Аварии на Чернобыльской АЭС

          Аварии на Чернобыльской АЭС.

Чернобыльская АЭС расположена в 18 км от районного  центра (г.Чернобыль) и в 150 км от г.Киева. В 4 км от АЭС построен город атомщиков. Его назвали Припятью по имени реки, которая, причудливо извиваясь, соединяет белорусское и украинское Полесье и несет свои воды в Днепр. А своим появлением город обязан сооружению здесь АЭС.

Начальные страницы летописи трудовой биографии Припяти  написаны 4 февраля 1970 года, когда был  забит строителями первый колышек  и вынут первый ковш земли. Средний  возраст жителей города составлял  двадцать шесть лет. Ежегодно здесь  рождалось более тысячи детей. Только в Припяти можно было увидеть парад колясок, когда вечерами мамы и папы гуляли со своими малышами...

Припять уверенно шагала в будущее. Ее промышленные предприятия  продолжали наращивать производственные мощности. В ближайшие годы планировалась  постройка энергетического техникума  и еще одной средней школы, Дворца пионеров, молодежного клуба, торгового центра, крытого рынка, гостиницы, новых зданий авто- и железнодорожного вокзалов, стоматологической поликлиники, кинотеатра с двумя кинозалами, магазина «Детский мир», универсама и других объектов. По генеральному плану в Припяти предполагалось иметь до восьмидесяти тысяч жителей. Вот так люди жили, вот такие были планы. Общая численность населения в 30-километровой зоне вокруг АЭС была свыше 100 тыс.чел. (средняя плотность населения - 70 чел./км2). Около 50 тыс. проживало в г.Припяти, более 12 тыс. в г.Чернобыле. Обслуживающий персонал АЭС насчитывал около 6,5 тыс. чел. Сеть дорог слабо развита (7 км дорог на 10 км2 площади района). К г.Припяти подходили дороги с трех направлений.

Рельеф представляет собой пологохолмистую равнину с обширными массивами лесов и болот, расчлененную речными долинами. Грунты песчаные, супесчаные, в поймах рек — торфяные, в сухом состоянии пылят. Толщина плодородного слоя - 10-15 см.

Гидрографическая  обстановка определяется наличием крупных  водных бассейнов: р.Днепр, р.Припять, Киевское водохранилище. Небольшие реки имеют низкие берега и заболоченные поймы. Водоносный горизонт, который используется для хозяйственного и питьевого водоснабжения, находится на глубине 10-15 м относительно уровня р.Припять.

Преобладающие ветры - западные и северо-западные, их скорость 3-5 м/с. На 26 апреля 1986 года имели место аномальные явления: господствовали слабые восточные и  южные ветры (направление 100-180 градусов на высоте 0-6 км). За первые 7-10 суток  с момента аварии направление  ветра неоднократно менялось: 26 апреля - ветер восточный, 26-27 апреля - юго-восточный, 28-29 апреля - юго-западный, 29-30 апреля - северо-западный и северный. Такое изменение ветра  и обусловило формирование радиационной обстановки.

Города и поселки (за исключением г.Припяти) имеют плотную, средневысокую застройку, дома кирпичные, деревянные и глинобитные. Основным источником водоснабжения в городах являлся водопровод, в сельской местности - шахтные колодцы.

Строительство АЭС велось в три очереди. Каждая по два энергоблока, имевшие общие  системы спецводоочистки и вспомогательные сооружения (хранилища жидких и твердых радиоактивных отходов, распределительные устройства, газовое хозяйство, резервные дизель-генераторные электростанции, гидротехнические и другие сооружения). Источником технического водоснабжения первых четырех энергоблоков являлся прудоохладитель площадью 22 км2. К 1986 году в эксплуатации находились 4 энергоблока первой и второй очереди. В 1,5 км к юго-востоку от главного корпуса велось строительство двух энергоблоков третьей очереди.

3-й и 4-й  энергоблоки - второе поколение  атомных станций этого типа  и, в отличие от 1-го и 2-го  энергоблоков, они располагались  не отдельно, а в одном здании, т.е. разделялись друг от друга  только внутренними стенами и  служебными помещениями. 5-й и  6-й энергоблоки планировалось  ввести в 1986 и 1988 годах соответственно.

Реактор 4-го блока  являлся серийным, типа РБМК-1000 (реактор  большой мощности, канальный). Это  реактор на тепловых нейтронах, замедлителем в котором служит графит. Реактор  размещался в наземной бетонной шахте  размером 21,6 х 21,6 х 25,6 м, которая являлась средством биологической защиты. Графитовая кладка была заключена в цилиндрический корпус толщиной 30 мм. Реактор опирался на бетонное основание, под которым располагался бассейн-барботер системы локализации аварии.

