Чернобыльская авария, Чернобыльская катастрофа, сокр. Чернобыль — взрыв атомного реактора, произошедший в ночь на 26 апреля 1986 года на 4-м энергоблоке Чернобыльской атомной электростанции рядом с городом Припять Украинской ССР (ныне — Украина). Это крупнейшая авария в истории атомной энергетики, ей был присвоен максимальный 7-й уровень по Международной шкале ядерных событий.
Взрыв стандартного реактора РБМК-1000 произошёл во время испытаний перед предстоящим плановым ремонтом. Эти испытания относились к работе электрических систем станции на случай отключения электропитания. В ходе испытаний операторы значительно снизили мощность реактора, а затем, когда мощность начала неконтролируемо расти, попытались остановить реактор с помощью системы аварийной защиты. Вместо ожидаемой остановки последовало разрушение систем охлаждения и два мощных взрыва водяного пара, которые разрушили и сам реактор, и крышу здания. Пожар в активной зоне реактора также вынес наружу в атмосферу большое количество радиоактивных частиц. Государственная комиссия, сформированная в СССР для расследования причин катастрофы, первоначально возложила ответственность за аварию на операторов и руководство АЭС. Более поздние расследования комиссии Госатомнадзора СССР и Международного агентства по ядерной энергии пересмотрели эти выводы, считая основной причиной аварии недостатки конструкции самого реактора.
Непосредственно в ночь аварии погибли лишь два сотрудника станции, но ещё 134 человека из числа сотрудников станции и аварийных рабочих были госпитализированы с диагнозом «острая лучевая болезнь» — 28 из них умерли в течение нескольких следующих месяцев. В результате аварии в окружающую среду было выброшено огромное количество радиоактивных веществ — в первую очередь иода-131 и цезия-137, загрязнивших территории Украины, Беларуси и России с населением около 5 миллионов человек. Облучение должно было увеличить на протяжении дальнейшей жизни риски онкологических заболеваний, прежде всего рака щитовидной железы, у сотрудников станции, ликвидаторов и населения пострадавших регионов. В 2005 году предполагалось, что последствия облучения вызовут около четырёх тысяч избыточных смертей сверх обычных, спровоцированных другими причинами смертей от рака.
СССР провёл масштабную и дорогостоящую кампанию по ликвидации последствий аварии — для этой цели было привлечено более 600 тысяч человек, включая военных. Вокруг станции была образована 30-километровая зона отчуждения. Города Припять и Чернобыль и все остальные населённые пункты в этой зоне — около 115 тысяч человек — были полностью эвакуированы, для расселения эвакуированных был выстроен новый город Славутич. Вокруг разрушенного четвёртого энергоблока было выстроено бетонное «Укрытие», а позже, уже в 2010-х годах — металлический «Новый безопасный конфайнмент». Несмотря на аварию, другие энергоблоки станции продолжали эксплуатироваться и вырабатывать электроэнергию до 2000 года.
Сведения об АЭС
Чернобыльская АЭС имени В. И. Ленина расположена на территории Украины недалеко от границы с Беларусью, в 4 км от города Припять, в 15 км северо-западнее города Чернобыль и в 160 км северо-восточнее Киева. Ко времени аварии на ЧАЭС действовало четыре энергоблока с реакторами РБМК-1000. Ещё два энергоблока № 5 и № 6 находились в процессе строительства. Первый энергоблок проработал с 1977 до 1996 года, второй — с 1979 до 1991, третий — с 1981 до 2000, взорвавшийся в 1986 году четвёртый был и самым новым, введённым в строй в 1983 году. Строительство пятого и шестого блока после аварии было прекращено.
