чернобыльская аэс какой элемент
Чернобыль теперь убивает америцием
На пораженных территориях России, Беларуси и Украины наступает второй пик радиационного ада: новый изотоп в желудке становится маленьким ядерным реактором.
В последнее время с экранов российского телевидения бесконечно льется заздравная от атомщиков — самим себе. Дескать, самый лучший, дешевый и безопасный способ получения электроэнергии — это, конечно, атомные электростанции (АЭС). О последствиях для людей катастрофы на Чернобыльской АЭС в России уже давно мало кто вспоминает. Власть «просыпается», когда надо протащить очередную поправку в чернобыльский закон, чтобы урезать и без того смешные «гробовые» или другие льготы.
Между тем, многие физики-ядерщики и медики уже несколько лет безуспешно пытаются донести до властей, что второй пик чернобыльского радиационного ада наступает неуклонно. И имя ему — америций-241. Откуда же взялась эта новая напасть? И как, кому она точно грозит?
Известно, что в первые дни после аварии на ЧАЭС самую большую опасность для населения представлял радиоактивный йод-131 с периодом полураспада восемь дней. Если бы власти стали сразу давать населению медицинский йод, то случаев рака щитовидной железы было бы значительно меньше. Этого не сделали нигде, кроме Припяти, — следовало хранить «атомную» тайну не только от врагов, но и от своих людей.
Затем в первые десятилетия после Чернобыля самой большой угрозой для здоровья населения стали цезий-137 и стронций-90. Период их полураспада — 30 лет. То есть половина этих радионуклидов уже перестала быть опасной. В следующие 30 лет распадется еще половина от оставшегося объема и так далее. Для полного распада радиоактивных цезия и стронция нужно десять периодов по 30 лет — то есть три столетия. Неслабо, однако.
Но на этом проблемы девяти миллионов людей, проживающих на «грязных» территориях России, Украины и Беларуси, не заканчиваются. Скорее наоборот: все самое неприятное — впереди. Как следует из физики реактора, после взрыва вылетели не только эти радионуклиды. Целая таблица Менделеева «высеялась» на сотни тысяч квадратных километров — не только окрест АЭС или на территории СССР, но и в Европе.
Помимо осколков урана — радиоактивных цезия и стронция — в реакторе образовались ядра так называемых трансурановых элементов. В основном, это плутоний — 238, 239, 240 и 241, которые и были выброшены в атмосферу. Трое первых из этих изотопов имеют альфа-излучение. По силе воздействия на живые организмы оно в десятки раз опаснее бета- и гамма-излучения. Плутоний-241 тоже имеет бета-лучи, однако именно он во время распада превращается в америций-241 с опасным альфа-излучением.
Известно, что во время аварии на ЧАЭС плутония-241 с периодом полураспада в 14 лет выпало больше всего. И если в течение первых 14 лет америция не было, то с началом полураспада плутония-241 он появился, как отмечают специалисты, не только в 30-километровой зоне, но и за ее пределами. Иногда — очень далеко от ЧАЭС. С момента аварии прошло почти 35 лет, и большая часть плутония-241 уже превратилась в америций-241. Осталось распасться около 20% изотопа. По подсчетам ученых, пиком его образования (а значит, самой большой опасности) станет 2056 год.
Дальше — больше: период полураспада америция-241 составляет 432,6 года. То есть должно пройти минимум от восьми до десяти таких периодов, чтобы этот изотоп перестал быть опасным. А это — 4330 лет! (Для сравнения: по библейскому исчислению «от сотворения мира» прошло 7208 лет.) Однако же и после не все территории станут «чистыми». В «запасе» остается плутоний-239, опыливший, как считают специалисты, стокилометровую зону вокруг ЧАЭС. Его полураспад составляет 24000 лет. (К слову, такая же история ожидается и после аварии на АЭС «Фукусима-1». Следы плутония найдены по всей Японии.)
Кто виноват, уже известно — стрелочники из ЧАЭС. Но что делать? Этого, судя по всему, ни одна власть из особо пострадавших бывших республик СССР не знает. (И, видимо, знать не хочет.) Потому что до сих пор ни в одной стране не существует не то что законов, но даже и законодательных инициатив по поводу учета и точных допустимых норм его в природе (кроме воздуха и воды), а также — в продуктах питания. Но, главное, неизвестны безопасные нормы для человека. При этом уровень альфа-излучения из-за америция быстро растет.
По прогнозу руководителя Центра по радиологии и качеству продуктов в АПК при Белорусском государственном агротехническом университете Валерия Грачевского, через 40 лет америция станет вдвое больше, чем сейчас. Его опасность — во внутреннем действии на организм при попадании с пищей. 80-90% полученных населением доз облучения сегодня, а также связанных с радиацией заболеваний, — результат именно внутреннего облучения. (Америций, как и стронций, накапливается в костях, а попадая в желудок или легкие, становится там маленьким ядерным реактором.)
