Ликвидация Чернобыльской аварии: часть I "Борьба за живучесть".
Сегодня за аварией на Чернобыльской АЭС (NB! этот пост про первые дни после аварии, сам момент взрыва и его причины описаны здесь) плотно закрепился титул самой большой радиационной катастрофы в истории человечества. Впрочем, большое видится издалека. Для персонала станции, вступившего в борьбу с последствиями аварии, калейдоскоп событий давал совсем другое ощущение и понимание, чем есть у нас сегодня. Давайте попробуем посмотреть на первые сутки борбы с разверзшимся адом глазами очутившихся там людей.
Рассказывая про исторические события, мы склонны расставлять их элементы по полочкам и рационализировать поведение их участников. Однако изнутри авария была не просто хаосом, но хаосом сдобренным психологической селекцией происходящего и отрицанием очевидного (нам). Известно, например, что руководство станции в первые 12 часов не могло поверить в факт полного разрушения реактора. Затем головы уже правительственной комиссии надолго займет идея об опасности прожога фундамента 4 энергоблока расплавленным топливом ЧАЭС. Однако с высоты неспешной многолетней разведки и исследований легко судить о том, какие решения были правильные, а какие нет. В условиях же аварии, при недостатке информации и понимания, чудовищном грузе ответственности это было сделать невозможно.
Еще одним, немаловажным, как мне кажется, качеством было наличие на станции и среди ликвидаторов множества бывших работников Минсредмаша (Военизированного министерства, занимавшейся все атомной промышленностью СССР). ЧАЭС была первой электростанций, отданной Минэнерго, однако персоналом ее наполняли из могучего атомного министерства . В Минсредмаше, ведущем многолетнюю незаметную войну за выработку плутония, было принято бороться с атомно-радиационными проблемами не считаясь со здоровьем и затратами, в режиме минимального распространения информации и без какой-либо помощи от других организаций СССР. Такая ментальность накладывала свой отпечаток на принимаемые решения.
Вид на разрушенное реакторное отделение 5 день после аварии, Цифрой "2" отмечен центральный зал, виден кусок крышки реактора, называемой "схема Е".
Так или иначе, для работников ЧАЭС в 1.24 ночи 26 апреля 1986 года произошла, прежде всего, не радиационная авария, а взрыв, вознесший в небо многосоттонные строительные конструкции (даже “схему Е”, весом 2800 тонн), порвавший коммуникации, кабели, трубопроводы, и заметно повредивший здание ЧАЭС.
За несколько секунд четверый энергоблок оказался обесточен, лишен части связи и управления, и погружен в многочисленные пожары. В момент взрыва погибнет два человека, а остальной персонал бросается на борьбу за живучесть и предовращение распространение пожаров. В первый час после аварии турбинисты выполнили слив масла и вытеснение водорода из турбогенераторов (напомню, что у каждого РБМК их 2). Машинисты турбин не знают, что во время взрыва часть облученного топлива и вездесущего графита забросило на крышу машзала, и, проломив ее - вниз, к турбинам. Многие из спасавшие станцию от взрывов водорода и пожаров масла переоблучатся, несколько человек погибнет от лучевой болезни.
Следующими жертвами станут пожарные из пожарной части ЧАЭС, брошенные на тушение пожаров, возникших по разным причинам. Часть из них отправятся на забросаную фрагментами активной зоны крышу третьего энергоблока, деаэраторной этажерки (часто встречающаяся в описаниях "деаэраторная этожерка" - это многожтажная строительная конструкция, расположенная между машзалом и реакторными зданиями, в некотором роде соединительное здание с проходящим вдоль всей АЭС корридором). Характерные радиационные поля в этих местах составляли сотни рентген/час с пятнами до многих тысяч рентген/час, т.е. смертельная доза набиралась за несколько десятков минут, а то и просто минут. Не зная этого и не ощущая ничего (кроме, может быть, запаха озона и легкой тошноты) сотрудники станции быстро сгорали, ликвидируя последствия взрыва.
В первые же часы аварии персонал реакторного цеха пытается провести какую-то разведку произошедшего (к счастью, разведгруппы не дошли по завалам до центрального зала - иначе бы там они и остались) и главное - подать воду в реактор. Охлаждение остановленного реактора - первейшая заповедь атомной индустрии, ведь всего пары часов достаточно, чтобы энергия распада продуктов деления урана расплавила топливо, нарушив барьеры нераспространения, осложняя и отягощая ситуацию (как это произойдет в 2011 году на АЭС Фукусима). Воду начали подавать где-то между 2 и 3 часами ночи, потратив много усилий на ручное открытие задвижек (окончательно это удалось сделать в полуразрушенном здании только к 4 утра).