Активная зона реактора РБМК-1000 составляет 11,8 м в диаметре и 7 м в высоту. Состоит из 1881 графитовой колонны, набранных из графитовых блоков. Графит выступает в роли замедлителя нейтронов, усиливающего ядерную реакцию. В колоннах проходит 1661 технологический (топливный) канал (ТК), 211 каналов системы управления и защиты (СУЗ) и 16 каналов с датчиками контроля. Технологический канал представляет собой трубу из циркониевого сплава диаметром 80 мм. Внутри ТК располагается тепловыделяющая сборка (ТВС, топливная кассета), состоящая из 36 тепловыделяющих элементов (твэлов) — трубок диаметром 13,6 мм из сплава циркония с ниобием. Твэлы собраны вокруг несущего стержня ТВС в два яруса по 3,5 м — 18 твэлов вверху и 18 внизу. Внутри твэлов находятся таблетки оксида урана с обогащением 2 %. Масса урана в одной ТВС 114,7 кг. За сутки работы реактора на номинальной тепловой мощности 3600 мегаватт (МВт) расходуется примерно 4 кг ядерного топлива.
Внутри технологических каналов под большим давлением снизу вверх циркулирует горячая вода-теплоноситель, охлаждающая твэлы. Нагретая до 284 °C пароводяная смесь поступает в барабан-сепараторы, где при давлении 7 МПа разделяется на пар и воду. Пар подаётся на два турбогенератора мощностью 500 МВт каждый, находящихся в отдельном машинном зале. Циркуляция теплоносителя осуществляется при помощи главных циркуляционных насосов (ГЦН). В каналах СУЗ располагается 211 стержней СУЗ с бором, поглощающим нейтроны и тем самым ослабляющим ядерную реакцию. Для управления мощностью реактора стержни опускают в активную зону или извлекают из неё (см. также запаздывающие нейтроны).
Описание аварии
Произошло два мощных взрыва, в результате которых разрушился реактор и здание реакторного блока, повреждена стена и кровля машинного зала, примыкающего к реакторному блоку. Содержимое активной зоны реактора выбросило наружу, в том числе на территорию вокруг реакторного блока и на кровлю прилегающих зданий. На крыше энергоблока и в машинном зале начался пожар от разбросанных горящих обломков.
В окружающую среду попали изотопы урана, плутония, иода-131 (период полураспада — 8 дней), цезия-134 (период полураспада — 2 года), цезия-137 (период полураспада — 30 лет), стронция-90 (период полураспада — 28,8 года).
Остатки активной зоны в шахте реактора расплавились. Смесь из расплавленного металла, песка (заброшенного с вертолётов при тушении пожара), бетона и фрагментов топлива растеклась по подреакторным помещениям.
В день аварии погибло два человека — оператор главных циркуляционных насосов Валерий Ходемчук (тело не найдено) и сотрудник пусконаладочного предприятия Владимир Шашенок (умер в 6 утра).
Хронология событий На 25 апреля 1986 года была запланирована остановка 4-го энергоблока Чернобыльской АЭС для очередного планово-предупредительного ремонта. Во время таких остановок обычно проводятся различные испытания оборудования, как регламентные, так и нестандартные, проводящиеся по отдельным программам. В этот раз целью одного из них было испытание режима выбега ротора турбогенератора, предложенного генеральным проектировщиком (московским институтом «Гидропроект») в качестве дополнительной системы аварийного электроснабжения. Режим «выбега» позволял бы использовать кинетическую энергию, запасённую во вращающемся роторе турбогенератора, для обеспечения электропитанием питательных насосов (ПН) и главных циркуляционных насосов (ГЦН) в случае обесточивания электроснабжения собственных нужд станции. Данный режим не был отработан или внедрён на АЭС с РБМК-1000. Это были уже четвёртые испытания режима, проводившиеся на ЧАЭС. Первая попытка в 1982 году показала, что напряжение при выбеге падает быстрее, чем планировалось. Последующие испытания, проводившиеся после доработки оборудования турбогенератора в 1983—1985 годах, также по разным причинам заканчивались неудачно.
