Текст книги "После Чернобыля. Том 1"
Автор книги: Ленина Кайбышева
сообщить о нарушении
Текущая страница: 5 (всего у книги 42 страниц)
ТЫ ЗА ВСЕ В ОТВЕТЕ
О своем друге пилоте Гийоме Антуан де Сент-Экзюпери писал: "Его величие – в сознании ответственности. Он в ответе за самого себя, за почту, за товарищей, которые надеются на его возвращение. Их горе или радость у него в руках. Он в ответе за все новое, что созидается там, внизу, у живых, он должен участвовать в созидании. Он в ответе за судьбы человечества – ведь они зависят от его труда.
Он из тех больших людей, что подобны большим оазисам, которые могут многое вместить и укрыть в своей тени. Быть человеком – это значит чувствовать, что ты за все в ответе. Сгорать от стыда за нищету, хоть она как будто существует и не по твоей вине. Гордиться победой, которую одержали товарищи. И знать, что, укладывая камень, помогаешь строить новый мир"...
В экстремальных условиях многие люди способны мобилизовать все свои физические и духовные силы на возвышенные действия. Об этом говорят бесчисленные героические поступки, акты самопожертвования и подвижничества. Л. Фейербах отмечал, что в критических ситуациях, когда человек теряет все или рискует всем, он способен на гуманные героические шаги во имя жизни. Ибо для него "неосуществление подобных действий есть моральное самоуничтожение". Теоретически мы все это осознаем и без запинки ответим, что за достойную идею, за Отечество, за свой народ, наконец, за людей Планеты надо идти даже на плаху. Особенно, если на тебя смотрят со стороны. На миру и смерть красна, тем более – успех
А сели – не смотрят? Если, наоборот, есть надежда, что окружающие не разберутся в сути вашего “липового” успеха, тем более если на первых порах он принесет явную экономию или если ваш начальник, безусловно, грамотный специалист, требует: “Дальше! Дальше!” Интересно, каждый ли подчиненный усомнится в правильности приказа такого начальника?
Кто – каждый из нас? и верны ли наши теперешние привычки? Не мерила – они у всех нас едины и все правильные. Именно привычки, мерки, подходы...
Дисциплину в атомной энергетике определяет не пресловутая формула: “Как просто быть солдатом, ни в чем не виноватым”. Здесь без дисциплины и на самом деле невозможно, и в то же время каждый подчиненный должен во всех случаях поступать осознанно, технически и физически грамотно. В отечественной атомной энергетике компетентности операторов придается большое значение, тогда как за рубежом, например, в США особый упор делается на буквальное выполнение Регламента, без больших размышлений. Вопрос спорный, об этом будет разговор. На наших АЭС больше специалистов с высшим образованием.
Начальник пятой смены четвертого энергоблока А.Ф. Акимов по правилам – как бы хозяин реактора. Он осуществляет сам или дает команду подчиненным о выполнении тех действий, которые считает необходимыми. Инженеры, операторы имеют право возразить, высказать свое мнение, даже категорически отказаться от действий, которые противоречат регламенту. Но ведь никто лучше начальника смены не знает в комплексе все системы энергоблока и, в частности, на данную конкретную минуту. Ему доверяют. Поэтому-то после аварии многие люди, непосредственно с работой ночной смены не связанные, во многом винили в ней лично Акимова. За что конкретно, никто толком не знал, просто предполагали, что он оказался или недостаточно грамотен, или недостаточно смел, когда потребовалось защищать свое мнение перед присутствовавшим здесь же весьма властным заместителем главного инженера А.С. Дятловым. Хорошо знавшие Акимова уважали его за инженерную грамотность, просто человеческую порядочность. И на суде ни один свидетель не бросил в Акимова камень.
Все распоряжения Акимова выполнялись молниеносно. И даже когда казалось, что мир рушится, начальник смены блока был максимально выдержан. Признавали все: великолепно соображал Акимов.
Он быстро рос как руководитель. Этот интеллигентный, во всем аккуратный, спокойный и вообще уравновешенный человек сначала подготовился и сдал экзамены на должность старшего инженера по управлению турбиной, потом стал начальником смены всего энергоблока. Высокая должность. И весьма ответственная. В течение нескольких часов он, по сути, – хозяин комплекса сложнейших и дорогих машин электрической мощностью миллион киловатт.
