Авария на Чернобыльской АЭС. Причины и последствия

План

ВСТУП

Аварія на Чорнобильській АЕС призвела до унікальної багатоаспектної екологічної катастрофи, що за своїм масштабом визначена як планетарна. Винятковість катастрофи виявилась також у численності та багатомірності негативних соціальних явищ, які вона спричинила. Виник великий комплекс екологічних, медичних, інформаційних, соціальних, наукових, правових, управлінських, економічних, виробничо-технічних, а також і повсякденних побутово-практичних проблем, що сформували її еколого-соціальний феномен, який дістав в офіційному, науковому, повсюдному мовному вжитку назву наслідків Чорнобильської катастрофи.

Масштабні екологічні зрушення навколо аварійної станції поставили проблему відповідного переформування життєдіяльності людей. Цій проблемі були підпорядковані зміни соціальної політики та управління: запроваджені нові норми, форми діяльності, скорочені традиційні виробництва тощо. У мешканців уражених територій виникла необхідність пристосування і до дії радіологічного фактора, і до змін у соціумі: до нових управлінських підходів у регулюванні життєдіяльності регіону, до змінених правових норм, до дефіциту медичної допомоги в умовах ризику захворювання. Великою проблемою для людей стала також необхідність адаптування до особистісних змін у самопочутті та здоров'ї.

Задача порятунку життя мешканців регіону навколо ЧАЕС в період після аварії була вирішена шляхом їх евакуації. Отже, цілісна етнічно-поселенська структура зруйнувалася; сформувалися специфічні соціальні групи потерпілих: мешканців забруднених регіонів, ліквідаторів, самоселів, переселених. Кожна з них мала специфічну адаптивну ситуацію. Зокрема, переселені мусили адаптуватися і до наслідків опромінення та стресу, і до нового місця проживання, оточення, пошуків роботи тощо.

1. ОСНОВНІ ПРИНЦИПИ РОБОТИ ЧАЕС

На Чорнобильської АЕС були встановлені ядерні реактори РБМК-1000. Реактор цього типу був спроектований більш 30 років тому і використовувався в СРСР на декількох електростанціях. Теплова потужність кожного реактора складає 3200 Мвт. Мається два турбогенератори електричною потужністю по 500 Мвт кожний (загальна електрична потужність енергоблоку - 1000 Мвт).

Паливом для РМБК-1000 служить слабко збагачена по урані-235 двоокис урану. У вихідному для початку процесу стані кожна її тонна містить приблизно 20 кг ядерного пального - урану-235. Стаціонарне завантаження двоокису урану в один реактор дорівнює 180 тонн. Ядерне пальне засипається в реактор не навалом, а міститься у виді тепловиділяючих елементів - твелів. Твел являє собою трубку з цирконієвого сплаву, куди містяться таблетки циліндричної форми двоокису урану. Твели розміщають в активній зоні реактора у виді так званих тепловиділяючих зборок, що поєднують по 18 твелів. Ці зборки, а їх близько 1700 шт., містяться в графітову кладку, для чого в ній зроблені технологічні канали. По них же циркулює і теплоносій. У РМБК це вода, що у результаті теплового впливу від ланцюгової реакції, що відбувається в реакторі, доводиться до кипіння, і пара, через технологічні магістралі подається на турбогенератори, що безпосередньо виробляють електроенергію. Круговорот води в реакторі здійснюється головними циркуляційними насосами. Їх вісім - шість працюючих і два резервних.

Сам реактор поміщений усередині бетонної шахти, що є засобом біологічного захисту. Графітова кладка укладена в циліндричний корпус товщиною 30 мм. Розмір активної зони реактора - 7м. по висоті і 12 м. у діаметрі. Весь апарат спирається на бетонну підставу, під яким розташовується басейн-барботер системи локалізації аварії.

Ланцюгова реакція і тепловиділення в реакторній зоні загалом протікають у такий спосіб: ядро урану під впливом нейтрона поділяється на два осколкових ядра. При цьому виділяються нові нейтрони. Вони у свою чергу викликають розподіл інших ядер урану.

Але не всі нейтрони беруть участь у ланцюговій реакції. Деякі з них поглинаються матеріалами конструкції чи реактора виходять за межі активної зони. Ланцюгова реакція починається тільки тоді, коли хоча б один з нейтронів, що утворилися, бере участь у наступному розподілі атомних ядер. Ця умова характеризується коефіцієнтом ефективності розмноження (Кеф ), що визначається як відношення числа нейтронів даного покоління до числа нейтронів попереднього покоління. При значенні цього коефіцієнта рівному 1 у реакторі відбувається ланцюгова реакція розподілу, що самопідтримується, постійної інтенсивності. Такий стан реактора називається критичним. При значенні Кеф менше 1 процес розподілу ядер урану буде загасаючим (підкритичний стан), а при Кеф більше 1 інтенсивність розподілу і потужність реактора будуть наростати (надкритичний стан). Осколки атомних ядер, розлітаючись з великою швидкістю, взаємодіють з іншими ядрами і гальмуються у своєму русі. При втрати кінетичної енергії осколків і відбувається виділення тепла.

