©4/87-но РЖ Энергетика 2.50.130, 1988). "Первичная причина-конструктивные
недостатки РБМК: изобилие графита, из-за чего при мощности меньше 20% от
номинала работа неустойчива; скорость ввода аварийных стержней 0,4 м/с,
полное время ввода 15-20 с не поспело за выходом блока от "мигания
нейтронов" на критичность" (Изложение доклада UKAEA (Великобритания) в РЖ
Энергетика 12У291, ©12/87).
И то, и другое сообщение основаны на докладе советских атомщиков о
чернобыльской аварии в МАГАТЭ... странно доходит до нас эта информация! И
еще стоит добавить: Е. П. Велихов-вице-президент АН; а А.П. Александров,
руководивший разработкой реакторов РБМК-1000, президентом академии был.)
Итак, она круто пошла: стократное превышение номинальной мощности, то
есть 100 гигаватт, и далеко не сразу прекратилась. Сопоставим еще числа (и
кстати, убедительно советую обычным читателям, "людям с улицы", не
воротить от них нос. Заработки свои, расходы-доходы считаете? Так вот эти
числа гораздо важнее): рабочая температура воды в реакторе 280° С, (под
давлением), температура внутри тепловыделяющих элементов, ТВЭлов, при этом
около 750°С - откуда же взялись температуры, расплавившие топливо (а уран
в ТВЭлах существует в виде таблеток двуокиси, которая плавится, по разным
источникам, при 2200-2800°С) и воспламенившие графит, признанный огнеупор
(загорается при 3900-4000°С)?
И кстати, кстати, кстати... не надо делать из чернобыльской аварии
уникум.
Она уникальна только масштабами и числами. Вернемся к той заметке в "За
рубежом" ©22/86: авария на реакторе СЛ-1 в Айдахо-Фолс. "Цепная реакция
вышла из-под контроля, часть стенки реактора расплавилась... погибло три
человека". Помянутый уже реактор-размножитель "Ферми"-расплавилась стенка
реактора. Катастрофа на 2-м блоке АЭС "Тримайл Айленд" в 1979 году:
"Температура в реакторе превысила 2700°С". Картины похожие - да и
какими им еще быть!
Частично цепную реакцию в 4-м блоке уменьшил взрыв, который выбросил из
активной зоны до 5% ядерного топлива (называют и большие цифры). Но
целиком погасить он ее не мог. Дело в том, что активные зоны
энергетических реакторов содержат массу ядерного топлива, многократно
большую критической.
Иначе и нельзя, от выгорания урана и накопления "осколочных" продуктов
реакция быстро угаснет, реактор перестанет работать. Поэтому там так много
регулирующих, компенсирующих и аварийных стержней. Фактически в реакторе
идет много цепных реакций деления, в каждом участке своя.
Поэтому окончательно погашена была эта реакция в разрушившемся РБМК -
и, вероятно, после 1 мая - только забрасыванием его огнедышащего
развороченного "кратера" через дыру в крыше мешками с порошком борной
кислоты с вертолетов.
(Бор - наилучший гаситель нейтронов.) Известно, что это не сразу
далось, вертолетчикам для прицельного "мешкометания" пришлось снижаться
так, что они рисковали немногим меньше, чем пожарные.
Оценим поэтому прежде всего вероятность удачи (да, так!)-вероятность
события "гашение цепной реакции".
Событие это складывается из нескольких:
1) взрыв реактора разворотил крышу-и тем обеспечил возможность
последующего "мешкометания"; если бы он пошел вбок, выворотил стену, этой
возможности не было бы; оценим вероятность и того и другого случая в
Р1==0,5 (как для орла или решки в подбрасывании монеты);
2) отважные и эффективные действия пожарных: сбив пожар, они не дали
обрушиться всему, что там могло обрушиться в громадном здании на реактор,
тем опять-таки обеспечив возможность для главного события; вероятность
Р2=0,7;
3) отважные и эффективные действия вертолетчиков по прицельному
"мешкометанию" на реактор; вероятность Р3=0,7.
Может показаться, что, оценивая в процентах последние два события, я
бросаю тень на подвиги этих людей, ставлю под сомнение-и т. п.; ничего
подобного.
Эти люди сделали для нас все, и благодарная память наша о них всегда
будет чиста. Вероятностями же я оцениваю, насколько нам может повезти в
следующий раз. Известно, что среди персонала ЧАЭС оказались и люди
струсившие, растерявшиеся. Более того, все мы помним, как позорно
несколько месяцев спустя вели себя в Цемесской бухте капитаны "Адмирала
Нахимова" и сухогруза "Васева"; а ведь это капитаны -первые после бога на
своих кораблях. Всяко бывает.
- Так почему тогда вероятности 0,7, а не 0,5?
Потому что это их долг.
Вероятность удачи определяется как произведение вероятен трех этих
событий:
Р=Р1Р2Р3=0,5х0,7х0,7=0,245. Чтобы не мелочиться - одна четвертая.
