Потеря теплоносителя - едва ли не худшее, что может случиться с реактором. По мере нагрева стабильность реакции падает, температура продолжает повышаться… при особо неблагоприятных условиях начинается расплавление активной зоны.
Реплика (студент, 22 года):
- А как же оружейный плутоний? Из реактора его можно было получить? Он сам там при взрыве не произвелся, шутя?
Докладчик (физик, 45 лет):
- Нет, конечно Реактор РБМК явился разве что наследником "оборонных" реакторов, в некотором смысле - продуктом конверсии. Он не был предназначен для производства плутония, и извлекать плутоний из его активной зоны было бы крайне дорогим и технологически неудобным процессом, хотя какое-то количество плутония в нем во время работы все-таки возникает.
Надо иметь в виду следующее обстоятельство. Уран 238, захватив нейтрон, может испытать не спонтанное деление, а бета-распад. Тогда ядро урана 238 превратится в ядро нептуния 239, которое, в свою очередь, бета-неустойчиво и превращается в плутоний 239. А 239-й плутоний - ядерное горючее, не уступающее урану 235, но более удобное в обращении. Поэтому все первые ядерные реакторы отнюдь не производили электроэнергию, реальным их назначением была трансмутация природного урана в оружейный плутоний.
Так вот, к 26 апреля 1986 года топливные сборки 4-го энергоблока ЧАЭС были "старыми": в них накопилось не только много продуктов деления, но и трансураниды, включая тот же плутоний.
Реплика (разработчик компьютерных игр, 28 лет):
- Так раз реактор старый, физики-то знали, что на что там уже разложилось? И операторам сказали, наверное…
Докладчик (физик, 45 лет):
- Не реактор старый, ему, простите, трех лет не было, а активная зона, большая часть которой осталась с первой загрузки, то есть работала в сильных нейтронных полях более двух лет.
Понятно, что характеристики активной зоны изменились, но операторы не имели ни малейшего представления, как именно, и совершенно не были этим озабочены. Что жаль… Они и на балконах загорали в день аварии…
Реплика (студент, 21 год):
- А зачем они его вообще испытывать-то решили? Такая старая уже, сложная вещь… зачем судьбу-то искушать? Пока бы работал… Потом заглушили тихо… Не понимаю? Зачем будить лихо?
Докладчик (физик, 45 лет):
Двадцать пятого апреля на ЧАЭС предполагалась не игра во взрыв реактора, а эксперимент с так называемым выбегом генератора. Суть эксперимента проста: при прекращении подачи пара на турбину (скажем, при серьезной аварии с разрывом трубопровода) турбина какое-то время вращается по инерции и генератор продолжает вырабатывать ток. Этот ток можно использовать для аварийного расхолаживания реактора и его остановки. Вообще-то говоря, штатно на АЭС на случай подобной аварии есть дизель-генераторы, задача которых - обеспечить снабжение током ответственных потребителей, прежде всего, систем управления реактором и ГЦНов. Но был большой интерес к тому, хватит ли энергии выбега для того, чтобы управлять реактором в момент ядерной аварии.
В принципе, такие опыты уже проводились, и не раз, но "понарошку", то есть без реального обесточивания реактора и с подготовленными к немедленному пуску дизелями. На этот раз инженеры захотели, а руководство станции согласилось провести "чистый эксперимент".
Сделать это было не очень просто. Дело в том, что если отключается турбина, то реактор автоматически блокируется: "падает" аварийная защита (211 стержней), в реактор немедленно начинает подаваться холодная вода из системы аварийного охлаждения реактора (САОР), запускаются дизель-генераторы и насосы аварийного питания реактора. Немного подумав, операторы все эти системы отключили, обесточили, а трубопроводы закрыли на задвижки.
Поскольку мы занимаемся только реперными фактами, я никакой оценки этому не даю: так было.
До 1.00 25 апреля 1986 года реактор работал на номинальной мощности 3.000 МВт тепловых. Затем мощность установки начали медленно снижать, и к 13.05 она составила 1.600 МВт тепловых, турбогенератор № 7 был отключен, питание собственных нужд переключено на турбогенератор № 8, который и был выбран для эксперимента.
В 14.00 система САОР была отключена.
Практически в тот же момент поступило распоряжение диспетчера Киевэнерго задержать отключение энергоблока от нагрузки. В течение последующих часов реактор работал с полностью отключенными системами аварийной защиты.
В 23.10 возобновилось снижение мощности, и она была снижена до 700 МВт тепловых. В 24.00 Юрий Трегуб сдал смену Александру Акимову, на пост инженера по управлению реактором (СИУРа) заступил Леонид Топтунов.
