Che-86. Хроніки напіврозпаду.

Це - нецікаве чтиво. Не про путіна, не про війну, не про владу. Це - про нестабільні елементи. Якщо вважаєте, що зможете прочитати - ласкаво прошу, якщо ні - закривайте статтю, як тільки дочитаєте це речення.
 
Користуючись купою книжок, праць, статей, своїми мегадилетантськими знаннями, спогадами очевидців та консультаціями професіоналів, спробую для тих, хто продереться крізь купу слів та технічних термінів, розповісти про 10 помилок Чорнобиля, які стали причиною того, що й досі ця назва викликає підсвідомий жах.
 
Поїхали, шановні.
 
Реактор є не тільки джерело електроенергії, але і її споживач. Поки з активної зони реактора не буде вивантажено ядерне паливо, через неї необхідно безперервно прокачувати воду для того, щоб не перегрілися тепловидиляючі елементи.
 
Зазвичай частина електричної потужності турбін відбирається на власні потреби реактора. Якщо реактор зупинений (заміна палива, профілактичні роботи, аварійна зупинка), то електроживлення реактора йде від сусідніх блоків, зовнішньої електромережі. На крайній аварійний випадок передбачено живлення від резервних дизель-генераторів.
 
Проте в самому кращому випадку вони зможуть почати видавати електроенергію не раніше, ніж через одну-три хвилини. Виникає питання: чим живити насоси, поки дизель-генератори не вийдуть на режим? Необхідно було з'ясувати - скільки часу з моменту відключення подачі пари на турбіни, вони, обертаючись по інерції, будуть виробляти струм, достатній для аварійного живлення основних систем реактора. Перші випробування показали, що турбіни не можуть забезпечити електроенергією основні системи в режимі обертання по інерції (режим вибігу).
 
25 квітня 1986 року передбачалося випробувати цю систему в роботі, тому що 4-й енергоблок в цей день все одно планувалося зупинити для ремонтних робіт. Однак було потрібно по-перше, щось використовувати в якості баластного навантаження для того, щоб можна було проводити виміри на вибігаючий турбіні. По-друге, було відомо, що при падінні теплової потужності реактора до 700-1000 мегават спрацює система аварійної зупинки реактора (САЗР), реактор буде зупинений і неможливо буде повторити експеримент кілька разів, тому що відбудеться його ксенонове отруєння.
 
Що це таке?
 
Ядерне паливо являє собою пігулки чорного кольору діаметром близько 1 см і висотою близько 1,5 см. У них міститься 2% двоокису урану 235 і 98% урану 238, 236, 239. У всіх випадках при будь-якій кількості ядерного палива ядерний вибух розвинутися не може, тому що для лавиноподібної стрімкої реакції поділу, характерної для ядерного вибуху потрібна концентрація урану 235 більше 60%. Двісті пігулок ядерного палива завантажуються в трубку, виготовлену з цирконію. Довжина цієї трубки 3.5 м, діаметр 1,35 см. Ця трубка називається ТВЕЛ - тепловиділяючий елемент. 36 ТВЕЛів збираються в касету (інша назва "збірка").
 
При поділі ядер урану з їх осколків утворюються ядра більш легких елементів. Серед них телур-135, який перетворюється на йод-135, а йод швидко в свою чергу перетворюється на ксенон-135. Цей ксенон дуже активно захоплює вільні нейтрони. Якщо реактор працює в стабільному режимі, то атоми ксенону-135 досить швидко вигорають і на роботу реактора не впливають. Однак при різкому і швидкому зниженні з якихось причин потужності реактора ксенон вигоряти не встигає і починає накопичуватися в реакторі, тобто сприяє зниженню його потужності. Наростає явище так званого ксенонового отруєння реактора.
 
Було вирішено заблокувати систему САЗР, а в якості баластного навантаження використовувати резервні ГЦН (головні циркуляціоні насоси).
 
Це були ПЕРША і ДРУГА трагічні помилки, які потягли за собою все інше.
 
По-перше, абсолютно немає чого було блокувати САЗР. По-друге, використовувати можна було в якості баластного навантаження що завгодно, тільки не циркуляційні насоси. Саме вони зв'язали між собою абсолютно далекі один від одного електротехнічні процеси та процеси, що відбуваються в реакторі.
 
25 квітня 1.00. Розпочато поступове зниження потужності реактора.
 
13.05. Потужність реактора знижено з 3200 мегават до 1600. Зупинено турбіну № 7. Живлення електросистем реактора переведено на турбіну № 8.
 
14.00. Заблоковано САЗР. У цей час диспетчер "Київенерго" розпорядився затримати зупинку блоку (кінець тижня, друга половина дня, зростає споживання енергії). Реактор працює на половинній потужності, а САЗР так і не підключена знову. Це груба помилка персоналу, але на розвиток подій вона не вплинула.
 
23.10. Диспетчер знімає заборону. Персонал починає знижувати потужність реактора.
 
26 квітня 1986 р. Ніч трагедії.
 