Наличие высокого уровня радиации было достоверно установлено только к 3:30 (причем и тогда уровень полей недооценивался в десятки раз), так как вначале аварии из двух имевшихся на 4 блоке дозиметров на 1000 Р/ч один вышел из строя, а другой оказался недоступен из-за возникших завалов. Вслед (и параллельно) за ликвидацией аварии электрики ЧАЭС начинают пересобирать схему электропитания собственных нужд, для того, чтобы обеспечить четвертый энергоблок электричеством, в т.ч. для заливки реактора. К 4 часам утра пожар был локализован на крыше машинного зала, а к 6 часам утра был затушен. Всего в тушении пожара принимало участие 69 человек личного состава и 14 единиц техники.
Первыми свидетельствами о реальном масштабе аварии станут ночные пробы воздуха, которые покажут наличие короткоживущих изотопов йода и нептуния - это означает, что как минимум часть тепловыделяющих сборок разрушена. Тем не менее руководство АЭС очень долго не верило в факт разрушения реактора Например, в 10 часов утра, заместитель главного инженера станции А.А. Ситников, который обследовал реакторное отделение 4-го блока и своими глазами видел состояние центрального зала и разрушенный реактор, доложил об этом главному инженеру и директору ЧАЭС, те ему не поверили.
Выполняя главную заповедь персонала АЭС "охлаждать реактор во что бы то ни стало" за ночь 26 апреля в ректор выльют сначала несколько сот кубометров запасов чистой воды блока, затем несколько тысяч кубометров запасов воды всей станции. Кроме того, что чистая вода кончится, проблема возникнет и с заливом подвальных кабельных коридоров, идущих вдоль станции радиоактивной водой, выносящей радионуклиды из остатков реактора. В итоге люди сами начинают усугублять аварию, т.к. три других работающих блока станции оказываются без аварийных запасов воды и с подтоплением радиоактивной водой. Ситуация становится опасной для всей станции, и в 5 утра оперативный персонал останавливает 3 блок.
Через 25 лет радиоактивная вода станет основной проблемой в другой тяжелейшей радиационной аварии.
В последующие дни, кстати, придется потратить много сил на откачку воды и рассечение коммуникаций (в т.ч. востановленных в первую ночь) с аварийным 4 блоком.
В ночь же начинаются и первые эвакуации по медицинским показаниям переоблучившихся пожарных и работников ЧАЭС. Эта эвакуация пойдет в знаменитую сейчас медсанчасть города Припять, где в подвале свалена одежда с тех самых пострадавших работников - и спустя 30 лет эта одежда имеет мощность дозы в 10000 раз выше фона. Можно представить себе условия работы медиков на рассвете 26 апреля, фактически сравнимые с ядерной войной по радиационной обстановке и травмам...
Однако до рассвета реальная ситуация по радиационной обстановке будет неизвестна не только медикам, но и всем на площадке АЭС. Только днем начинается налаживаться дозовый контроль. Дозовый контроль обнаруживает не только чудовищные радионуклидные загрязнения, но и такие "замечательные" вещи, как “прострелы” гамма-излучения от блока по окружающей территории, что в свою очередь приводит к тому, что в каких-то помещениях и коридорах ЧАЭС теперь можно передвигаться только бегом. Эти “пробежки по корридорам” станут еще одним тяжелым и запоминающимся символом ликвидации последствий аварии.
Днем 26 апреля люди постепенно начинают осозновать тяжесть сложившейся аварийной обстановки. Вроде, самые острые проблемы решены - налажена заливка 4 энергоблока водой, и откачка загрязненной воды в охлаждающий водоем ЧАЭС (из-за чего активность воды в нем вырастет со временем до 10^-6 кюри/л - значения, характерного для воды первого контура РБМК), налажено резервное питание, потушены пожары. Однако аэрозольные выбросы из остатков энергоблока быстро ухудшают обстановку как на территории АЭС, так и вокруг. Эти аэрозольные выбросы связаны с активным окислением графита, подогреваемого остатками ТВС. Образующийся углекислый газ активно выносит вверх частички топлива и активированных конструкций. В начале аварии графит будет гореть темпом ~1 тонна в час, вынося несколько миллионов кюри (грубо говоря, попадание 1 кюри радионуклидов внутрь достаточно для гарантированной смерти от внутреннего облучения) каждый день.