При перебуванні реактора в надкритичному стані наростання ланцюгової реакції відбувається некерованому режимі, що може привести до ядерного вибуху. Для регулювання швидкості протікання ланцюгової реакції застосовуються стрижні з матеріалів поглинаючих нейтрони - бористої чи сталі карбіду бора. Вони вводяться (чи виводяться) з активної зони реактора чи збільшуючи зменшуючи кількість нейтронів і відповідно чи прискорюючи сповільнюючи плин ланцюгової реакції.

Конструкторами РМБК-1000 передбачалося, що реактор повинний мати ряд проти аварійних систем. Це система керування і захисту реактора, що включає в себе 211 твердих стрижнів-поглиначів і апаратура контролю за рівнем і розподілом нейтронного потоку. Вона забезпечує пуск, ручне й автоматичне регулювання потужності, планову й аварійній зупинці реактора. Остання автоматично здійснюється по сигналах аварійного чи захисту при натисканні кнопки.

Крім того, на ЧАЕС минулому передбачені захисні системи на випадок якщо аварія усе-таки відбудеться. У випадку розриву труб контуру циркуляції теплоносія, уключалася система аварійного охолодження реактора (САОР), яка подавала воду з гідравлічних ємністей у технологічні канали для екстреного охолодження робочої зони реактора. Конструктори і засоби інформації затверджували, що система аварійного захисту РМБК на Чорнобильської АЕС така, що в стані без утручання людини, тобто автоматично запобігти серйозні наслідки передбачених проектом відмовлень. Отже, будь-яка велика аварія, на їхню думку могла бути локалізована не приносячи відчутної шкоди здоров'ю людей, навколишньому середовищу. Однак подальші події довели м'яко говорячи неспроможність подібних тверджень.

Так що ж відбулося на Чорнобильської АЕС?

2. ХРОНОЛОГІЯ АВАРІЇ ТА ЇЇ ПРИЧИНИ

День 25 квітня 1986 року на 4-м енергоблоці ЧАЕС планувався не зовсім як звичайний. Передбачалося зупинити реактор на планово-попереджувальний ремонт. Але перед заглушенням ядерної установці керівництво ЧАЕС планувало провести деякі експерименти. Перед зупинкою були заплановані іспити одного з турбогенераторів станції в режимі вибігу з навантаженням власних нестатків блоку. Суть цього 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 нестатків, зокрема для харчування головних циркуляційних насосів. Звернемося до хронології подій.... Отже 25 квітня 1986 року......

1ч. 00 хв. - відповідно до графіка  зупинки реактора на планово-попереджувальний  ремонт персонал приступив до  зниження потужності апарата  працюючего на номінальних параметрах.

13ч. 05 хв. - при тепловій потужності 1600 Мвт. відключений від мережі  турбогенератор №7, що входить  у систему 4-го енергоблоку. Електроживлення  власних нестатків перевели на  турбогенератор №8

14ч. 00 хв. - відповідно до програми  іспитів відключається система  аварійного охолодження реактора. Оскільки реактор не може експлуатуватися  без системи аварійного охолодження, його необхідно було зупинити. Але дозвіл на глушіння апарата  не було дано. І реактор продовжував працювати без системи аварійного охолодження (САОР).

23ч. 10 хв. - отриманий дозвіл на  зупинку реактора. Почалося зниження  його теплової потужності до 1000-700 МВТ відповідно до програми  іспитів. Але оператор не справився  з керуванням, у результаті чого  потужність апарата упала майже до 0. У таких випадках реактор повинний глушитися . Але персонал не порахувався з цією вимогою. Почали підйом потужності.

1ч. 00 хв. 26 квітня - персоналу удалося  підняти потужність до рівня 200 Мвт (теплових) замість покладених 1000-700.

1ч. 03 хв. - До шести працюючих  насосів підключили ще два, для  підвищення надійності охолодження  реактора після іспитів.

1ч. 20 хв. - Для утримання потужності  реактора з нього були виведені  стрижні автоматичного регулювання, порушивши найсуворішу заборону  працювати на реакторі без  визначеного запасу стрижнів - поглиначів  нейтронів. У той момент у реакторі знаходилося тільки шість стрижнів, що приблизно вдвічі менше гранично припустимої величини.

1ч. 23 хв. - Оператор закрив клапана  турбогенератора. Подача пари припинилася. Почався вибіг турбіни. У момент  відключення другого турбогенератора  повинна була спрацювати ще  одна система захисту по зупинці  реактора. Але персонал відключив її , щоб повторити іспиту якщо перша спроба не удасться. У результаті виниклої ситуації реактор потрапив у хитливий стан, що привело до появи позитивної радіоактивності і розігріву реактора.

1ч. 23 хв. 40 сек. - керівник зміни 4-го  енергоблоку зрозумівши небезпеку  ситуації дав команду натиснути  кнопку найефективнішого аварійного  захисту. Поглинаючі стрижні пішли  вниз, але через кілька секунд  зупинилися. Спроби ввести їх  у реакторну зону не удалися. Реактор вийшов з під контролю.

