривалої стоянці в холодному стані, а обладнання станції після аварії перевели в положення холодного резерву.

* * *

 
НАСЛІДКИ:

 

Викид радіонуклідів (вид нестійких атомів, що при  мимовільному перетворенні в інший нуклід випускають іонізуюче випромінювання (це і є радіоактивність) за межі аварійного блоку ЧАЕС являв собою розтягнутий у часі процес, що складався з декількох етапів.

27 квітня 1986 висота  забрудненої радіонуклідами повітряного  струменя, що виходить з ушкодженого енергоблоку, перевищувала 1200м, рівні радіації в ній на видаленні 5-10 км від місця аварії складали 1000 мР/год.

Фахівці розрахували  сумарний викид продуктів розподілу (без радіоактивних шляхетних  газів). Він склав 50 Мкі, що приблизно відповідає 3,5% загальної кількості радіонуклідів у реакторі на момент аварії.

До 6 травня 1986 викид  радіоактивності в основному  завершився.  
Первісне поширення радіоактивного забруднення повітряних потоків відбувалося в західному і північному напрямках, у наступні два-три дня (у північному, а з 29 квітня 1986 року в протягом декількох днів (у південному напрямку (убік Києва).

Забруднені  повітряні маси поширилися потім  на значні відстані по території БССР, УРСР, РСФСР, а також за межами Радянського  Союзу.  
Через 15 днів після аварії рівень гамма-фону в 5 мР/год був зафіксований на відстані 50-60 км до заходу і 35-40 км на північ від ЧАЕС. У Києві рівні радіації в травні 1986 року досягали декількох десятих мілірентгена на годину.  
Радіоактивному забрудненню значною мірою піддалися Гомельська і Могилевська області БРСР, Райони Київської і Житомирської областей УРСР, що примикають до 30-кілометровій зоні навколо ЧАЕС, частина Брянської області Росії. Ці території складають нині так називану зону твердого контролю. Всього ж в тому або іншому ступені виявилися забрудненими радіонуклідами 11 областей СРСР, у яких проживає 17 мільйонів чоловік.