0.28. Потужність реактора знизилася до рівня, коли систему управління рухом керуючих стрижнів треба перекладати з локальної на загальну (у звичайному режимі групи стрижнів можна переміщувати незалежно один від одного - так зручніше, а при низькій потужності всі стрижні повинні управлятися з одного місця і рухатися одночасно). Цього зроблено не було. Це була ТРЕТЯ трагічна помилка.
 
Одночасно оператор допускає ЧЕТВЕРТУ трагічну помилку. Він не видає машині команду "тримати потужність". У результаті потужність реактора стрімко знижується до 30 мегават. Кипіння в каналах різко знизилося, почалося ксенонове отруєння реактора. Персонал зміни допускає П'ЯТУ трагічну помилку (я б діям зміни в цей момент дав би іншу оцінку. Це вже не помилка, а злочин. Всі інструкції наказують в такій ситуації глушити реактор). Оператор виводить з активної зони всі керуючі стрижні.
 
1.00. Потужність реактора вдалося підняти до 200 мегават проти запропонованих програмою випробувань 700-1000. Це було друга злочинна дія зміни. Через наростаюче ксенонового отруєння реактора потужність підняти вище не вдається.
 
1.03. Розпочався експеримент. До шести працюючих головних циркуляційних насосів підключається в якості баластного навантаження сьомий насос.
 
1.07. Підключається в якості баластного навантаження восьмий насос. На роботу такої кількості насосів система не розрахована. Розпочався кавітаційний зрив ГЦН (їм просто не вистачає води). Вони висмоктують воду з барабанів сепараторів і її рівень в них небезпечно знижується. Величезний потік досить холодної води через реактор знизив пароутворення до критичного рівня. Стрижні автоматичного регулювання машина повністю вивела з активної зони.
 
1.19. Внаслідок небезпечно низького рівня води в барабанах сепараторах оператор збільшує подачу в них живильної води (конденсату). Одночасно персонал допускає ШОСТУ трагічну помилку (я б сказав - друге злочинне діяння). Він блокує системи зупинки реактора за сигналами недостатнього рівня води і тиску пари.
 
1.19.30 Рівень води в барабанах сепараторах почав зростати, але через зниження температури води, що надходить в активну зону реактора і її великої кількості, кипіння там припинилося. Останні стрижні автоматичного регулювання покинули активну зону. Оператор допускає СЬОМУ трагічну помилку. Він повністю виводить з активної зони останні стрижні ручного управління, позбавляючи себе тим самим можливості керувати процесами, що відбуваються в реакторі. Справа в тому, що висота реактора 7 метрів і він добре відгукується на переміщення керуючих стрижнів, коли вони переміщуються в середній частині активної зони, а в міру віддалення їх від центру керованість погіршується. Швидкість переміщення стрижнів 40 см/сек.
 
1.21.50 Рівень води в барабанах-сепараторах дещо перевищив норму і оператор відключає частину насосів.
 
1.22.10 Рівень води в барабанах сепараторах стабілізувався. У активну зону тепер надходить набагато менше води, ніж до цього моменту. В активній зоні знову починається кипіння.
 
1.22.30 Через неточності систем управління, що не розраховані на подібний режим роботи виявилося, що подача води в реактор складає близько 2/3 від потрібного. У цей момент комп'ютер станції видає роздруковку параметрів реактора з вказівкою на те, що запас реактивності небезпечно малий. Проте персонал просто проігнорував ці дані (це було третє злочинне діяння в цю добу). Інструкція наказує в такій ситуації негайно аварійним порядком глушити реактор.
 
1.22.45 Рівень води в сепараторах стабілізувався, кількість води у реакторі вдалося привести в норму. Теплова потужність реактора повільно почала зростати. Персонал припустив, що роботу реактора вдалося стабілізувати і було вирішено продовжити експерімент. Це була ВОСЬМА трагічна помилка. Адже практично всі стрижні управління перебували в піднятому положенні, запас реактивності був неприпустимо малий, САЗР відключена, системи автоматичної зупинки реактора по ненормальному тиску пари і рівню води заблоковані.
 
1.23.04 Персонал блокує систему аварійної зупинки реактора, що спрацьовує у випадку припинення подачі пари на другу турбіну, якщо до цього вже була вимкнена перша. Нагадаю, що турбіна № 7 була вимкнена ще в 13.05. 25.04 і тоді працювала тільки турбіна № 8. Це була ДЕВ'ЯТА трагічна помилка (і четверте злочинне діяння в цю добу). Інструкція забороняє відключати цю систему аварійної зупинки реактора в усіх випадках. Одночасно персонал перекриває подачу пари на турбіну № 8. Турбіна починає втрачати оберти, напруга в мережі знижується і ГЦН, що живляться від цієї турбіни починають знижувати оберти.
 
Слідство встановило, що якби не була відключена система аварійної зупинки реактора по сигналу припинення подачі пари на останню турбіну, то катастрофи не сталося б. Автоматика б заглушила реактор. Але персонал припускав повторити експеримент кілька разів на різних параметрах управління магнітним полем генератора. Зупинка реактора виключала таку можливість.
 