Взрыв произошел в процессе испытаний по проверке возможности подачи электроэнергии от турбогенераторов в режиме обесточивания АЭС.
Но авария-то произошла на реакторе!
– Акимов был отличный парень, умница, начитанный и грамотный инженер. Но... у него всегда не хватало характера. – Это мнение Н.А. Штейнберга.
В процессе эксперимента наступили минуты, секунды, когда произошли сбои, и начальник смены должен был засомневаться сам, а возможно – своему слишком увлекшемуся начальнику, заместителю главного инженера ЧАЭС С.Д. Дятлову, который курировал испытания от имени руководства станции. Но легко рассуждать так нам, со стороны, в спокойной обстановке. Немного нашлось бы людей, готовых ослушаться С.Д. Дятлова. Я не защищаю и не обвиняю Акимова, просто пытаюсь быть объективной.
Поняв трагизм положения, Акимов принимал инженерно верные, но (он не знал этого) уже бесполезные решения. И не пожалел своей жизни, надеясь исправить ошибку. Чью? Он не знал... “Я все делал правильно” – твердил он перед смертью.
Ему непосредственно подчинялся начальник смены реакторного цеха В.И. Перевозченко...
В смене Перевозченко всегда был (и остался в памяти) очень уважаемым человеком, центральной фигурой не только по должности, как начальник и парторг. Ему младшие по чину сдавали экзамены по Правилам технической эксплуатации, Правилам техники безопасности. Знания требовал строго, но никогда никаких конфликтов с ним не возникало, и он всегда умел добиться исполнения команды не обостряя отношений. Отличное качество... в обычной жизни. Но в “ту” ночь, в экстремальной ситуации начальник смены реакторного цеха В.И. Перевозченко, возможно, был обязан вступить в конфликт, как и Акимов, если и не с начальством то с самим собой, с привычным поведением. Впрочем, разговор об этом еще впереди. “Возможно” – не “наверняка”.
Специалисты-ядерщики убедились: урок Чернобыля заставил считаться с тем, что нарушения Регламента могут быть непредсказуемыми, а сам Регламент – недостаточно полным. В тот период существенным пороком чернобыльского реактора и вообще РБМК был так называемый положительный коэффициент реактивности, при котором в некоторых ситуациях реактор мог разогнаться, когда от него ждут, чтобы он заглох. Но в Регламенте об этом его свойстве ничего не было сказано: проектировщики надеялись, что такие опасные ситуации не возникнут. Не могла действовать достаточно быстро и аварийная защита. Остановимся позже и на этом.
Не удивительно, что важнейшей, первоочередной задачей после аварии на Чернобыльской АЭС стали выработка и осуществление таких технических решений, которые позволили устранить на действующих и строящихся АЭС с РБМК их вредные особенности, существенно повлиявшие на развитие аварии. Все это сделано всего за пару лет.
Но почему же только – после аварии? Разве не знали ученые и конструкторы аппарата о его недостатках? Знали, оттого и ужесточили Регламент эксплуатации. Если бы исключили и сами причины, сделав более строгими технические средства, аппарат стал бы более дорогим и менее экономичным. Глава Светского государства Л.И. Брежнев выдвинул лозунг: “Большой эффект с меньшими затратами”. Собственно, такого принципа придерживаются повсюду, все дело в принятых пределах. Лозунг же как бы снял пределы. Серьезной аварии не опасались, проектировщики и сами поддались эйфории абсолютной надежности атомной энергетики, даже при некоторых отклонениях от конструктивных норм. Первый заместитель директора Института атомной энергии (ИАЭ) им. И.В. Курчатова В.И. Легасов собственноручно написал для моей предыдущей книжки (о строительстве АЭС): “Надежны при правильной эксплуатации” (позже обсудим и это). А при “неправильной”?
Реактор, любой, должен быть надежен независимо от этого условия, он должен уметь “без разговоров” самостоятельно заглушаться, если действия операторов неправильны, электроника это способна обеспечить. Иной атомной энергетике просто не должно быть места. Да, кое в чем виноваты и конструкторы, и персонал. Но чернобыльский реактор, по выражению одного из сотрудников ИАЭ, “позволил себя разрушить”.