В качестве ядерного топлива использовалась слабообогащенная по урану-235 двуокись урана. Стационарная загрузка топлива в один реактор составляла свыше 190 тонн. Каждая тонна ядерного топлива содержала примерно 20 кг ядерного горючего (урана-235). Ядерное топливо было загружено в реактор в виде тугоплавких таблеток, помещенных в трубках из циркониевого сплава - ТВЭлах (тепловыделяющих элементах).

ТВЭлы размещались в активной зоне в виде тепловыделяющих сборок (ТВС), объединяющих по 18 ТВЭлов. Эти сборки (около 1700 штук) помещались в специальные вертикальные технологические каналы в графитовой кладке. По этим же каналам циркулировал теплоноситель (вода), которая в результате теплового воздействия от происходящей в реакторе цепной реакции доводилась до кипения. Пар через специальные коммуникации подавался на турбину, которая вырабатывала электрическую энергию. По мере выгорания топлива кассеты с ТВЭлами заменялись в ходе работы реактора без понижения его мощности. К моменту аварии активная зона реактора 4-го энергоблока содержала 1659 кассет с ТВЭлами, 75% которых проработали 600 эффективных суток. Общая активность приближалась к предельной величине и составляла 1500 МКи.

Кругооборот воды в реакторе осуществлялся шестью работающими и двумя резервными главными циркуляционными насосами (ГЦН). В цилиндре активной зоны имелись  сквозные отверстия (трубы), в которых  размещалось 211 стержней регулирования  из бористой стали или карбида бора, поглощающих нейтроны, а также регулирующих изменение скорости нейтронного потока. По мере извлечения стержней из активной зоны (поднятия вверх)начиналась цепная реакция и нарастание мощности реактора (чем выше извлечены стержни, тем больше мощность). Однако в любом случае количество опущенных в активную зону стержней должно быть не менее 28-30 (после Чернобыльской аварии установлено, что в нижнем положении должно находиться не менее 70 стержней) для того, чтобы способность реактора к разгону не превысила возможность поглощающих стержней при необходимости заглушить реактор. Эти 28-30 стержней (в настоящее время - 70) составляли так называемый оперативный запас реактивности. В момент аварии в крайнем верхнем положении находились 205 стержней (по свидетельству старшего инженера управления реактором - 193), т.е. внизу оставалось только 6 стержней (или 18), что являлось грубейшим нарушением регламента эксплуатации.

Реактор имел также  противоаварийные системы. Прежде всего это система управления и защиты реактора (СУЗ). Она обеспечивала пуск, автоматическое и ручное регулирование мощности, плановую и аварийную остановку реактора. Аварийная остановка осуществлялась по сигналам аварийной защиты (АЗ) или при нажатии специальной кнопки.

Аварийная защита должна срабатывать при превышении заданных уровней и скорости нарастания нейтронного потока, при отказах  в работе оборудования, а также  при превышении значений технологических  параметров. По сигналу АЗ в активную зону автоматически должны быть введены  все стержни СУЗ, чтобы заглушить  реактор.В случае разрыва труб контура многократной принудительной циркуляции, по которому протекает теплоноситель, должна включаться система аварийного охлаждения реактора (СА-ОР) и в течение 45 секунд подавать воду из гидроемкостей в технологические каналы до постоянной подачи воды от специальных насосов.

Причиной аварии явился ряд допущенных работниками  электростанции грубых нарушений правил эксплуатации реакторных установок. Накануне вывода четвертого энергоблока на плановый ремонт в ночное время проводились  эксперименты, связанные с исследованием  режимов работы турбогенераторов. При  этом руководители и специалисты  АЭС должным образом не подготовились  к предстоящей работе, не согласовали  эксперименты с соответствующими организациями, хотя это требовалось сделать. Во время работ не обеспечивался  должный контроль и не были приняты  необходимые меры безопасности. Произошло  внезапное нарастание мощности реактора, что привело к резкому повышению  температуры и давления в его  активной зоне и контуре теплоносителя  и к последующему взрыву реактора с разрушением реакторного здания.

Аварийная защита реактора в этих условиях должна была автоматически сработать от любого из ряда аварийных сигналов и предотвратить  нарастание реакции деления ядерного горючего. Но она, увы, была отключена.