Как отмечает на сайте белорусского издания Tut.by Жанна Бакарикова, заместитель начальника службы радиационного мониторинга Белгидромета, изотопы плутония-241 и америция-241 сконцентрированы почти на 2% площади страны. Речь идет о Хойникском, Брагинском, Наровлянском, Добрушском, Лоевском и Речицком районах Гомельской области и Чериковском районе Могилевской. Самые высокие уровни загрязнения — на территории Полесского радиационно-экологического заповедника. А больше всего америция-241 сейчас в отселенных деревнях Масаны, Довляды и Кулажин. По мнению белорусского ученого Валерия Грачевского, ситуация серьезная, и даже часть Речицкого района может быть со временем отселена из-за америция.
На редких энтузиастах держится ситуация с выявлением америция и в России, где после Чернобыля поражено 14 областей и Республика Мордовия — общей площадью более 55000 кв. км. Один из них — Олег Барсуков, доктор физико-математических наук из Пензенского госуниверситета. В статье группы ученых «Оценка, анализ и перспективы исследований радиационной экологии в Пензенском крае», опубликованной в «Известиях высших учебных заведений. Поволжский регион» (2015 г.) отмечается: «Начиная с 2008 г. систематически изучается удельная активность большого числа продуктов питания (мясные, рыбные изделия, крупы, хлеб, овощи, молочные изделия, вода). …Согласно этим данным, удельная активность более радиационно-опасного радионуклида 241Am (америций) у многих продуктов питания (хлеб, картофель, рыба) превышает удельную активность менее опасного в радиационном отношении 137Cs (цезий). …У многих видов грибов имеет место аккумуляция радионуклидов. В большом числе измерений удельная активность 241Am существенно превышает активность 137Cs». При этом в России и Беларуси в оборот снова введены сотни гектаров «грязных» земель — на них пашут и сеют, пасут скот. А в обычной радиологической лаборатории сам фермер провести анализ на америций в продукции не может — нужно специальное оборудование.
Подобная картина — америций в каждодневных продуктах — может наблюдаться на всех территориях чернобыльских зон в России, на Украине и в Беларуси. Однако полномасштабных целевых исследований на государственном уровне не проводилось и, похоже, не планируется. А без этого невозможно решить главную проблему: законодательно закрепить научно обоснованные допустимые нормы по америцию-241 в почве, растениях, пище, для животных и человека. Впрочем, нынешним властям спешить некуда — впереди еще более четырех тысяч лет распада америция. А жизнь простого человека на весах любых правителей никогда не имела никакого значения.
«Радиация имеет вкус»: чернобыльская катастрофа глазами очевидцев
На устранение последствий взрыва четвертого реактора Чернобыльской АЭС 35 лет назад были брошены лучшие специалисты страны: физики, химики, инженеры, медики, военные. О том, как спасали первых пострадавших в московской клинической больнице № 6, как солдаты химических войск расчищали территорию от кусков ядерного топлива из разорвавшегося реактора и какие средства защиты использовали в опасной зоне, «Известиям» рассказали участники ликвидации последствий страшной аварии.
«Врачи работали на износ»
Первых пострадавших от радиации после взрыва на Чернобыльской АЭС доставили в Московскую клиническую больницу № 6. Сейчас это одно из учреждений ГНЦ Федеральный медицинский биофизический центр им. А.И. Бурназяна ФМБА России. Рассказывает врач-гематолог, ведущий научный сотрудник центра Михаил Кончаловский, принимавший участие в лечении чернобыльцев.
— Пострадавшие начали поступать в шестую клиническую больницу в первые два дня после аварии. В итоге около 200 человек заняли шесть этажей девятиэтажного главного здания. К нам привозили людей разной степени облучения, поэтому стояла задача в короткие сроки правильно и грамотно квалифицировать степень тяжести лучевой болезни в каждом конкретном случае. Профессионально мы к этому были абсолютно готовы, так как наше клиническое учреждение тогда уже накопило значительный опыт работы в этой области. Перед такой лавиной пациентов не спасовали, так как обладали специальными навыками.
В тот момент больница, естественно, была заполнена другими пациентами. Абсолютное большинство находившихся в палатах пришлось выписать или перевести в другие медучреждения. Сначала оставили онкобольных, но и их потом, к сожалению, пришлось выписать, так как для лечения чернобыльцев потребовались специальные стерильные палаты, где могли находиться пострадавшие с максимальным угнетением кроветворения и отсутствием иммунитета. За два-три дня больницу полностью освободили под чернобыльцев.
Многие пациенты были облучены тотально или, другими словами, относительно равномерно. Особенность такого общего лучевого поражения в том, что даже у крайне тяжелых больных, с третьей и четвертой степенью лучевой болезни, возникает так называемый латентный период, или период скрытого благополучия, занимающий, как правило, 7–10 дней. И вот как раз за эти дни нам нужно было определить дозу облучения каждого, провести диагностику, чтобы уже точно сформировать группу наиболее тяжелых. В нее вошло приблизительно 30 человек.