Все это не помешало конструкторам публично обвинить в трагедии лишь эксплуатационников, “нарушивших Регламент”, и только через три года, на учредительном собрании Ядерного общества СССР, которое торжественно проходило в самом уважаемом общественном здании страны – в Колонном зале Дома Союзов – три крупнейших специалиста заявили:
– Нам было стыдно. Однако пора и необходимо признаться: Чернобыльский аппарат был недоработан с точки зрения безопасности. И слишком засекречен.
Выступали только специалисты высокого ранга. Многие заявляли о необходимой открытости в ядерном производстве и энергетике. И ведущий собрание вице-президент АН СССР Е.П. Велихов, на этом собрании избранный и президентом Ядерного общества, засмеявшись, произнес, как под присягой на Библии:
– Да, будем говорить правду, всю правду и одну только правду!
...Эстонский академик Густав Наан лет 20 назад писал, что подобно тому, как в физике действует второй закон термодинамики, и в человеческом обществе, даже в его маленькой ячейке – семье, как и в любой системе, заложено стремление к разбалансированности, энтропии. Необходима постоянная забота о наладке, регулировании. Иначе могут возникать сбои. Если систему совершенно предоставить самой себе, она, в конце концов, развалится. И любое государственное устройство нуждается в постоянном поддержании порядка. Сталин делал это изуверскими методами. А после него никто, особенно Брежнев всерьез этим не занимался вовсе. Неправда, что в Советском Союзе люди работали только под кнутом, раб не способен на подвижничество. Собственно, провозглашались идеалы, к которым человечество возвращалось тысячелетиями.
Формула “на мою ответственность” стала простым сотрясением воздуха. Вот это моральное бездействие не только правительства, но часто и на нижних ступеньках общества в последние десятилетия перед перестройкой в наше стране мы и называем противным, вязким словом “застой”. Застой в ядерной энергетике выразился чернобыльской катастрофой. Мгновением. Трагедией одной ночи, помнить которую не только нам, но и всему человечеству предстоит многие годы, может быть всегда. Такая страшная цена за личную безответственность, нередко – личные качества работников.
Сейчас на ЧАЭС нередко услышишь в ответ на оценку “хороший человек”: “Хороший человек – это не должность. Должности такой нет! А вот должность следует исполнять хорошо”.
НЕВЕРОЯТНО?
За рубежом психологическое восприятие безопасности и надежности атомной энергетики мало отличалось от бытовавшего в СССР. Как выразился на международной конференции, посвященной 40-летию Первой АЭС в Обнинске летом 1994 г., известный французский специалист д-р Рене Карл, выступавший от имени Всемирной Ассоциации операторов АЭС (ВАНО), – и там никто, в том числе и проектировщики не могли себе представить, “что “Титаник” может утонуть”. И на Западе ничего не знали о серьезных происшествиях вне “их” станций, пока не грянула авария на “Три Майл Айленд” (Пенсильвания, США). Тогда все, кроме нас спохватились и начали принимать серьезные меры. У нас тот процесс начался после Чернобыля. Пенсильванскую аварию мы проигнорировали. Мир уже учел и наш опыт.
– Вероятность такой аварии в СССР никто не предполагал, поэтому к ней были готовы – это мнение Ю.Э. Багдасарова, который в ту ночь был начальником соседнего, третьего энергоблока ЧАЭС.– Поэтому все действия персонала сразу после того, как аппарат пошел “в разгон”, справедливо однозначно считать героическими. Человечество в целом и каждый человек в отдельности на каждом этапе своего развития способен действовать только согласно этому, доступному ему уровню.
Кто-то официально заявил, будто операторы ЧАЭС самовольно отключили “все защиты”. Этому, как ни странно, публика поверила, даже не задавшись вопросом, возможно ли, чтобы атомной станцией командовали идиоты. В плохое почему-то легче верится.
«Это равносильно тому, как если бы летчик стал экспериментировать с двигателем самолета в воздухе”, – так оценивал академик В.А. Легасов факт отключения эксплуатационниками ЧАЭС технологических систем безопасности в процессе эксперимента, официально связанного с режимами работы турбогенератора №8, а фактически – комплексного испытания энергоблока №4 ЧАЭС.