Click to viewЗапись переговоров пожарных диспечеров в первые часы аварии.
Днем к аварийной станции прибывают первые специалисты Минсредмаша и войск радиационной химико-биологической защиты (РХБЗ). Во второй половине дня на станцию прибывает правительственная комиссия во главе с зам. Председателя совета Министров СССР, и академиком Легасовым (и еще 10 чиновниками уровня замминистра).
Главный вопрос дня 26 апреля - эвакуация города-спутника станции Припяти и станции Янов. Город постепенно засыпает аэрозолями и радиационный фон на улице растет до единиц рентген в час(!) к 27 числу, несмотря на попытки отмыть улицы уборочными машинами.
Радиационная разведка в припяти после эвакуации. "Скоро сюда вернуться люди"...
В ночь на 27 апреля решение об эвакуации все же принимают. Временная эвакуация всего населения припяти начнется в 14.00 27 апреля, для чего МВД Украины направит более 1100 автобусов. Напомню, что население Припяти на момент катастрофы составляло около 48000 человек.
Эвакуация припяти
К 7 вечера 26 апреля на станции окончательно заканчиваются запасы воды для охлаждения, а подвальные кабельные коридоры оказываются залиты радиоактивной водой. Радиационная обстановка на площадке становится крайне тяжелой. Правительственная комиссия принимает решение об остановке 1 и 2 блока, об уменьшении количества персонала на станции.
В эту же ночь на 27 апреля обсуждается риск возобновления самоподдерживающейся цепной реакции в остатках реактора. Возобновление ее считается возможным из-за разотравления топлива (распада йода и ксенона) Подсчитываются коэффициенты размножения для разных остатков кладки, снимаются показания нейтронных детекторов. Возобновление СЦР сильно усугубило бы и так адскую ситуацию бесконтрольным увеличением тепловыделения и радиоактивного излучения, поэтому этот вопрос вызывает такую тревогу.
И в итоге эти обсуждений и измерений принимается решение о забрасывании остатков реактора различными материалами - карбидом бора для поглощения нейтронов, доломитом, глиной, песком для тушения горящего графита, свинцом для разбавления и снижения температуры топливной лавы. За следующую неделю на реакторный блок с вертолетов будет сброшено 5200(!) тонн различных материалов, в основном мимо центрального зала. Теоретически неплохое решение по уменьшению радиационной и ядерной опасности от остатков топлива окажется труднореализуемым - пилоты вертолетов будут опасаться столба радоактивного дыма, 150 метровой вентиляционной трубы, да и сама шахта реактора окажется перекрытой лежащей на ней верхней крышкой реактора.
Довольно косячный в плане общего понимания аварии фильм, рассказывающий о ликвидации с точки зрения вертолетчиков.
Кстати, в воспоминаниях Легасов говорит о том, что острой нужды забрасывать реактор с вертолетов вроде не было : “...первое, что нас всех волновало, был вопрос о том, работает или не работает реактор или его часть, то есть продолжается ли процесс наработки короткоживущих радиоактивных изотопов. ёё Первая попытка выяснить это была предпринята военными. В специализированных бронетранспортерах, принадлежащих химвойскам, вмонтированы датчики, которые имеют и гамма-, и нейтронные измерительные каналы. Первые же измерения нейтронным каналом показали, что, якобы, существуют мощные нейтронные излучения. Это могло означать, что реактор работает, и мне пришлось на этом бронетранспортере подойти к реактору, разобраться и убедиться в том, что в условиях очень мощных гамма-полей, которые существуют на объекте, нейтронный канал, как нейтронный канал, конечно, не работает, ибо он «чувствует» мощные гамма-поля, а не нейтроны. [это объясняется тем, что нейтронные датчики чаще всего регистрируют не сами нейтроны, а гамма-квант - результат ядерной реакции прилетевшего нейтрона с с мишенным вещество гелием-3 или бором - tnenergy] Поэтому наиболее достоверная информация о состоянии реактора могла быть получена по соотношению коротко и относительно долгоживущих изотопов йода. За основу взяли соотношение йода-134 и йода-131 и путем радиохимических измерений довольно быстро убедились, что наработки короткоживущих изотопов йода не происходит, и, следовательно, реактор не работает и находится в подкритическом состоянии. Впоследствии, на протяжении нескольких суток, многократно повторенный соответствующий анализ газовых компонент показывал отсутствие летучих короткоживущих изотопов, и это было для нас основным свидетельством подкритичности той топливной массы, которая осталась после разрушения реактора”.