От абсолютного большинства пациентов, лежащих в палатах, радиоактивное излучение не исходило. Исключение составили два крайне тяжелых больных, у которых большие количества радионуклидов попали внутрь организма. Дозиметрист не разрешал даже останавливаться в коридоре возле дверей этих двух палат. Одного пострадавшего я помню — это был Виктор Дегтяренко, дежурный оператор реакторного цеха.
Среди тяжелых было более 20 пациентов, которые кроме облучения, то есть поражения кроветворения, имели еще и лучевые ожоги, занимающие большую поверхность тела. При такой ситуации человека очень трудно спасти, так как это сочетание, как правило, несовместимо с жизнью. Но мы пытались. Проводили огромную терапевтическую работу. Прежде всего защищали от инфекций, где центральное место занимают антибиотики, противогрибковая и противовирусная терапия. Затем, а особенно это коснулось ожоговых больных, переливали огромные объемы жидкости. Спустя неделю начали проводить трансфузии плазмы, тромбоцитарной и эритроцитарной массы.
6-я городская клиническая больница, в которую доставлялись пострадавшие в результате аварии на Чернобыльской АЭС. Осмотр пациента в одной из палат больницы
Более чем 10 пациентам сделали пересадку костного мозга. Но, к сожалению, эта операция не стала панацеей, как рассчитывали. Она могла помочь тем, у кого было тяжелое угнетение кроветворения, но при условии отсутствия сильных ожогов и лучевого повреждения других органов. В наших случаях пересадка не помогала, хотя при других болезнях крови зачастую она может быть инструментом спасения.
К сожалению, наши возможности и тогда и сейчас не безграничны, и первые поступившие чернобыльцы начали погибать через две недели и затем в течение мая. Всего скончались 27 человек, их похоронили на Митинском кладбище Москвы.
Судьба остальных больных складывалась по-разному в зависимости от степени лучевой болезни. Половину из поступивших выписали в течение 10 дней, так как определили у них очень незначительные дозы облучения. Были и те, кто совсем не облучился. К лету восстановились чернобыльцы со средней и легкой степенью заболевания. Но отдельные пациенты у нас лежали до глубокой осени 1986 года, особенно те, у кого были ожоги, потому что у них образовывались лучевые язвы и приходилось использовать хирургическое лечение.
Работая с облученными пациентами, некоторому риску загрязнения подвергали себя и врачи. Когда пострадавшие поступали в приемное отделение, то аппаратура фиксировала у них наличие изотопов на коже, но прежде чем разместить по палатам, их отмывали. Участвующие в этих процедурах пачкались, в том числе и я. Но это было поверхностное загрязнение: кожи, одежды. С некоторыми вещами приходилось расставаться. Мне, например, пришлось выкинуть любимые летние ботинки — они были безнадежны.
Пострадавшая от аварии на Чернобыльской АЭС девочка на больничной койке в детском хирургическом центре
Кроме лечения на многих из нас была обязанность не совсем медицинская, а утешительно-психологическая. Неоднократно я выходил во двор больницы, где собирались жены, дети, матери и другие родственники чернобыльцев — огромная толпа, и докладывал о состоянии каждого пострадавшего. В сериале «Чернобыль» одна из жен якобы проникла к мужу в палату, но это очевидный художественный вымысел, в жизни такого быть просто не могло, исключено совершенно.
Для меня это было настоящее военное время. Домой уходил ночью, да и то не всегда. Врачи работали на износ, но я был молодым и особой усталости не чувствовал.
Мы получили бесценный опыт одновременного лечения больных с разной степенью лучевого поражения кроветворения. Впоследствии на этой основе было создано огромное количество научных, методических и учебных материалов, на которых многие годы и базировалась радиационная медицина.
«Нам досталась самая опасная зона»
Ликвидацию последствий аварии взяло на себя Минобороны. Военные расчищали территорию, покрытую радиоактивными кусками разорвавшего реактора и радиационной пылью, принимали участие в дезактивации зараженной зоны. Вспоминает экс-командир 21-го полка химической защиты Ленинградского военного округа полковник Александр Степанов.
— В конце июля 1986 года я был назначен командиром 21-го полка химической защиты ЛенВО, который до отправки в Чернобыль был укомплектован солдатами-срочниками и располагался в деревне Ивантеево Валдайского района. Через две недели после аварии в состав полка влились запасники, которым было уже за 30, — из Карелии, Вологды, Череповца, Пскова, Новгорода. Всего полторы тысячи человек. В район Чернобыля мы прибыли 15 мая и буквально через пару дней включились в операцию по ликвидации последствий аварии. Я принял полк 1 августа 1986 года и командовал им до 6 ноября 1987-го.
Экс-командир 21-го полка химической защиты Ленинградского военного округа полковник Александр Степанов
Нам досталась фактически самая опасная зона — крыша турбозала и прилегающая к нему территория. Отдельной задачей была очистка кровли третьего блока, фактически единой с четвертым блоком, где зиял огромный провал. На дне его находился разрушенный реактор, в котором продолжалось горение. Вся крыша третьего блока была густо засыпана спекшимися кусками твэлов, начиненных урано-плутониевой смесью, и графита, излучающих тысячи рентген в час. Их нужно было как-то убирать. В условиях страшной радиации ни одна электронная система не работала. Способ был единственный — солдат с лопатой. Вообще, в Чернобыле многие работы приходилось выполнять вручную, совковыми лопатами, потому что в условиях разрушенной станции никто, кроме человека, просто не мог с этим справиться.