Топтунов в соответствии с регламентом отключает одну из локальных систем автоматического регулирования (ЛАР). При этом по непонятной причине возникает дисбаланс в системе регулирования, СИУР не может быстро справиться с ним, и мощность реактора резко падает - до 30 МВт тепловых. При таких мощностях (1 % от номинала) идет быстрое "отравление" реактора продуктами распада, прежде всего йодом. Называется эта ситуация "йодная яма".
Здесь, по Г. Медведеву, происходит резкая перебранка присутствующего при эксперименте главного инженера по эксплуатации 2-й очереди ЧАЭС А Дятлова с Л. Топтуновым. А. Дятлов этот момент в своей книге обходит молчанием, которое в данном случае есть знак согласия.
Опять-таки, оценки давать не буду, замечу лишь, что формально "старшим вахтенным офицером" в помещении БЩУ-4 в тот момент был Александр Акимов. Топтунов подчинялся только ему, и Дятлов непосредственно приказывать Топтунову не мог и кричать на него не имел права. Если Акимов не пресек такие действия своего начальника, то этим он уже нарушил свои должностные обязанности. Причем это - общие рассуждения об организации "службы" на ЧАЭС, к катастрофе это имеет лишь самое косвенное отношение.
Как бы то ни было, Л. Топтунов согласился вновь поднимать мощность реактора. Г. Медведев указывает, что это было прямым нарушением инструкции. А. Дятлов возражает: "Инструкция запрещала подъем ранее чем через сутки после падения с 80 % мощности, в данном же случае падение было с мощности менее 50 %".
Ведущий (психолог 44 года):
- Пока мы жили в Советском Союзе, не было убеждения, что "все, что не запрещено прямо, разрешено…" Это более позднее достижение. Очень интересно, кстати, мнение на этот счет физика В. Асмолова. Вывожу на экран:
"Вот два подхода к оператору: российский и американский. Американский подход - это среднее образование, это ученая обезьяна, которая должна наизусть знать все инструкции и этими инструкциями пользоваться. Эти ребята на своем Тримайл Айленде, действуя строго по инструкции, целые сутки, не понимая, что происходит, привели блок к расплавлению активной зоны. Но выброс наружу был очень маленький, 15 кюри всего, практически это была чисто экономическая авария, утрата блока. В нашем случае - оператор - это инженер с высшим образованием, выпускник МИФИ, МЭИ, всех наших престижных вузов, часто человек, который по складу характера, по всему должен быть естествоиспытателем. Тот оператор, который сидел тогда на блоке, был очень сильный человек. Он совершил ряд ошибок, которые привели к тому, что блок сел в йодную яму. По всем инструкциям его нельзя было вытаскивать из йодной ямы, но надо было обладать огромным мастерством, чтобы немедленно после остановки блока выйти на тот уровень, который нужен для того, чтобы проводить этот эксперимент. На тот уровень он выйти не смог, но блок из йодной ямы он вытащил, реактор снова работал. Он соревновался с техникой, он получал удовольствие от этого, от своего мастерства, как он, оперируя зоной, смог реактор вытащить. И тот и другой подход абсолютно неправильные. Я лично считаю, что оператором должен быть инженер, который понимает в физике, но не естествоиспытатель, не исследователь. Есть люди определенного психологического склада. Холериков туда пускать нельзя. Там должен быть флегматик или сангвиник. Два человеческих типа, которые способны отсидеть смену, смотря на неподвижную стрелку, и все время ждать, что ему придется вступить в управление, если что-то вдруг изменится".
Реплика (генетик, 48 лет):
- Для меня очень интересный момент: по мнению В. Асмолова, проблема была не в Дятлове, не в формуле "ослушаюсь - уволят"… Мне кажется, для советского инженера 1980-х годов формула малореальная. Может быть, действительно самому Топтунову было интересно, удастся поднять реактор из ямы или нет и чем кончится эксперимент?
Перерыв. Молодежь в движении. Ничего себе шуточки у физиков! "Это просто про обезьяну, которая отпустила все лапы и хвост и грохнулась оземь…" Они устали. Некоторые ушли. Нет игры - про физику слушать не будем. Это позиция встречается у школьников: Развлекайте нас! Нам неинтересно! Это нам не нужно! Докажите нам, что это пригодится! Вы нас унижаете, показывая, что мы ничего не знаем… Лояльность к "альтернативно одаренным" с Запада докатилась до нас. При этом в элитных школах Европы никакой такой лояльности нет. Там есть воля к познанию и деланию, иначе - не удержишься…
Старшие цитируют песенки советских времен:
Ну, был пустяк, такая малость,
У нас отвертка поломалась…
А в остальном, товарищ замминистра,
Все хорошо, все хорошо!- Але-але, мне право неудобно,
Но на отвертку мне плевать.