Тем не менее, риск набора критичности каким-то фрагментов АЗ существовал. Кстати, по современным моделям, плавление и растекание топливных масс продолжалось первые 3-4 суток, а затем кориум (сплав топлива и конструкции) оказался разбавлен силикатами из бетона, и снизившееся энерговыделение привело к застыванию лавовых топливосодержащих масс (ЛТСМ).
Современное представление о растекании топливной лавы. Нижний бетон на картинке - это фундаментная плита блока, прожигание которой вызовет множество беспокойства
Следующей за цепной реакцией по важности была необходимость противодействию прожиганию кориумом фундамента с выходом радиоактивности в грунтовые воды. Для борьбы с таким вариантом развития ситуации решено в самом начале мая под зданием реактора выкопать штольню, заложить туда трубы с водяным охлаждением и залить бетоном. Яростная круглосуточная работа 400 шахтеров началась 3 мая и окончится ничем - к второй половине мая станет понятно, что прожига не будет. Эта водоохлаждаемая плита так и останется недоделанной.
Очень атмосферное видео про шахтеров, которые рыли штольню для создания водоохлаждаемого фундамента.
Еще одной важной работой в рамках ограничения возможных утяжелений аварии станет спуск воды из бассейна-барботера (ББ-1 и ББ-2 на схеме выше) - специальное помещение под реактором для конденсации пара в случае аварийной остановки реактора. Раз бассейн-барботер расположен прямо под реактором и заполнен водой, то мы опять имеем риск попадания топлива в эту воду, с последующим расползанием активности в пределе - созданием условий для цепной реакции. 3-4 мая бассейн-барботер был спущен (причем эта работа опять привела к значительному переоблучению людей), и в нем была смонтирована система подачи жидкого азота. Азот даже был впоследствии подан, но как и водоохлаждаемая плита оказался неактуален.
Вообще интересно, откуда вдруг возникает такое концентрирование на этой тепловой опасности. Дело в том, что с 27-28 апреля “Курчатовскому институту” было получено смоделировать различные сценарии растекания топливных масс, и вероятность прожига фундамента и попадания в их грунт. Через несколько дней ученые дали ответ - да, вероятность этого есть и высока. После чего были приложены, как мы видим, большие усилия по купированию этой вероятного отягощения аварии. На деле же, расчеты “КИ” недооценивали химию взаимодействия ЛТСМ и бетона, и переоценивали риск прожига. Этот момент в дальнейшем, уже после аварии, даст импульс к развитию специализованного програмного обеспечения для моделирования таких тяжелый аварий: слишком уж в слепую приходится действовать без него.
27 апреля 1986 года, аэрозольный выброс из реактора.
Тем временем, в начале мая, возобновился рост выхода радиоактивных аэрозолей из реактора. Кстати, до сих пор нет внятного объяснения такой динамики выхода радоактивных аэрозолей. Наиболее правдоподобная версия состоит в том, что засыпанная 30.04-2.05 часть топлива потеряв контакт с воздухом разогрелась вновь и подожгла не затронутую до этого часть графита, который выгорел к 6 мая. Радиационная опасность становится доминирующей и придумываются разные новые методы - заливка пеной, одевание алюминиевого колпака на шахту реактора и т.п. Ни один из них не успевают реализовать до конца - 6 мая выброс, а в месте с ним и активная фаза аварии закончатся.
Вместе с майской зеленью Чернобыльская катастрофа обретает законченный вид - тяжелейшей аварии, повлекшей загрязнение сотен тысяч квадратных километров, эвакуацию 116000 человек и потерю дорогостоящего объекта энергетики. Основной задачей ликвидаторов становится иммобилизация радионуклидов и по возможности дезактивация площадки ЧАЭС:
• Удаление с крыш выброшенных фрагментов активной зоны.
• Дезактивация крыш и наружных поверхностей зданий.
• Уборка с территории загрязненного мусора и оборудования.
• Снятие грунта (5÷10 см) и вывоз его в места временного захоронения.
• Подсыпка чистого грунта (песка, гравия и т.п.).
• Укладка бетонных плит на грунт.
• Покрытие территории пленкообразующими составами.
Кроме того, в середине мая принимается решение об превращении четвертого энергоблока в захоронение путем возведения саркофага - “Объекта Укрытие”. Эта работа будет произведена за 206 дней к 30 ноября 1986 года. О ней и о многих других сопутствующих активностях я расскажу во второй части статьи. А пока еще одно атмосферное видео о том, как выглядит зона очуждения сегодня
Продолжение истории в тексте "На пути к Укрытию"