А вот что думает об аварийных ситуациях испытатель, инженер-пилот 1-го класса кандидат технических наук В.Т. Герасимов, который сам успешно полетал на самолетах многих типов от ПО-2 до широкофюзеляжного гиганта ИЛ-86, сам семь раз пережил отказы двигателей и 14 лет посвятил расследованию авиационных происшествий и разработке мероприятий по их предотвращению.
– Что для меня главное в человеческом факторе? Я считаю аксиомой, что человек не хочет аварии, – сказал Герасимов специальному корреспонденту “Правды” А. Тарасову. – Разве хочет совершить ошибку летчик на высоте десять тысяч метров? Разве хочет столкнуть самолеты в воздухе диспетчер? Конечно, нет! Сколько слов мы тратим, обличая расхлябанность, неумение, неточность и т.д. И все же аварии происходят. Они не норма, они страшные, всем нежелательные ЧП. И все же их больше, чем могло, чем должно быть. А могло быть совсем ничего. Значит это не желающий аварий человек становится в такие обстоятельства, которые толкают его на ошибку. У меня ошибка или нарушение правил экипажем, специалистом всегда вызывают чувство не столько негодования, сколько горечи и собственной вины... Значит, все мы, в том числе и я, что-то не доделали, не довели до конца, не были настойчивы в искоренении причин...
Есть производства, в основе которых изначально кроется опасность, некий риск для человека и окружающей Среды. С риском связаны технологические особенности ядерного реактора, химических производств, процессы работы на многих машинах. Рискованно, например, водить автомобиль. Принципиально возможны и ошибочные действия человека.
…Итак, рассматривалась ли учеными и специалистами возможность аварии, подобной Чернобыльской? Да, если говорить о ее физической сущности (разгон реактора). Вообще, Правила ядерной безопасности допускают отклонение от пределов и условий эксплуатации, не приводящее к ядерной аварии. Нет, если говорить о причинах, именно такое сочетание физических и конструктивных свойств аппарата и действий операторов не считалось возможным.
До Чернобыльской аварии за плечами атомной энергетики мира уже было четыре тысячи реакторо-лет надежной эксплуатации. При проектировании атомных станций всегда учитывают возможность выхода из строя того или иного элемента оборудования, нарушения в функционировании приборов и ошибочные действия оператора – эти исходные события могут привести к нарушению пределов и условий нормальной эксплуатации. Соответственно им возникли понятия проектной и максимальной проектной аварий. Для подавления аварий в проекте предусматривают технические средства и организационные меры, обеспечивающие безопасность при любом из учитываемых (только учитываемых!) проектом исходных событий.
В июле 1982 года были утверждены и действовали во время чернобыльской аварии “Общие положения обеспечения безопасности атомных станций при проектировании, сооружении и эксплуатации” (ОПБ-82). Там записано: “Атомная станция считается безопасной, если техническими средствами или организационными мерами обеспечивается непревышение установленных доз по внутреннему и внешнему облучению ее персонала и населения и нормативов по содержанию радиоактивных продуктов в окружающей среде при нормальной эксплуатации и проектных авариях”.
Однако те же правила все-таки признают возможность “гипотетической аварии”, для которой проектом не предусмотрены технические меры, способные обеспечивать безопасность атомной станции, а также предупреждать максимально возможный выброс радиоактивных веществ при расплавлении тепловыделяющих элементов и разрушении локализующих систем. Их предупредить должен разработанный и осуществленный на территории данной промышленной площадки и окружающей ее территории особый план мероприятий по защите населения и персонала.
Однако Чернобыльская АЭС не только не вызывала никаких опасений у руководителей отрасли, но даже считалась одной из лучших в стране... И все-таки именно здесь произошла авария. Как это могло случиться?
По мнению отечественных экспертов “дочернобыльского” периода, Чернобыльская АЭС относилась к разряду вполне надежных. Вообще, специалисты в области атомной энергетики утверждали, что серьезная авария на АЭС так же маловероятна, как, например, падение на Землю крупного метеорита. Но серьезная авария на Чернобыльской АЭС произошла в апреле 1986 года, а крупный метеорит упал на территорию ФРГ в начале 1988 года. То и другое – объективная реальность и одинаково маловероятно.