Затем он облачался в тяжелый свинцовый фартук и по команде старшего выбегал из укрытия — бетонной «будки» выхода на крышу, добегал до назначенного места, цеплял на лопату кусок твэла, сбрасывал его в пролом четвертого блока и бежал обратно. Время работы — 20–30 секунд. После чего солдата отправляли вниз, в безопасную зону, а на смену ему шли следующие. Трудились только добровольцы. Всего мы здесь на крыше отработали месяц. За эту работу всем участникам заплатили в тройном размере.
Чернобыльская АЭС. Съемка проведена 9 мая 1986 года, две недели спустя после аварии
Была определена максимальная доза, считавшаяся безопасной, — 25 рентген за три месяца службы. За сутки не больше 2 Р/ч. Работали по секундомеру. Пока одни скидывают твэлы, другие ждут своей очереди в укрытии, которыми обычно являлись подземные сооружения станции — водозаборные станции, хранилища разные. Там тоже фонило, но намного слабее. Когда солдат набирал 21–22 рентгена, мы снимали его со станции и переводили на хозработы. Это позволяло и «недобирать» максимальную дозу, и нормально обеспечивать работу тыла. Людей мы берегли, что бы сейчас ни говорили некоторые некомпетентные эксперты.
Мне как командиру приходилось скрывать свои рентгены. Иначе и полгода полком не прокомандовал бы. К концу срока я нахватал 75 Р/ч, но записал как 25. Под конец уже слегка «светился».
Особо подчеркну, что в районе станции и вокруг неё действовал жесточайший сухой закон. Мы за этим следили очень строго. Любого употребившего сразу выгоняли, а это для человека было самое страшное наказание.
Обработка территории Чернобыльской атомной электростанции дезактивирующим раствором
Радиация имеет вкус. При работе в зоне радиоактивного заражения во рту очень скоро появлялся металлический привкус. Потом на коже возникало ощущение, что находишься на ярком солнце, затем возникала сухость в горле и характерные «радиационные» кашель и осиплость.
Самым трудным для меня тогда было отвечать на вопрос солдат: «А что с нами потом будет?» Ответа на него у меня не было. Мы выполняли свой долг перед Родиной, а что будет потом, не знали. До сих пор нет единого понимания воздействия радиации на организм. Это очень индивидуальное дело. Я знаю нескольких ребят, кто в Чернобыле полностью излечился от астмы. Но также несколько ликвидаторов умерли от открывшегося внезапно туберкулеза, буквально за две недели сгорели. Понятное дело, что Чернобыль здоровья никому не добавил и все льготы ликвидаторам полагались заслуженно. Я ни минуты не жалел и не жалею, что в моей жизни были 15 месяцев этой трудной и чрезвычайно опасной работы.
«Лепестки» носили все»
Главный научный сотрудник отдела промышленной радиационной гигиены ФГБУ ГНЦ ФМБЦ им. А.И. Бурназяна ФМБА России, доктор технических наук, инженер-физик Владимир Клочков приехал на Чернобыльскую АЭС через три недели после аварии и принял участие в организации индивидуальной защиты ликвидаторов. Вот что он рассказал «Известиям» о событиях тех лет.
— В апреле 1986 года я работал в отделе средств индивидуальной защиты Института биофизики, окончив Московский инженерно-физический институт по специальности «дозиметрия — защита от излучений». Наша лаборатория отрабатывала методические основы эксплуатации и дезактивации средств индивидуальной защиты (СИЗ).
После аварии на Чернобыльской АЭС перед сотрудниками института поставили задачу обеспечить ликвидаторов средствами индивидуальной защиты. Для ее решения многие наши специалисты выехали на предприятия — изготовители СИЗ для оказания помощи в организации выпуска наиболее нужных изделий в максимально возможных объемах и организации их поставки на ЧАЭС. А на самой ЧАЭС необходимо было оперативно решить сложные проблемы эксплуатации и дезактивации СИЗ.
Главный научный сотрудник отдела промышленной радиационной гигиены ФГБУ ГНЦ ФМБЦ им. А.И. Бурназяна ФМБА России, доктор технических наук, инженер-физик Владимир Клочков
Чернобыль ч.1. РБМК-1000
Автор: Александр Старостин
Авария на Чернобыльской атомной электростанции, произошедшая в 1 час 23 минуты 47 секунд 26 апреля 1986 года, стала одной из крупнейших техногенных катастроф в истории человечества. Порядка 115 тысяч человек было выселено из зоны отчуждения. Более 600 тысяч человек приняли участие в ликвидации аварии. Загрязнено более 200 тысяч квадратных километров, из оборота были выведены 5 миллионов гектаров земель. Значительному загрязнению подверглись территории Украины, Белоруссии (по некоторым данным, загрязнению подверглось 20% площади этой страны), России. Кроме того, чернобыльская радиация была обнаружена в северной и западной Европе, а также у берегов Северной Америки. Масштабы аварии повергают в шок.