Взрывом выбросило  часть разогретых до высоких температур технологических каналов и графитовой кладки, которые упали на кровлю блоков, помещений вспомогательных  служб реакторного отделения  и машинного зала. Разрушение маслопроводов  и короткое замыкание электрокабелей способствовали возникновению многочисленных очагов пожаров. Особую опасность огонь представлял на кровле машинного зала, так как это могло повлечь его распространение на остальные энергоблоки. Словом, реактор перестал существовать как управляемая система и превратился в непрерывно действующий источник выброса в атмосферу радиоактивных веществ. Цепная реакция деления сразу после взрыва прекратилась. Расплавились тепловыделяющие сборки и все элементы активной зоны. Образовался многокомпозиционный расплав делящегося материала и конструкционных материалов с температурой около 1000°С. Такая температура расплава и его значительная масса обусловили непрерывное испарение и возгонку с его поверхности большого количества радиоактивных веществ. По мере остывания расплава их выброс в атмосферу должен был уменьшаться и прекратиться полностью с переходом расплава в твердое состояние. Однако попытки прекратить или локализовать эти выбросы путем засыпки реактора различными материалами не дали положительных результатов. Лишь снизилась к середине мая их активность и частота. В итоге реактор превратился в «саморегулирующуюся» систему с циклическим характером таких выбросов.

Через проломы  в реакторном здании (особенно в  северном и западном направлениях) на территорию станции было выброшено  большое количество радиоактивных  обломков. В активной зоне четвертого энергоблока содержалось 200 т урана, в том числе около трех тонн изотопа уран-235. По оценке специалистов, после взрыва в активной зоне осталось около 10 процентов топлива.

Уровни радиации в завале, получившемся рядом с  энергоблоком, достигали более 2000 Р/ч, на высоте 200 м над реактором -до 340 Р/ч, а отдельные его обломки, разлетевшиеся на расстояние до 100 м, излучали около 600-700 Р/ч. В дальнейшем на территории станции они значительно уменьшались главным образом за счет дезактивации (сбор и захоронение обломков, сгребание отвалов у здания, бетонирование промплощадки), а также уменьшения выбросов из реактора и радиоактивного распада.

Выброшенная в  атмосферу парогазовая смесь  вследствие высокой кинетической энергии  достигла высоты 1,5 км и распространилась по направлению ветра. Состав радионуклидов  в образовавшемся облаке в целом  соответствовал составу топлива  реактора, отличаясь от него лишь повышенным содержанием йода и теллура.

Радиоактивное заражение местности характеризовалось  неравномерностью плотности загрязнения  по различным направлениям от станции, его сложным изотопным составом, включающим практически все, в том  числе наиболее опасные - радионуклиды йода, стронция, цезия, плутония, кюрия  и др., изменчивостью уровней радиации в отдельных районах в результате переноса пыли и продолжавшихся выбросов радиоактивных продуктов из аварийного реактора. Площадь загрязнения составила  более 5000 км2, на которой проживали свыше 142 тыс. человек. На этой территории были выведены из хозяйственного оборота сельскохозяйственные угодья, леса, остановлена работа предприятий, строек, других объектов, осложнилось энергообеспечение народного хозяйства республики. Возникла реальная угроза длительного загрязнения реки Днепр и водохранилищ Днепровского каскада ГЭС. В целом только прямые убытки по ценам того времени составили около 2 млрд. рублей.

Следует сказать, что уровни радиации, превышающие  фоновые, отмечались на значительных удалениях  от места аварии -практически на всей территории Украины и далеко за ее пределами. Так, изолиния с уровнем 0,5 мР/ч проходила через Киев.

В первые дни большую опасность представлял йод-131, который поражает жизненно важный орган человека - щитовидную железу. В последующем на местности выпадали и другие вещества. К наиболее опасным для человека среди них следует отнести цезий, стронций, плутоний, характеризующиеся большим периодом полураспада. Они накапливаются в организме человека, оказывая сильное биологическое воздействие.

Основная часть  радионуклидов сосредоточивалась  в приповерхностном (1 см) слое почв и растительной биомассе, где они  практически не растворяются водой. В сухую и ветренную погоду часть их вновь переходила в аэрозольное состояние и распространялась по ветру. Особенно опасны в этом отношении для человека альфаактивные изотопы.

В связи с  тем, что начало аварии совпало с  вегетационным периодом созревания растений, произошло массовое загрязнение  зелени, ранних овощей, фруктов и  кормов. Фактически с первых дней в  пробах зелени определялись Йод-131, рутений-103,106, барий-лантан-140, цирконий, ниобий-95, церий-141,144, цезий-134,137.

При анализе  фруктов наиболее опасными для человека с точки зрения содержания цезия  оказались яблоки. А вот картофель  и другие корнеплоды имели низкие уровни загрязнения. То же можно сказать  и о зернопродуктах.

В структуре  поступления цезия-134,137 критическими пищевыми продуктами в течение первого  года после аварии являлись молоко и мясо.