Постепенно, капля за каплей, я набирала информацию из заслуживающих серьезного отношения письменных и устных источников – пыталась понять, что же все-таки произошло и почему именно так, а не иначе. Разумеется, тем же занимались ученые и специалисты. Но я пытаюсь описать историю 30-километровой зоны ЧАЭС как можно полнее, и история возникновения катастрофы здесь – не лишняя.
Из “Акта специального расследования несчастного случая, происшедшего 26.04.86 г. в 1 час 25 минут при аварии на Чернобыльской АЭС”: “По данным администрации Чернобыльской АЭС, работа с персоналом (обучение, проверка знаний, инструктаж по технике безопасности, тренировки и т.п.) проводились на электростанции в полном соответствии с руководящими указаниями по организации работы с персоналом электростанций и сетей, утвержденным Минэнерго СССР”
Мнение американского специалиста-ядерщика доктора Розена: “Советские специалисты в первую очередь опасались аварии типа поломки труб, и в этом отношении реактор был спроектирован вполне надежно”. Правила эксплуатации должны были (подчеркнуто мною Л.К.) не допустить аварии при работе в неустойчивом цикле при небольшой нагрузке. “У них были четкие инструкции, нарушение которых было просто невозможно представить. То, что случилось, – просто невообразимо”.
На атомных станциях, как и в других областях электроэнергетики и вообще в промышленности, постоянно идет научно-исследовательская работа. На электростанциях ее цель – достижение большей надежности и экономичности оборудования. Без научной, исследовательской и экспериментальной работы невозможен научно-технический прогресс. Тем более, что испытывавшийся на ЧАЭС режим предусматривался проектом. На ЧАЭС проверяли все элементы проекта.
Испытывали турбогенератор №6, как говорят специалисты, в режиме совместного выбега с нагрузкой собственных нужд по специальной программе. Если сказать проще, то в случае отключения автономной системы аварийного электропитания, то есть в критических режимах турбогенератор временно должен самостоятельно и автоматически поддерживать аварийное напряжение в электросети системы собственных нужд станции без подачи энергии извне. Вот и хотели проверить, справится генератор с задачей ролью или нет. В конечном итоге эксперимент призван был повысить надежность и безопасность реактора.
Утвердил программу 21.04.1986 г. главный инженер ЧАЭС Н.М. Фомин. Ответственным за проведение испытания он назначил своего заместителя А.С. Дятлова. Руководителем наладчиков был Г.П. Метленко.
В техническом проекте энергоблока говорится, что испытания такого рода и в таком режиме, какие проводили на ЧАЭС – сложны. Никто прежде в нашей стране ими заниматься не хотел. А в Чернобыле взялись.
Это неверно. Использование выбега турбогенератора как фактора повышения надежности его охлаждения использовалось еще на самых первых атомных станциях. Это требование входит в регламент проверок эксплуатационных режимов. И даже на первом блоке Нововоронежской АЭС, в 64-м году, этот режим был как рядовой обязательный режим внедрен и проверялся. Поэтому и на ЧАЭС этот режим решили внедрить, то есть повторяли идею применительно к этой конструкции.
“...A3-5 на четвертом блоке!” – этот автомат-сигнал поднял с постелей руководителей цехов Чернобыльской АЭС. Все происшедшее до включения оператором кнопки “АЗ-5” (аварийной защиты, которая командует специальным комплексом стержней СУЗ – системы управления и защиты реактора) казалось понятным. Об этом рассказывали работавшие в ночную смену. Документы зарегистрировали поведение всех сколько-нибудь значительных элементов оборудования. Кнопка “АЗ-5” призвана автоматически просто останавливать, заглушать реактор, сбрасывая в него все оставшиеся стержни СУЗ. По сути – это команда “стоп”.
Но именно в момент нажатия кнопки “АЗ-5” начал развиваться аварийный процесс. Как именно он развивался? Надо понять психологическую природу процесса, представить его мысленно, как бы проиграть снова. Это необходимо, чтобы понять причину, найти средства, способные стопроцентно исключить вероятность повторения подобной катастрофы.
Персонал ЧАЭС видел, что эксперимент почти выполнен: тепловая мощность реактора – 7%. Турбина остановлена. Теперь, ориентируясь на запас стержней в реакторе, и следовало, как “стоп-краном”, реакцию полностью остановить. Все! Энергоблок останавливался на плановый ремонт.