Записано множество воспоминаний, издано огромное количество книг, многие из них описывают чуть ли не поминутно последний день четвёртого энергоблока ЧАЭС. И тем не менее далеко не все готовы изучать или систематизировать огромный объём информации о том, что же происходило в те жуткие весенние дни, а также на протяжении следующих нескольких лет. Прошло уже 35 лет с момента аварии, а потому мне кажется, что стоит собрать всю имеющуюся информацию в едином цикле, дабы позволить читателю ознакомиться с хронологией тех уже почти забытых событий, а также с их контекстом.
Это первая часть цикла, в которой описывается устройство, принцип работы и особенности внедрения реакторов “чернобыльского типа”.
Кратко о цепной атомной реакции
Итак, в силу своих свойств ряд тяжёлых элементов стремится к радиоактивному распаду, то есть изменению состава или внутреннего строения атомного ядра. Для выработки энергии необходимо, чтобы при распаде производилось больше энергии, чем раньше. При распаде ядро испускает некоторое количество нейтронов, которые при этом получают кинетическую энергию и летят в разные стороны. При этом нейтроны могут выделяться как сразу после начала деления (мгновенные нейтроны), так и с задержкой от нескольких миллисекунд до нескольких секунд (запаздывающие нейтроны). Как только они сталкиваются с другим ядром, происходит инициация реакции деления, и ядро испускает нейтроны.
Примерно так это и работает, да
Краткая история мирного атома в СССР
Первая в мире атомная электростанция была пущена в 1954 году в городе Обнинске Калужской области. Она успешно и безаварийно проработала вплоть до 29 апреля 2002 года, то есть 48 лет (на 30 лет больше запланированного). Реактор вобрал в себя все имевшиеся на тот момент наработки в области создания и использования реакторов двойного назначения. Например, на заводе Маяк реактор не только производил оружейный плутоний, но также электроэнергию и тепло для близлежащих городов. АМ-1 (Атом Мирный – именно такой индекс получил реактор на станции) представлял собой уран-графитовый реактор с водой в качестве охладителя и теплоносителя. Электрическая мощность реактора составляла 5 МВт
Частично открытый АМ-1 и реакторный зал. Фото Варламова из 2009 года
Спустя 10 лет в работу были пущены реакторы типа АМБ (Атом Мирный Большой) в составе Белоярской АЭС. Это уже были реакторы электрической мощностью 100 МВт. В целом реакторы показали себя не очень надёжными, на всём протяжении их эксплуатации неоднократно происходили различные аварии, причём нередко – достаточно серьёзные. Например, в течение первых десяти лет эксплуатации не один раз происходило разрушение тепловыделяющих сборок на первом энергоблоке. Тем не менее, первый и второй блок доработали до полной выработки ресурса, после чего были выведены из эксплуатации. На данный момент ведётся разборка этих реакторов. Сейчас на Белоярской АЭС эксплуатируются два реактора на быстрых нейтронах.
БАЭС
Одновременно с запуском в эксплуатацию БАЭС началось проектирование нового мощного реактора канального типа. Работы велись в Научно-исследовательском и Конструкторском Институте ЭнергоТехники (НИКИЭТ) под руководством академика Николая Антоновича Доллежаля. Научной частью заведовал Институт Атомной Энергии (ИАЭ) им. Курчатова (директор – академик Анатолий Петрович Александров). Вообще, работа в области атомной энергетики в частности и атомной промышленности велась и управлялась ведущими советскими учёными. Тот же Александров в 1975 году стал президентом Академии наук СССР.
Николай Антонович Доллежаль 
Анатолий Петрович Александров
Анатомия гиганта
Что же представлял из себя новый реактор, получивший поначалу обозначение Э-7? Театр начинается с вешалки, а реактор – с тепловыделяющего элемента (ТВЭЛ). ТВЭЛ – это трубка из циркониевого сплава, толщина которой 0.9 мм, а диаметр – 13.6 мм. Оставшиеся 11.5 мм занимают спрессованные таблетки диоксида урана UO2. Изначально степень обогащения урана-235 составляла 2%, однако по мере модернизации реакторов её увеличивали. 18 таких ТВЭЛов объединены в тепловыделяющую сборку (ТВС). Внутри неё помимо самих ТВЭЛов находится несущий стержень из оксида ниобия NbO2, крепёжные детали из циркониевого сплава, а также каналы для теплоносителя, то есть воды. Высота одной сборки – 3.5 метра. Последовательное соединение двух ТВС называется тепловыделяющей кассетой (ТВК), её высота – 7 метров. Высота ТВК соответствует высоте всей активной зоны.