1ч. 23 хв. 44 сек. Потужність реактора  різко збільшилася і приблизно  в 100 разів перевищила проектну.

1ч. 23 хв. 45 сек. ТВЕЛи почали руйнуватися. У паливних каналах створився  високий тиск.

1ч. 23 хв. 49 сек. Паливні канали стали  руйнуватися.

1ч. 23 хв. Пішло два вибухи. Перший - через гримучу суміш, що утворилася  в результаті розкладання водяної  пари. Другий був викликаний розширенням пар палива. Вибухи викинули палі даху четвертого блоку. У реактор проникнув повітря. Повітря реагувало з графітовими стрижнями, утворити оксид вуглецю II (чадний газ). Цей газ спалахнув, почалася пожежа. Покрівля машинного залу зроблена з матеріалів, що легко пломеніють. (З тих самих, котрі використовувалися на ткацькій фабриці в Бухарі, що цілком згоріла на початку 70-х років. І хоча деякі працівники після випадку в Бухарі були віддані під суд, ці ж матеріали використовувалися при будівництві АЕС.)

8 з 140 тонн ядерного палива, що  містять плутоній і інші надзвичайно  радіоактивні матеріали (продукти  розподілу), а також осколки графітового  сповільнювача, теж радіоактивні, були  викинуті вибухом в атмосферу. Крім того, пари радіоактивних  ізотопів йоду і цезію були  викинуті не тільки під час  вибуху, але і поширювалися під  час пожежі. У результаті аварії  була цілком зруйнована активна  зона реактора, ушкоджене реакторне  відділення, деаераторна етажерка, машинний зал і ряд інших  споруджень.

Були знищені бар'єри і системи безпеки, що захищають навколишнє середовище від радіонуклідів, що містяться в опроміненому паливі, і відбувся викид активності з реактора. Цей викид на рівні мільйонів кюрі в добу, продовжувався протягом 10 днів з 26.04.86. по 06.05.86., після чого упав у тисячі разів і надалі поступово зменшувався. По характері протікання процесів руйнування 4-го блоку і по масштабах наслідків зазначена аварія мала категорію позапроектної і відносилася до 7-ому рівня (важкі аварії) по міжнародній шкалі ядерних подій INES.

Уже через годину радіаційна обстановка в місті була ясна. Ніяких мір на випадок аварійної ситуації там передбачено не були: люди не знали, що робити. По всіх інструкціях і наказам, що існують уже 25 років, рішення про висновок населення з небезпечної зони повинні були приймати місцеві керівники. До моменту приїзду Урядової комісії можна було вивести з зони всіх людей навіть пішки. Але ніхто не взяв на себе відповідальність (шведи спочатку вивезли людей із зони своєї станції, а тільки потім почали з'ясовувати, що викид відбувся не в них).

На роботах у небезпечних зонах (у тому числі в 800 метрах від реактора) знаходилися солдати без індивідуальних засобів захисту, зокрема, при розвантаженні свинцю. Потім з'ясувалося, що такого одягу в них немає. У подібному положенні виявилися і вертолітники. І офіцерський склад, у тому числі і маршали, і генерали дарма бравірували, з'являючись поблизу реактора в звичайній формі. У даному випадку необхідна була розумність, а не помилкове поняття сміливості. Водії при евакуації Прип'яті і при роботах по обвалуванню ріки також працювали без індивідуальних засобів захисту. Не може служити виправданням, що доза опромінення складала річну норму - в основному це були молоді люди, а отже, це позначиться на потомстві. Точно також прийняття для армійських підрозділів бойових норм - це крайня міра у випадку воєнних дій і при проході через зону поразки від ядерної зброї. Такий наказ був викликаний саме відсутністю в даний момент засобів індивідуального захисту, що на першому етапі аварії були тільки в спецпідрозділах. Уся система цивільної оборони виявилася цілком паралізованою. Не виявилося навіть працюючих дозиметрів. Залишається тільки захоплюватися роботою і мужністю пожежного підрозділу. Вони запобігли розвитку аварії на першому етапі. Але навіть підрозділу, що знаходяться в Прип'яті, не мали відповідного обмундирування для роботи в зоні підвищеної радіації. Як завжди досягнення мети обійшлося ціною багатьох і багатьох життів.

Таким чином, можна коротко визначити шістьох основних причин аварії на 4-м енергоблоці:

Перше - зниження оперативного запасу радіоактивності, тобто зменшення кількості стрижнів-поглиначів в активній зоні реактора нижче припустимої величини.

Друге - несподіваний провал потужності реактора, а потім робота апарата при потужності меншої, чим було встановлено програмою іспитів.

Третє - підключення до реактора усіх восьми насосів з перевищенням витрат по ЦГН.

Четверте - блокування захисту реактора за рівнем води і тиску пари в барабані-сепараторі.

П'яте - блокування захисту реактора по сигналі відключення пари від двох турбогенераторів.