...Никто в этой смене действительно не смог бы понять, что же все-таки произошло с реактором. Для этого нужен длительный анализ, хотя расчетчики могли и обязаны были учесть подобную ситуацию при проектировании.
Теперь имеет смысл остановиться на конструкции и физической основе атомного реактора типа РБМК.
На любой электростанции электрический ток вырабатывается турбогенератором. Разница в том, какой движитель вращает лопасти или лопатки турбины: вода, сила ветра, горячий пар. На тепловых и атомных станциях – это пар, который нагревается теплом от сгорающего органического топлива или в результате ядерной реакции деления. Можно немало рассказать о преимуществах ядерной энергетики. В данный момент нас интересует ее экономичность, в частности, эффективность использования топлива. Атомный реактор в 1 миллион электрических киловатт занимает объем небольшой жилой комнаты. Перегрузка топлива осуществляется раз в год. Для ТЭС равновеликой мощности в год потребовался бы железнодорожный состав угля из десятков вагонов. Столь велик потенциальный запас энергии атомного ядра. Топливом для АЭС на так называемых медленных, или тепловых, нейтронах (к ним относится и чернобыльский реактор) служат таблетки оксида слабо обогащенного урана (2-4% уран-235) в оболочке из циркониевого сплава – циркония. Для высвобождения атомной энергии необходимо разбить атомное ядро.
Атом – это наименьшая часть химического элемента, являющаяся носителсм его свойств. Атом состоит из ядра (положительно заряженные протоны и нейтроны), окруженного отрицательно заряженными электронами. Число электронов равно числу протонов в ядре. В ядре содержится почти вся масса атома. Осуществление цепной самоподдерживающейся ядерной реакции связано с жизнью нейтронов. Вообще, понятие “ядерная реакция” или “ядерное деление” означает превращение атомных ядер в результате их взаимодействия с элементарными частицами или друг с другом и сопровождающееся изменением массы, заряда или энергетического состояния ядер.
Расщепление ядра тяжелого атома сопровождается высвобождением нейтронов. И вызывается оно взаимодействием с нейтроном или другой элементарной частицей. В результате образуются более легкие ядра, новые нейтроны или другие элементарные частицы и, что для нас является в данном случае главным – выделяется энергия. При каждом делении атомного ядра высвобождается огромное количество – 200 МэВ (миллионов электрон-вольт) энергии.
Поддержать цепную реакцию деления способен только один природный изотоп урана – уран-235. Но для этого масса его должна быть критической. Критичность зависит от многих факторов, например, состава топлива, замедлителя реакции, формы активной зоны реактора и др. В природе такого не случается.
В атомном реакторе топливо заключают в систему, которую окружают материалом, улавливающим свободные нейтроны и возвращающим их обратно в активную зону. Создают и средства управления цепной реакцией с целью ее регулирования.
Для поддержания цепной реакции (своего рода “горения”) требуется только один нейтрон. Избыточные либо поглощаются, либо производят новый делящийся материал, например, уран-236. Если же свободный нейтрон поглощается ураном-238,то образуется новое ядерное топливо – плутоний-239. По мере накопления он тоже начинает участвовать в реакции “горения”, производя около трети энергии в атомном реакторе. По сути, это смесь изотопов с массами 239, 240 и 241. Для изготовления ядерного оружия он не пригоден.
Высвободившиеся из разбитого атомного ядра нейтроны разлетаются с большой скоростью (быстрые нейтроны). Они могут быть искусственно замедлены с помощью замедлителей – воды, графита, и др. Ядра атомов их поглощают, а затем сами делятся, высвобождая 2-3 новых нейтрона и так далее. Это – медленные, или тепловые, нейтроны, поскольку они находятся в тепловом равновесии с веществом замедлителя. Но в процессе деления одного ядра высвобождается 200 МэВ энергии, о которой мы уже говорили. Таблетка двуокиси урана массой не более 15 г выделяет столько же энергии, сколько сгорающие 0,6 куб. м. нефти.
Таблетки топлива размером с наперсток упаковывают в герметичные трубки – тепловыделяющие элементы (твэлы), способные предотвратить утечку радионуклидов (изотопов). Из твэлов составляют тепловыделяющие сборки (ТВС), которые загружают в реакторную активную зону и выгружают из нее.