ТВС РБМК-1000: 1 — подвеска; 2 — переходник; 3 — хвостовик; 4 — твэл; 5 — несущий стержень; 6 — втулка; 7 — наконечник; 8 — гайка
Сама активная зона представляет из себя графитовую кладку, состоящую из графитовых колонн. Каждая колонна собрана из прямоугольных блоков, длина и ширина которых составляет по 250 мм, а высота может составлять 200, 300, 500 или 600 мм. Всего колонн 2488, в каждой просверлен канал диаметром 114 мм. В этом канале может размещаться одна из 1693 топливных кассет либо один из 179 стержней Системы управления и защиты реактора (СУЗ). Остальные колонны являются боковыми отражателями нейтронов, защищающими окружающую среду от этих самых нейтронов. Размеры кладки: эквивалентный диаметр – 13.8 метра, из которых на активную зону приходится 11.8 метра, а толщина отражателя – 1 метр; высота кладки – 8 метров, из которых 7 – активная зона, а ещё по полметра сверху и снизу – отражатель. Благодаря такой схеме реактор и получил наименование РБМК – Реактор Большой Мощности Канальный.
Всё это добро уютно расположилось в шахте размерами 21.6х21.6х25.5 метров. В самом низу шахты находится бетонное основание. На нём покоится крестообразная металлоконструкция (схема С), соединяющая бетонное основание с нижней плитой реактора (схемой ОР). Толщина этой плиты – 2 метра, диаметр – 14.5 метров. Она состоит из цилиндрической обечайки, заполненной серпентинитом и проходками для топливных каналов и каналов управления, а также двух листов, в которые вварены герметично эти каналы.
Сверху расположена аналогичная по конструкции плита (схема Е), только её размеры иные – толщина 3 метра, диаметр – 17.5 метров. Она установлена на кольцевом баке с водой (схема Л), исполняющем роль боковой биологической защиты. Внешний диаметр бака – 19 метров, а внутренний на высоте 11 метров – 16.6 метров. Бак от бетона боковых стен отделяет засыпка песка. Между внутренней стенкой и активной зоной находится герметичный кожух реактора, имеющий также обозначение «схема КЖ» (металлопрокат, толщина – 16 мм), соединяющий верхнюю и нижнюю плиты. Между кожухом и внутренней стенкой бака присутствует полость, заполненная азотом под давлением более высоким, чем давление азотно-гелиевой смеси внутри кожуха. Таким образом, исключается утечка газа из полости реактора. Азотно-гелиевая смесь предотвращает выгорание гелия.
На полу реакторного зала лежит плитный настил, который вместе с дополнительной биологической защитой (схема Г) обеспечивает высокий общий уровень биологической защиты. По этому настилу можно ходить во время работы реактора, он же обеспечивает перегрузку (то есть замену топлива) реактора. Такая конструкция реактора позволяет перегружать тепловыделяющие кассеты без остановки реактора с помощью разгрузочно-загрузочной машины.
Плитный настил, кажется на ЛАЭС. Мерные люди на фоне
Итак, как же работает реактор РБМК? С помощью главных циркуляционных насосов (ГЦН) вода через трубопроводы подаётся непосредственно в ТВК. В них за счёт повышенного давления (7 МПа или 70 атмосфер) температура кипения воды повышается до 284 градусов по Цельсию. Проходя через них, она нагревается и частично испаряется. Сверху (вода подаётся в активную зону снизу) находятся трубопроводы, подводящие образовавшуюся пароводяную смесь к барабан-сепараторам. Их задача – отделить пар, содержание которого в смеси в среднем 14.5% от воды. Пар идёт на турбины, а вода снова подаётся в реактор. Таким образом, реактор РБМК является одноконтурным по теплоносителю.
Однако на деле не всё так однозначно, так как на самом деле структура единственного контура РБМК напоминает восьмёрку. Дело в том, что в верхней части этой восьмёрки (нижняя часть — это контур многократной принудительной циркуляции (КМПЦ), его я только что и описал) есть ещё ряд систем. Этот ряд включает в себя турбину, генератор, конденсатор, насос и барабан-сепаратор. Пришедшая из реактора в барабан-сепаратор пароводяная смесь разделяется на воду и пар. Пар температурой 284 градуса под давлением в 7 МПа приходит на турбину и вращает её, преобразуя тепловую энергию в кинетическую. Эту энергию турбина передаёт на генератор, вырабатывающий электроэнергию. Из турбины сильно охладившийся пар (до 30 градусов при давлении в 0.004 МПа или 0.04 атмосферы) попадает в конденсатор. Там пар передаёт свою тепловую энергию воде, забираемой из пруда-охладителя станции. На выходе из конденсатора мы получаем воду, с параметрами близким к параметрам пара, которая является “холодным” теплоносителем для второго теплового контура. Эта вода, пройдя через несколько вспомогательных устройств, становится питательной водой и с помощью питательного насоса подается в барабан-сепаратор. Там она смешивается с водой из пароводяной смеси, пришедшей из активной зоны, после чего уходит в реактор. Так замыкается восьмёрка.