Я вас прошу докладывать подробно,
Как вы могли ее сломать?!- Так, ерунда, пустое дело,
Упала в щит и там сгорела…
А в остальном, товарищ замминистра,
Все хорошо, все хорошо!
- Алё-але, все это, право, странно,
Чем больше дров, тем дальше в лес…
Я вас прошу докладывать пространно,
Зачем электрик в щит полез?!- Переключить хотел контакты,
Когда пошел вразнос реактор…
А в остальном, товарищ замминистра,
Все хорошо, все хорошо!
- Это что, про Чернобыль?
- Нет, это некое обобщение советского опыта… И автор есть… Мы, признаться, думали - слова народные…
Докладчик (физик, 45 лет):
- Так вот, я продолжу про "разнос". "Поднимая" реактор, Топтунов один за другим выводил управляющие стержни из активной зоны, "разогревая" цепную реакцию. К 1.00 26 апреля он стабилизировал реактор на 200 МВт тепловых, при этом снизив запас стержней в активной зоне ниже регламентного. Насколько, Бог знает. По заявлениям СССР в МАГАТЭ - оставалось 6–8 стержней, по показаниям умирающего Топтунова - 18, по письму А. Дятлова Г. Медведеву - 12, но в своей книге он указывает уже 24 стержня: "Стержни СУЗ в количестве 187 штук пошли в активную зону и по всем канонам должны были прервать цепную реакцию". 211–187 = 24.
Реплика (математик, 38 лет):
- А сколько их должно было быть штатно?
Докладчик (физик, 45 лет):
- Специалисты Курчатовника утверждают, что не менее 30. По регламенту, действующему на ЧАЭС, однако, только 16.
Как бы то ни было, реактор оказался в предельно нестабильном состоянии, чего, судя по всему, никто из операторов не понимал.
В принципе реактор уже имел полное право пойти в неуправляемый разгон, тем более что средства воздействия на него Топтунов исчерпал. Но пока все было нормально.
Здесь надо иметь в виду, что реактор РБМК имел одну занятную конструктивную особенность: его стержни аварийной защиты поглощали нейтроны только в средней своей части - пять метров из семи. Концы были полые, а нижние концевики - графитовыми. Поэтому, когда стержни погружались в активную зону, вначале из технологических каналов вытеснялась вода, затем в зону входил графит и лишь потом - поглощающий материал. Таким образом, непосредственно в момент включения защиты происходил короткий всплеск мощности, и лишь затем она начинала падать. Понятно, что всплеск будет тем сильнее, чем больше стержней поднято вверх.
В принципе в этом нет ничего страшного, тем более что конструкция стержней была персоналу станции известна и об эффекте мгновенного роста реактивности они знали. Другой вопрос, что его величину специалисты НИКИЭТа оценивали неправильно. Так ведь и в такой режим реактор никто никогда не вводил.
Поскольку опыт желали поставить максимально чистый, к шести уже работающим гидронасосам в 1.03 и в 1.07 подсоединили еще два. Эти 8 ГЦНов (максимально возможное количество) должны были работать на энергии выбега. Поскольку мощность реактора была всего 200 МВт, гидравлическое сопротивление активной зоны оказалось мало и расход воды превысил регламентный. По сути, насосы работали вхолостую. Началась разбалансировка тепловой системы реактора: падение давления пара в сепараторах, падение уровня воды. Отключили автоматические защиты и по этим параметрам.
В 1.22.30 распечатка данных вычислительного комплекса показала, что запас управляемости реактора намного меньше нормы. Операторы задумались.
В 1.23.04 турбогенератор № 8 был отключен от реактора, начался выбег турбины. В этот момент, возможно, из-за скачка напряжения в сети ответственных потребителей произошел срыв подачи воды главными циркуляционными насосами, началось вскипание воды в технологических каналах. Создалась аварийная обстановка, но пока не более того.
По мере запаривания технологических каналов температура в активной зоне росла и реактор разгонялся. В этой ситуации А. Акимов включил аварийную защиту, в результате все управляющие стержни одновременно пошли вниз.
Это произошло в 1.23–40.
В 1.23–43 проходят разовые команды "Превышение мощности", "Уменьшение периода разгона реактора". Растет давление в первом контуре. По этим командам должна включаться аварийная защита, но она уже включена, а подача холодной воды системы САОР технологически заблокирована (задвижками, которые в несколько секунд не откроешь). Воздействовать на реактор операторам нечем.
Начался разгон на мгновенных нейтронах.
Теплоноситель вскипел.
Вот посмотрите - на экране версия Г. Медведева:
"Через три секунды после нажатия кнопки "AЗ" мощность реактора превысила 530 МВт, а период разгона стал намного меньше 20 секунд…
С ростом мощности реактора гидравлическое сопротивление активной зоны резко возросло, расход воды еще более снизился, возникло интенсивное парообразование, кризис теплоотдачи, разрушение топливных ядерных кассет, бурное вскипание теплоносителя, в который попали уже частицы разрушенного топлива, резко повысилось давление в технологических каналах, и они стали разрушаться.