Регулируют цепную реакцию, охлаждают активную зону и осуществляют радиационную защиту с помощью специальных устройств. Все они продублированы, то есть созданы многочисленные параллельные системы, способные в случае необходимости взаимозаменяться.
Система управления и защиты реактора – основная часть этих средств. Как основной элемент она включает поглощающие стержни из бора и кадмия. Опуская их в реактор, цепную реакцию (и тепловыделение) замедляют или даже прекращают, если это необходимо; поднимая – активизируют. Таким образом, работу реактора поддерживают на необходимой мощности. Если возникающих нейтронов больше, чем поглощенных, то реактивность положительна, мощность реактора растет. Если меньше – реактивность отрицательна, мощность падает. Весь процесс описан очень упрощенно. В действительности активная зона реактора “живет” очень сложной жизнью. Операторы должны грамотно оценить не только состояние самого топлива, но также возникающие в разных участках аппарата физические поля, напряжения и т.п. и уметь ими управлять.
Система охлаждения реактора отводит тепло из активной зоны, в том числе и остановленного реактора, который некоторое время остается нагретым. Охлаждающим теплоносителем могут служить вода, углекислый газ, гелий, натрий. Без них содержимое реактора может чрезмерно нагреться, а топливо – расплавиться. До чернобыльской аварии самой тяжелой из возможных у нас считалась потеря теплоносителя из-за разрыва самых крупных трубопроводов. Теплоноситель предназначен для переноса тепла из активной зоны реактора к турбине. Это единственный элемент, который постоянно присутствует как внутри, так и вне активной зоны реактора. Он сам становится радиоактивным, контактируя с активной зоной. Поэтому большинство систем энергетических реакторов имеет два и даже три циркуляционных контура. Тепло при этом передается ступенчато, и пар в турбине нерадиоактивен. Это в основном – наиболее распространенные реакторы типа ВВЭР (водо-водяные энергетические реакторы). РБМК (реактор большой мощности канальный), в том числе и чернобыльский, предусматривает одноконтурную замкнутую систему. Газ или водяной пар возвращается из турбины в реактор. У ВВЭР вода служит одновременно теплоносителем и замедлителем нейтронов. У РБМК вода – теплоноситель, а замедлителем служит размещенный между твэлами графит.
Типов реакторов для АЭС – целая палитра. Каждый имеет свои преимущества и недостатки. В СССР с самого начала работа пошла по многим направлениям, включая и реакторы-размножители (бридеры). Их практический выбор определялся в основном экономическими и чисто техническими возможностями (например, РБМК можно изготавливать на некоторых машиностроительных заводах, а для производства корпусов ВВЭР необходимо специализированное предприятие типа “Атоммаша”, какового у нас поначалу не было). В 50-е годы в Центре атомных исследований (Харуэлл, Великобритания) было шутливой традицией утром изобрести реактор, а к обеду выдать проект. У нас и за рубежом более десятка типов аппаратов использовалось и используется для самых разных целей: производства электроэнергии и тепла, наработки оружейных ядерных материалов, радиоактивных изотопов разного промышленного и научного назначения, для приведения в действие ледоколов, подводных лодок, космических летающих аппаратов, для опреснения воды и др.
Реактор типа РБМК-1000 (1000 МВт = 1 млн. кВт электрической мощности) размещен в бетонной шахте, покоящейся на железобетонной конструкции. Бетон одновременно служит средством биологической защиты и реакторным пространством, в котором размещается графитовая кладка. Кладка состоит из графитовых блоков с цилиндрическими отверстиями, собранных в колонны. В каждом из 1700 топливных каналов размещена кассета с двумя ТВС, каждая из которых состоит из 18 твэлов.
Основное положительное качество канальных систем – возможность перегрузки топлива во время работы реактора; основной конструктивный материал – графит – относительно доступен. Первоначально среди преимуществ была возможность наработки оружейного плутония, она давно прекращена. Важнейший недостаток – в отсутствии защитной оболочки.
Ядерная энергетика СССР (России) и мира, в том числе США начиналась на канальных реакторах: Первая АЭС мира в Обнинске, затем Ленинградская, Курская, Смоленская, Чернобыльская. На Чукотке подобные аппараты малой мощности (Билибинская АЭС) успешно используются для производства электроэнергии и тепла в регионе с суровым климатом.