Разрез блока с РБМК. Надеюсь, читабельный. 
А это схема работы РБМК
Общая тепловая мощность реактора РБМК-1000 – 3200 МВт, из которых только 1000 МВт – электрическая мощность, остальное тратится на обогрев атмосферы и пруда-охладителя. На случай, если нужно уменьшить мощность, заглушить реактор или же что-то пойдёт не так, предусмотрен целый ряд систем защиты, ведущую роль в котором играют Стержни Управления и Защиты (СУЗ), запомните их, они нам вспомнятся ещё не раз. В первых реакторах стержней было 179, позже их стало 211. По своему назначению они делятся на стержни аварийной защиты (24 штуки), стержни автоматического регулирования (12), стержни локального автоматического регулирования (12), стержни ручного регулирования (131) и 32 укороченных стержня-поглотителя (УСП), предназначенные для локального регулирования мощности (появились после аварии на ЛАЭС в 1975 году). При необходимости, стержни вводятся в активную зону или выводятся из неё, тем самым уменьшая или увеличивая мощность соответственно. Введение всех стержней глушит реактор. Все стержни за исключением УСП, вводятся в реактор сверху.
Что из себя по конструкции представлял стержень-поглотитель реактора РБМК? При полностью выведенном из реактора стержне в активной зоне оставался графитовый вытеснитель длиной 4.5 м, а также по 1.25 м воды сверху и снизу. При подаче сигнала на введение в активную зону вытеснитель вытесняет воду снизу и выходит из зоны, а его место занимает соединённый с ним «телескопом» стержень-поглотитель из бора. Его задача – поглотить нейтроны, инициирующие цепную ядерную реакцию.
Отличий в конструкции РБМК от конструкции другого широко распространённого в России реактора типа ВВЭР много, но ключевых два. Во-первых, из-за циклопических размеров РБМК невозможно «запаковать» в герметичный корпус, который бы защитил окружающую среду в случае взрыва реактора. Во-вторых, в реакторе типа ВВЭР два герметичных контура теплоносителя, которые изолированы друг от друга. Первый – вода под высоким давлением, идущая непосредственно в активную зону. Там она нагревается и идёт в теплообменник, передавая свою тепловую энергию воде второго контура, которая в виде пара уже вращает турбину.
В принципе, реактор ВВЭР безопаснее, чем РБМК, однако РБМК давал весьма заметные экономические выгоды. Во-первых, в нём можно использовать менее обогащённое топливо (на ранних этапах считалось, что канальный реактор спокойно может работать на топливе со степенью обогащения 2%, в то время как корпусный требовал степени обогащения 4-5%). Более того, РБМК может работать на отработанном топливе реактора ВВЭР. При этом выгорание топлива в РБМК более равномерное, то есть реактор расходует его более экономно. Во-вторых, как уже говорилось, в РБМК можно менять топливные кассеты без остановки реактора, в то время как для перегрузки топлива реактор типа ВВЭР подвергается разгерметизации корпуса, что сопряжено с большим объёмом работы. В-третьих, при всех своих огромных размерах РБМК проще в строительстве, так как не требует трудоёмкого создания герметичного корпуса, что облегчает как производство, так и установку реактора на месте.
РБМК распространяется
Строительство первой атомной станции, оснащённой реактором РБМК-1000 (то есть Реактор Большой Мощности Канальный электрической мощностью 1000 МВт) началось в 1967 году в 4 км от посёлка Сосновый бор, что в 70 км от исторического центра Санкт-Петербурга. В 1974 году в эксплуатацию ввели первый энергоблок, спустя два года – второй. Здесь нужно отметить, что реально реактор подключают к сети раньше, чем официально вводят в эксплуатацию.
ЛАЭС сейчас
После этого реакторы РБМК были дооснащены дополнительными поглощающими стержнями (добавилось 32 укороченных стрежня), целым рядом систем, направленных на повышение безопасности реактора (например, системой аварийного охлаждения реактора (САОР), системой локальной автоматической защиты (ЛАЗ) и системой локального автоматического регулирования мощности реактора (ЛАР)), повысили степень обогащения урана до 2.4%, а также были внесены множественные уточнения в инструкции персонала и проекты будущих энергоблоков.
Ленинградская АЭС, подведомственная Министерству среднего машиностроения, проектировалась его организациями, под его заводы, оснащенные современным оборудованием. Курская и Чернобыльская станции принадлежали Министерству энергетики и электрификации. В правительственном Постановлении было указано, что нестандартное оборудование для четырех блоков первых очередей этих станций будет изготовлено теми же заводами, что и для Ленинградской. Но для Минсредмаша правительственное Постановление не указ даже и в то время, когда еще немного слушались правительства. Говорят, у вас есть свои заводы, вот и делайте, чертежи дадим. Был я на некоторых заводах вспомогательного оборудования Минэнерго — оснащение на уровне плохоньких мастерских. Поручать им изготовление оборудования для реакторного цеха все равно, что плотника заставлять делать работу столяра. Так и мучились с изготовлением на каждый блок. Что-то удавалось сделать, чего-то так и не было. Характерно, вот уж поистине застой, Минэнерго за несколько лет так ни одного своего завода и не модернизировало, чтобы был способен изготавливать не столь уж сложное оборудование.