1.23.30 ГЦН значно знизили оберти і потік води через активну зону реактора значно зменшився. Стало швидко наростати пароутворення. Три групи стрижнів автоматичного управління пішли вниз, але зупинити наростання теплової потужності реактора не змогли, тому що їх уже було недостатньо. Т.к. подача пари на турбіну була відключена, то її обороти продовжували знижуватися, насоси все менше подавали води в реактор.
 
1.23.40 Начальник зміни, зрозумівши що відбувається, наказує натиснути кнопку Аварійної Зупинки. За цією командою стрижні керування з максимальною швидкістю опускаються вниз. Таке масоване введення в активну зону реактора поглиначів нейтронів покликане в короткий час повністю припинити процеси ядерного поділу. Це була остання ДЕСЯТА трагічна помилка персоналу і остання безпосередня причина катастрофи.
 
Хоча слід сказати, що якби ця остання помилка не була здійснена, то все одно катастрофа вже була неминуча. А сталося ось що - на відстані 1,5 метра під кожним стрижнем підвішений так званий "витіснювач". Це алюмінієвий циліндр довжиною 4,5 м., заповнений графітом. Його завдання полягає в тому, щоб при опусканні керуючого стрижня наростання поглинання нейтронів відбувалося не різко, а більш плавно. Графіт теж поглинає нейтрони, але трохи слабше, ніж бор або кадмій.
 
Коли керуючі стрижні підняті до межі вгору, то нижні кінці витиснювачів знаходяться вище нижньої межі активної зони на 1,25 м. У цьому просторі знаходиться вода, яка ще не кипить. Коли всі стрижні різко пішли вниз по сингалу АЗ-5, то самі стрижні з бором і кадмієм ще фактично не ввійшли в активну зону, а циліндри витискувачів, діючи подібно поршням, витіснили з активної зони цю воду. ТВЕЛи оголилися. Стався різкий стрибок пароутворення. Тиск пари в реакторі різко зріс і цей тиск не дозволил стрижням впасти вниз. Вони зависли, пішовши всього 2 метри.
 
Оператор вимикає живлення муфт стрижнів. При натисканні на цю кнопку відключаються електромагніти, які тримають управляючі стрижні прикріпленими до арматури. Після подачі такого сигналу абсолютно всі стрижні (і ручного та автоматичного керування) від'єднуються від своєї арматури і вільно падають вниз під дією власної ваги. Але вони вже висіли, подпіраємі паром, і не ворушилися.
 
1.23.43 Розпочався саморозгін реактора. Теплова потужність досягла 530 мегават і продовжувала стрімко наростати. Спрацювали дві останні системи аварійного захисту - за рівнем потужності і за швидкістю зростання потужності. Але обидві ці системи керуються видачею сигналу АЗ-5, а він був ще 3 секунди тому поданий вручну.
 
1.23.44 У долі секунди теплова потужність реактора зросла в 100 разів і продовжувала зростати. ТВЕЛи розжарилися, розбухаючі частки палива розірвали оболонки ТВЕЛів. Тиск в активній зоні багаторазово зрос. Цей тиск, долаючи тиск насосів витіснив воду назад в подаючі трубопроводи. Далі тиск пари зруйнував частину каналів і паропроводи над ними.
 
Пролунав перший вибух.
 
Реактор припинив існувати, як керована система. Після руйнування каналів і паропроводів тиск в реакторі став падати і вода знову пішла в активну зону рактора. Почалися хімічні реакції води з ядерним паливом, розігрітим графітом, цирконієм. У ході цих реакцій почалося бурхливе утворення водню і окису вуглецю. Тиск газів в реакторі стрімко наростав. Кришка реактора вагою близько 1000 тонн підвелася, обриваючи всі трубопроводи.
 
1.23.46 Гази, що знаходилися в реакторі з'єдналися з киснем повітря, утворивши гримучий газ, який через наявність високої температури миттєво вибухнув.
 
Це був другий вибух.
 
Кришка реактора підлетіла вгору, повернулась на 90 градусів і знову впала вниз. Зруйнувалися стіни та перекриття реакторного залу. З реактора вилетіли чверть знаходившогося там графіту, уламків розпечених ТВЕЛів. Ці уламки впали на дах машинного залу та інші місця, утворивши близько 30 вогнищ пожежі.
 
Ланцюгова реакція поділу припинилася. Персонал почав покидати свої робочі місця приблизно з 1.23.40. Але з моменту видачі сигналу АЗ-5 до моменту другого вибуху пройшло всього 6 секунд. Зміркувати, що відбувається за цей час і тим більше встигнути щось зробити для свого порятунку, неможливо.
 
Уцілілі при вибуху співробітники покинули зал вже після вибуху.
 
О 1.30 до місця пожежі виїхала перша пожежна команда лейтенанта Володимира Правика.
 
Він помер 9 травня від гострої променевої хвороби. Від променів, які не зігрівають.