К-19. Рождающая мифы - Владимир Ильич Бондарчук

проделать на «живом» реакторе? Конструкторы реактора позаботились о том, чтобы такое явление не могло иметь места, то есть, как на флоте говорят, сделали поправку «на дурака». Однако на РПК СН К-140, помимо воли, желания и здравого смысла, личным составом были созданы такие условия, что на одном реакторе компенсирующие решетки вышли на верхний уровень. По подсчетам, мощность реактора в таком состоянии достигла порядка 2000 %. Аналогичное происшествие произошло на К-222. В обоих случаях система охлаждения реактора в «эксперименте» не участвовала. Из этих двух аварий можно сделать вывод, что штатными средствами на лодочных реакторах невозможно сотворить «разгон» реактора: скорость перемещения компенсирующих решеток ограничена, реактор успевает защититься своим «температурным эффектом». Для теплового взрыва тоже нет условий. Раз нет «разгона» реактора — значит, нет и скачка давления. Реакторная установка имеет контур теплоносителя, трубопроводы которого имеют меньший запас прочности, чем корпус реактора, какая-нибудь труба раскроется или оторвется первой, что будет равнозначно срабатыванию предохранительного клапана.

В рассказе об этих «экспериментах» речь не идет о сохранении в целостности активной зоны реактора и о радиационной обстановке, имеющей угрожающий характер для персонала при любой ядерной аварии.

Проводились также «эксперименты» и на реакторах, находящихся в нерабочем состоянии. В 1970 году на заводе в Нижнем Новгороде на К-320 при проведении гидравлических испытаний реактора сорвало заглушку и потоком истекающей из реактора воды были подняты вверх компенсирующие решетки, в результате чего произошел «всплеск» мощности. Теплового взрыва не произошло — сорванная заглушка сработала как предохранительный клапан. Однако произошел скачок давления, в результате которого корпус реактора изменил свои геометрические размеры. Реактор пришлось заменить.

В 1965 году на ПЛА К-11 была попытка вытянуть компенсирующую решетку вместе с крышкой из реактора при помощи крана. Скорость подъема была небольшой, личный состав по появившемуся пару из-под крышки заподозрил неладное и прекратил подъем, что оказалось очень кстати — в реакторе началась несанкционированная цепная реакция деления. До теплового взрыва не успели разогреть воду в реакторе.

Прошло 20 лет, и на CРЗ-30 в бухте Чажма был проведен полномасштабный «эксперимент» по выдергиванию компенсирующей решетки из реактора. Что из этого получилось — отдельный разговор.

Все эти «опыты» по извлечению компенсирующей решетки из реактора в Советском Союзе ставились на реакторах ВВЭР. В США подобный «опыт» был проведен в 1961 году на реакторе кипящего типа SL-1 мощностью 3 МВт на национальной станции испытания реакторов. После останова реактора понадобилось установить прибор для измерения нейтронного потока. Для выполнения этой работы необходимо было отсоединить регулирующие стержни. После установки прибора, во время присоединения стержней, один стержень был поднят вручную слишком высоко, что привело к самопроизвольной цепной реакции, в результате которой были выброшены из реактора и остальные стержни. За 0,01 секунды мощность реактора выросла до 20000 МВт. Произошел паровой взрыв и разрушение реактора.

Самый масштабный «эксперимент» по высвобождению избыточной реактивности был проведен на реакторе 4-го блока Чернобыльской АЭС. Воочию убедились, каким могуществом обладает «паровой эффект реактивности». А также удостоверились, что представляет собой 1 % энергии делящихся ядер, о которых говорили американские ученые, исследуя реактор на взрывоопасность.

Ядерный реактор таит в себе опасность не только при всплеске мощности. Даже после останова реактора, когда компенсирующие органы находятся внизу, он не становится безопасным — нужно снять остаточное тепловыделение. В противном случае произойдет расплавление твэлов с ядерным топливом. Что при этом произойдет — большое поле для фантазий. Самая яркая и впечатляющая — расплавленное ядерное топливо стечет вниз реактора, где образуется вторичная критическая масса, в результате чего произойдет ядерный взрыв.

На советских атомных подводных лодках очень даже часто приходилось решать проблемы по расхолаживанию реакторов при возникших течах 1-го контура. Для лодочных реакторов ядерная авария с расплавлением топлива не столь актуальная, как для реакторов АЭС. Ядерный реактор на АЭС — это монументальное, неподъемное, уникальное, штучное изделие. И если в нем произошло расплавление активной зоны, то очень мало шансов для его восстановления. Во всяком случае, это связано с баснословными затратами. При расплавлении топлива в лодочном реакторе проблема решается просто. Демонтировали реактор — и затопили его в море. А если «зеленые» будут очень возмущаться такой акцией, то активную зону можно захоронить в могильнике для твердых радиационных отходов. В советское время над этой проблемой вообще не очень задумывались, оставили решать потомкам. Все лодки с поврежденными активными зонами — К-116, К-314, К-192, К-175 вывели из состава флота, поставили в отстой, пусть с их утилизацией возятся потомки.

Яркий пример ядерной аварии с расплавлением топлива есть у американцев. В реакторе энергоблока АЭС «Три-Майл-Айленд» из-за прекращения охлаждения активной зоны произошло её разрушение. В результате разогрева до 2473 К чего только в реакторе не образовалось. Дно реактора устлал слой разрушенных твэлов и их оболочек, примерно 16 % массы активной зоны. Там же лежали застывшие части расплава топлива и оболочек. В корке из застывшего расплава металла и топлива находилась расплавленная смесь топлива с металлом оболочек. В верхней части был слой частично сплавленных фрагментов ТВС. Ядерного взрыва не произошло, хотя в реакторе мощностью 906 МВт топлива вполне достаточно. Не исключено, что из осыпавшегося топлива из разрушенных твэлов может образоваться вторичная критическая масса, и возникнет самопроизвольная цепная реакция деления. Но это не будет ядерным взрывом, это «китайский синдром».

А вероятность взрыва реактора была. Но не ядерного. Во время аварии вследствие пароциркониевой реакции образовалось около 1000 кг водорода, скопившегося в основном в верхней области реактора над активной зоной, что создало угрозу взрыва. Удаление водородного пузыря продолжалось 8 дней. А на очистку корпуса реактора затратили 1 млрд долларов.

События на японской АЭС Фукусима-1 тоже привлекли внимание мировой общественности своими взрывами. Поэтому есть смысл поговорить о природе произошедших взрывов реакторов.

О взрывах

Взрывы принято классифицировать по природе запасенной энергии и механизму ее быстрого высвобождения. При химических взрывах высвобождается энергия межатомных связей, при ядерных — энергия атомного ядра. По механизму высвобождения энергии взрывы разделяют на тепловые и цепные. При тепловых взрывах высвобождение энергии связано с температурой: чем больше высвобождается энергии, тем больше становится температура, а ее рост, в свою очередь, способствует дальнейшему высвобождению энергии. При цепных взрывах энергия высвобождается элементарными актами, каждый из которых инициирует несколько новых посредством выделения нескольких нейтронов в исходном акте.

Взрывы ядерных реакторов не поддаются элементарной классификации. По природе запасенной энергии их следовало бы отнести к ядерным взрывам, так как они инициируется саморазгоном реактора, при котором выделяется энергия деления ядер урана. По механизму высвобождения энергии эти взрывы — тепловые. Реактор — теплогенерирующий