Корсак К.В., Плахотнік О.В. Основи сучасної екології - Про четвертий реактор ЧАЕС до його вибуху

Скачати повну версію книжки (з малюнками, картами, схемами і таблицями) одним файлом Скачати підручник Основи сучасної екології

10.2. Про четвертий реактор ЧАЕС до його вибуху

Нам не уникнути розповіді про деякі технічні характеристики і реактора РВПК-1000 (реактор великої потужності, канальний, на 1 млн кВт). Наведемо найважливіші з них у табл. 34, зазначивши (для допитливих) дані досконаліших корпусних реакторів ВВР-1000 і ВВР-440, що стоять на більшості українських АЕС.

Таблиця 34. Енергетичні параметри реакторів АЕС в Україні (доступно при скачуванні повної версії)

Активна зона чорнобильських реакторів має циліндричну форму і заповнена блоками графіту (приблизно 1850 т), необхідного для сповільнення нейтронів і нормальної роботи установки. Товщу графіту пронизують аж 1884 циліндричні канали, більша частина яких (1680) містить тепловиділяючі елементи (ТВЕЛи) у вигляді композицій з довгих трубочок з особливого сплаву (цирконій з ніобієм). Всередині них складені у стовпчик чорні таблетки з окису урану. Виділене ними тепло виносить нагору потік води, що рухається між трубочками. Під час нормальної роботи реактора шість основних помп (рис. 39) подавали в нього чималу ріку води: 11 кубометрів щосекунди. 1,5 тонни встигали за час перетину активної зони перетворитися на пару.
Ця зона реактора оточена особливим відбивачем нейтронів, що дає змогу підвищити його ефективність і виробляти не менше 3 кг плутонію з кожної використаної тонни слабозбагаченого (і дешевого) урану. Зверху вона перекрита круглою, великою, важкою (майже 2000 тонн) і дірчастою кришкою. Над нею по рейках у великому залі реактора-рухається масивна і висока машина для автоматичної заміни ТВЕЛів без зупинки реактора. Це робило його малочутливим до дрібних аварій.
З досі не згаданих систем виокремимо засоби керування реактором і системи запобігання аваріям. Для пуску реактора з його активної зони поступово виводили вгору частину з 211 стержнів з речовини, яка сильно поглинає нейтрони (карбід бору). Для регуляції розподілу нейтронів в активній зоні слугували ще 24 коротші стержні, які вводилися у нижню частину активної зони. Оскільки в нормальних умовах реактор змінював свої характеристики повільно, його конструктори вибрали невелику швидкість руху стержнів – 40 см/с.
Під час роботи автоматика, допоміжна ЕОМ і оператори весь час балансували, підтримуючи потрібну потужність, адже вилучення поглинаючих стержнів збільшує її, а введення – зменшує. Наче рух на возику із запряженим тигром: не поганятимеш – зупиниться і засне, а поганятимеш невдало...
Ми не випадково навели цю жаску аналогію. І конструктори, і оператори добре знали одну з головних особливостей реакторів цього типу – "схильність до саморозгону". Цієї "схильності", як і підвищеної небезпеки, не було в перші місяці роботи реактора на "свіжому" урані. Підвищення в якійсь частині активної зони температури вище нормальної і поява в ній пари замість води призводили до природного гальмування ланцюгової реакції з ураном-235 і зменшення виділення тепла. Все саме собою поверталося до норми, вибух реактора був виключений законами фізики.
Все повністю змінювалося наприкінці стадії повного використання ТВЕЛів з ураном. Накопичення продуктів поділу і зменшення вмісту U-235 погіршувало властивості реактора так, що перетворення води в робочих каналах на пару вже посилювало ланцюгову реакцію. Без негайного втручання автоматики через невблаганність тих самих законів фізики вибух ставав неминучим.
Правила використання (регламент) виключали вибух, але лише за умови їх дотримання операторами на пульті керування. Якщо знову використати аналогії, то можна сказати так: "свіжий" запас урану перетворював реактор на важкий віз з повільною і слухняною парою волів, частково вже використаний – на легку і вертку таратайку із запряженими тиграми.
Ускладнювалося не лише керування, сам реактор поступово накопичував щораз більше радіонуклідів, продуктів поділу урану чи плутонію, перетворюючись на дедалі потужнішу радіонуклідну бомбу. Четвертий реактор ЧАЕС робив це аж надто довго, мало не півтора року, нагромадивши у своєму бетонному череві мільярди кюрі активності.
Для допитливих наведемо в табл. 35 узагальнені дані про нормальну активність радіонуклідів в активній зоні РВПК-1000, спричинену тими з них, що мають більший від години період піврозпаду (нагадаємо, що 1 МКі = 1 000 000 Кюрі). Перед вибухом четвертий реактор ЧАЕС містив, мабуть, ще більше ядер з великим періодом напіврозпаду.

Таблиця 35. Активність радіонуклідів в активній зоні РВПК-1000 під час роботи при нормальній потужності (доступно при скачуванні повної версії)

Грандіозність числа 5559,179 Мкі важко уявити. Якби весь вміст реактора вирвався назовні й рівномірно розподілився по полях, лісах, луках і містах України, то на кожний квадратний кілометр припало б приблизно 914 Кі! Щоправда, через рік від цього забруднення лишилася б приблизно 1/10, а через 10 років – менше сотої.
Отже, що довше працював реактор, то сильніше втрачав керованість і стійкість, тим акуратніше й старанніше треба було ним керувати, "тримаючи палець на запобіжнику".
Реактор мав аж три великі системи захисту і ще кілька менших підсистем, але... Всі вони не були розраховані на той випадок, коли персонал, навмисне чи випадково, "піде на підрив". У наш час систему, що захищає устаткування під таких дій персоналу чи випадкових людей, образно названо "захистом від дурня". Реактори ЧАЕС не мали ні такого захисту (бо невігласів передбачалося не допускати до керування ними), ні "вродженого" самозахисту у формі самозгасання реакції внаслідок підвищення температури активної зони (в другій половині часу використання робочих стержнів).

◄ Розвиток ядерної енергетики в Україні (частина 2)

Зміст підручника "Корсак К.В., Плахотнік О.В.Основи сучасної екології."

Експериментатори і реактор ЧАЕС ►

Скачати повну версію книжки (з малюнками, картами, схемами і таблицями) одним файлом Скачати підручник Основи сучасної екології

Загрузка...