25 апреля 1986 года началось «испытание турбогенератора № 8 в режимах совместного выбега с нагрузкой собственных нужд». Согласно Программе испытаний мощность реактора должна была быть снижена с номинальной мощности 3200 МВт тепловых до 700—1000 МВт. К 03:47 мощность снижена до 1600 МВт. С 04:13 до 12:36 она поддерживалась на уровне 1500 МВт. Во время длительной работы реактора на пониженной мощности происходило его отравление ксеноном (одним из продуктов деления ядерного топлива) и снижение оперативного запаса реактивности (ОЗР). Согласно расчётам блочной ЭВМ (СЦК «Скала»), в 07:10 ОЗР соответствовал значению в 13,2 стержней ручного регулирования (РР) при минимально допустимом Регламентом эксплуатации реактора в 15 стержней РР. При этом из-за сбоя в вычислении машина не учла восполняющую минимальный предел реактивность, компенсируемую 12 стержнями автоматического регулирования (АР), находящимися в промежуточном положении по высоте активной зоны. В 14:00, в соответствии с Программой, отключена система аварийного охлаждения реактора (САОР). В это же время, по требованию диспетчера Киевэнерго, дальнейшее снижение мощности было остановлено. К 15:20 ОЗР составил 16,8 стержней РР. В 23:10 снижение мощности продолжено, ОЗР 26 стержней.
К 00:05 26 апреля мощность снижена до 720 МВт, затем она упала ниже минимального значения в 700 МВт, установленного программой испытаний. В 0:28, при мощности 500 МВт, во время перехода с системы локального автоматического регулирования (ЛАР) на автоматический регулятор общей мощности (АР), оператор реактора Л. Топтунов (старший инженер управления реактором, СИУР) не смог удержать мощность на заданном уровне и она снизилась до 30 МВт, нейтронная мощность упала до нуля. По предложению начальника смены 4-го энергоблока А. Акимова, заместителем главного инженера ЧАЭС по эксплуатации А. Дятловым, руководившим испытанием, было решено не поднимать мощность реактора до установленных программой 700—1000 МВт (на это понадобилось бы дополнительное время), а ограничиться лишь 200 МВт. При этом ОЗР непрерывно снижался из-за продолжающегося отравления. Соответственно, операторы продолжили извлекать стержни РР.
После достижения 200 МВт тепловой мощности были включены дополнительные главные циркуляционные насосы, и количество работающих насосов доведено до восьми. Согласно программе испытаний, четыре из них, совместно с двумя дополнительно работающими питательными насосами, должны были служить нагрузкой для генератора «выбегающей» турбины во время эксперимента. Дополнительное увеличение расхода теплоносителя через реактор привело к уменьшению парообразования. Кроме того, расход относительно холодной питательной воды оставался небольшим, соответствующим мощности 200 МВт, что вызвало повышение температуры теплоносителя на входе в активную зону, и она приблизилась к температуре кипения.
В 1:23:04 начался эксперимент. Из-за снижения оборотов насосов, подключённых к выбегающему генератору, и положительного парового коэффициента реактивности (см. ниже) реактор испытывал тенденцию к увеличению мощности (вводилась положительная реактивность), однако в течение почти всего времени эксперимента поведение мощности не внушало опасений.
В 1:23:39 зарегистрирован сигнал аварийной защиты АЗ-5команда на опускание всех поглощающих стержней в активную зону для полного заглушения реактора от нажатия кнопки на пульте оператора. Поглощающие стержни начали движение в активную зону, однако вследствие их неправильной конструкции и низкого оперативного запаса реактивности реактор был не заглушён, а наоборот, начал разгоняться. В следующие несколько секунд зарегистрированы различные сигналы, свидетельствующие об очень быстром росте мощности, затем регистрирующие системы вышли из строя.
Произошло два мощных взрыва, и к 1:23:47—1:23:50 реактор был полностью разрушенОтчёт Института ядерных исследований Академии наук УССР. — Киев, 1989..
Последствия
Первые часы Непосредственно во время взрыва на 4-м энергоблоке погиб один человек — оператор главных циркуляционных насосов Валерий Ходемчук (тело не найдено). Ещё один, сотрудник пусконаладочного предприятия Владимир Шашенок, получил перелом позвоночника и многочисленные ожоги и в 6:00 того же дня умер в припятской медсанчасти № 126. Впоследствии у 134 сотрудников ЧАЭС и членов спасательных команд, находившихся на станции во время взрыва, развилась лучевая болезнь, 28 из них умерли в течение следующих нескольких месяцев.