В период резкого роста давления в реакторе захлопнулись обратные клапаны главных циркуляционных насосов и полностью прекратилась подача воды через активную зону. Парообразование усилилось. Давление росло со скоростью 15 атмосфер в секунду".
Разрушение и деформация технологических каналов привела к тому, что управляющие стержни заклинило. Все и сразу.
А. Акимов, увидев, что стержни не идут вниз, обесточил сервоприводы, чтобы стержни упали вниз сами, под действием силы тяжести. Разумеется, это было бесполезно.
Сработали главные предохранительные клапаны реактора, произошел мощный паровой выброс. Клапаны были рассчитаны на разрушение нескольких технологических каналов, но не всех же.
Клапаны разрушились.
Взрывным ростом давления оторвало водяные и пароводяные коммуникации реактора. Это была полная катастрофа, не имеющая аналогов в истории ядерной энергетики, но разрушительные процессы еще только начинались.
Цирконий является одним из лучших "ядерных материалов", но при высоких температурах он вступает во взаимодействие с водяным паром, разлагая его на водород и кислород. Реакция шла по всему объему активной зоны и протекала бурно.
В 1.23.58 взорвалась гремучая смесь. "…Взрывы должны были прозвучать справа и слева в шахтах опускных трубопроводов прочно-плотного бокса, справа и слева в помещениях барабанов-сепараторов, в парораспределительном коридоре под самим реактором. В результате этой серии взрывов разрушились помещения барабанов-сепараторов, сами барабаны-сепараторы, весом 130 тонн каждый, сдвинуло с мертвых опор и оторвало от трубопроводов. Взрывы в шахтах опускных трубопроводов разрушили помещения главных циркуляционных насосов справа и слева. (…)
Затем должен был последовать большой взрыв в центральном зале. Этим взрывом снесло железобетонный шатер, пятидесятитонный кран и двухсотпятидесятитонную перегрузочную машину вместе с мостовым краном, на котором она смонтирована.
Взрыв в центральном зале был как бы запалом для атомного реактора, который был откупорен и в котором было полно водорода. Возможно, оба взрыва - в центральном зале и реакторе - произошли одновременно. Во всяком случае, произошел самый страшный и последний взрыв гремучей смеси в активной зоне, которая была разрушена внутренними разрывами технологических каналов, частью расплавлена, частью доведена до газообразного состояния".
Куски ядерного топлива и раскаленного графита вызвали возгорание машинного зала. Около 50 тонн топлива испарилось и было выброшено в атмосферу, 70 тонн разбросало вокруг реактора. Активность выброшенного топлива в полном согласии с теорией составляла свыше 15 000 рентген в час.
В этот момент А. Акимов произносит историческую фразу: "Ничего не понимаю! Что за чертовщина? Мы все правильно делали…"
"Примерно пятьдесят тонн ядерного топлива и около восьмисот тонн реакторного графита (всего загрузка графита - 1700 тонн) остались в шахте реактора, образовав воронку, напоминающую кратер вулкана. (Оставшийся в реакторе графит в последующие дни полностью выгорел.) Частично ядерная труха через образовавшиеся дыры просыпалась вниз, в подреакторное пространство, на пол, ведь нижние водяные коммуникации были оторваны взрывом…"
На этом описание собственно катастрофы заканчивается, и начинается стадия "пост-мортум".
В 1.25 в помещение БЩУ-4 вбежал старший турбинист В. Бражник, крикнул, что машинный зал горит. Началась развертывание пожарного расчета. На третьем энергоблоке включилась аварийная сигнализация.
В 2.30 в помещение БЩУ-4 пришел В. Брюханов, и произошел еще один исторический разговор: "Могу я доложить, что реактор цел?" - спросил он у А. Акимова. - "Да, можете".
"В Москву: в ЦК КПСС Марьину, министру Майорцу, начальнику Союзатомэнерго Веретенникову. В Киев: министру энергетики Украины Склярову, секретарю обкома Ревенко (…):
"Реактор цел. Подаем воду в аппарат. Взорвался бак аварийной воды СУЗ в центральном зале. Взрывом снесло шатер. Радиационная обстановка в пределах нормы. Погиб один человек - Валерий Ходемчук. У Владимира Шашенка - стопроцентный ожог. В тяжелом состоянии"".
Реплика (программист, 30 лет):
- Тогда почему у операторов смены сложилась уверенность в том, что реактор цел и в него нужно подавать воду? Вот бред!
Докладчик (физик, 45 лет):
- Этого я не знаю, но они действительно так думали…