Между тем, продолжалось строительство энергоблоков с реакторами РБМК-1000 первого поколения. К ним также относились 1 и 2 блоки Курской (начало строительства – 1972 и 1973 года, ввод в эксплуатацию – 1977 и 1979 года соответственно) и Чернобыльской АЭС (начало строительства – 1970 и 1973, ввод в эксплуатацию – 1978 и 1979 года соответственно). А дальше началось проектирование и строительство энергоблоков с реакторами РБМК второго поколения.
В чём отличия от поколений 1 и 1+? Во-первых, увеличенный барабан-сепаратор. Во-вторых, трёхканальная САОР, которая теперь снабжала аварийный реактор водой не только из гидробаллонов, но и через питательные насосы. В-третьих, теперь для локализации радиоактивных веществ, выброс которых нельзя было допустить в атмосферу в случае аварии, были предусмотрены двухэтажные бассейны-локализаторы, которые должны были эти радиоактивные вещества аккумулировать. Ну и наконец, теперь реакторные отделения строились дубль-блоком, иными словами, они составляли одно здание, хотя блоки и были разделены. Ранее каждый реактор строился в своём здании.
Панорама Курской АЭС, вид со стороны машзала. Видны и два первых блока (ближние, с кучей труб), и третий с четвёртым, размещённые в дубль-блоке (дальние, с большой трубой как на ЧАЭС)
К реакторам нового типа с повышенным уровнем безопасности относились энергоблоки 3 и 4 Курской АЭС (начало строительства – 1978 и 1981 года, ввод в эксплуатацию – 1984 и 1986 соответственно), 3 и 4 Чернобыльской АЭС (начало строительства – 1972 и 1971 года, ввод в эксплуатацию – 1982 и 1984 соответственно), 1 и 2 Смоленской АЭС (начало строительства – 1975 и 1976 года, ввод в эксплуатацию – 1983 и 1985 соответственно). Кроме того, сюда же относят и 3 и 4 энергоблоки Ленинградской АЭС (начало строительства – 1973 и 1975 года, ввод в эксплуатацию – 1980 и 1981 соответственно), но они были промежуточными, отличаясь устройством ряда систем как от более ранних, так и более поздних энергоблоков.
Игналинская АЭС
Отдельно следует упомянуть об Игналинской АЭС. Её оснастили модифицированной версией реактора – РБМК-1500. Как можно догадаться из индекса, электрическая мощность данного реактора составляла 1500 МВт. Достигалось увеличение путём интенсификации теплообмена в ТВК при сохранении размеров реактора. Однако реальная мощность составляла 1300 МВт, так как на номинале и повышенной мощности происходило неравномерное выгорание топлива и растрескивание оболочек ТВЭлов. До аварии на ЧАЭС в 1986 году успели сдать в эксплуатацию один блок (начало строительства – 1975, ввод в эксплуатацию – 1984 год). Ещё один блок должны были пустить в 1986 году, однако из-за аварии на ЧАЭС пуск и ввод в эксплуатацию перенесли на год (начало строительства – 1978, ввод в эксплуатацию – 1987 год). Также после аварии заработал третий блок Смоленской АЭС с реактором РБМК-1000 (начало строительства – 1984, ввод в эксплуатацию – 1990 год). Все остальные достраивавшиеся блоки (КАЭС-5 (строительство остановлено в 2012 на степени готовности 85%), ЧАЭС-5 и 6 (строительство остановлено в 1986 году), САЭС-4 (строительство остановлено в 1993 году), ИАЭС-3 (строительство остановлено в 1988 году)) были законсервированы.
В дальнейшем планировалось ещё увеличить мощность реактора за счёт увеличения диаметра топливных каналов и других ухищрений с топливными кассетами (РБМК-2000 и РБМК-3600), использования перегретого пара (проекты РБМКП-2400 и РБМКП-4800). Кроме того, существовал более поздний проект МКЭР, который предполагалось оснащать двойной защитной оболочкой, четырёхконтурной системой принудительной циркуляции воды против двухконтурной у РБМК, а также рядом новшеств, направленных на снижение расхода топлива и повышение КПД. Тем не менее, ни один из этих проектов дальнейшего развития не получил.
Подводя итог. Реактор большой мощности канальный электрической мощностью 1000 МВт (или РБМК-1000) представляет из себя циклопическое сооружение, которое массово распространилось по АЭС Советского союза и на протяжении многих лет являлось флагманом отечественной атомной индустрии. При этом большинство энергоблоков с этим реактором до сих эксплуатируются, хоть и с условием постоянной модернизации для повышения безопасности. О недостатках машины (в том числе и критических) мы поговорим в одной из следующих частей цикла (причём ближе к концу). А в следующей части — о ЧАЭС, Припяти и Чернобыльском крае.
Автор: Александр Старостин