...Может, слова "божье попущение" все-таки надо писать без кавычек?
Что ж, тем внимательнее стоит исследовать, что могло произойти с
вероятностью три четвертых.
3
...З) Оружие, энергия взрыва к-рого освобождается в результате
последоват.
развития 3 ядерных реакций: деление ядер u-235 или Pl-239 (1-я
ступень); синтез легких ядер термоядерного заряда (2-я ступень); деление
ядер u-238 (3-я ступень). Осн. доля энергии освобождается в результате
деления ядер u-238 нейтронами, выделяющимися при термоядерной реакции...
Применение u-238 позволило значительно увеличить мощность ядерного
взрыва...
Из статьи Ядерное оружие" в МСЭ, 3-е изд. 1960 г., т. 10, с. 1119
Каков запас энергии в 192 тоннах урана нового РБМК-1000? Самая простая
оценка не требует даже того, чтобы вникать в физику: он должен выдавать 1
ГВт (109 Вт) электрической мощности в течение 20 лет. Плюс втрое больше от
него уходит в рассеянное тепло. 4 ГВт помножить на число секунд в 20
годах, получим:
Е=2,52х1018Дж@ 6,01х1017 калорий
Если словами, то шестьсот миллионов миллиардов калорий - но что здесь
слова!
...Вот это больше всего и смущает население. Чтобы получить такие
гигаватты на тепловой электростанции, к ней чуть ли не ежедневно подгоняют
составы с углем, отваливают или вывозят горы золы и шлака. А здесь - раз
привезли (192 т урана-или в виде двуокиси 220 тонн-это четыре товарных
вагона), и далее всей этой энергии осталось только выделяться.
А если не на 20 лет растянется выделение - побыстрее?
Прикинем чисто умозрительно/ что означало бы выделение такой энергии за
секунды. Если положить среднюю удельную теплоемкость материалов реактора и
окрестного железобетона 0,4 кал/г. градус (это с походцем), то получится,
что эта энергия нагреет сам реактор, окружающий его графит и еще примерно
такую массу железобетона-т. е. в целом массу порядка 10000 тонн (масса
9-этажного дома-башни)-до сотен миллионов градусов. До температуры
ядерного взрыва. Ничего нового... кроме одного: взрыв т а к и х масс урана
никогда еще не осуществлялся; все, что было, в пределах малой доли от нее.
Дальше наша умозрительность переходит в то, что уже описывалось: в
атмосферу вымахивает газо-пыле-вой "гриб" километровых размеров, в нем
вспыхивает то, что "ярче тысячи солнц"... с одной опять-таки поправкой: в
силу громадности выделившейся энергии (куда против нее той, что запасена в
десятке килограммов ядерной взрывчатки среднего боевого заряда!) будет
сожжено все в пределах прямой видимости. Одинаково дерево и сталь,
животные и бетон. Если такой "реактор-солнце" вымахнет на 1 километр - то
в радиусе 113 км от него; если поднимется на 100 км, что вполне реально
при таких энергиях,-то в радиусе 1130 км; применительно к Чернобылю-по
Ленинград на севере, по волжские города на востоке и по Прагу и Дрезден на
западе.
Но полно, возможно ли такое? Возможен ли "бомбовый вариант", бомбовый
взрыв аварийного реактора? По этому пункту как раз более всего и хотелось
бы получить обоснованное опровержение от ядерщиков. Как оппонент, со своей
стороны хочу обратить внимание, во-первых, на прямое и четкое определение
в "Справочном руководстве по физике" Яворского и Селезнева (М., "Наука",
1984): "Атомная бомба является особым реактором на быстрых нейтронах, в
котором происходит неуправляемая цепная реакция..."-ибо и энергетические
реакторы работают на быстрых нейтронах; во-вторых, на эпиграф к разделу.
До прочтения этой статьи в МСЭ я и сам верил, что уран-238 - т. е.
просто природный уран, состоящий из этого изотопа на 99,3%, а равно и
идущий (с небольшим обогащением изотопом-235) в реакторы АЭС - не
"бомбовый" материал.
Оказывается, не только "бомбовый", но и-в силу относительной
дешевизны-самый страшный из всех. Эти трехступенчатые ядерные монстры, в
которых термоядерная бомба оказывается только капсюлем-детонатором для
основного заряда из u-238, редко описывают- но они существуют. Вряд ли их
много, ибо таких достаточно по одной-две на полушарие... но они есть.
Конечно, отличие от реактора - и конструктивное, и особенно тем, что в
нем нет этой "средней ступени", термоядерного запала, обеспечивающего
самые быстрые, энергичные нейтроны для урана-238,- весьма существенное. Но
все же, все же, все же...
И уж, безусловно, реакторы будут "задействованы" описанным в эпиграфе
образом при попадании на площадку АЭС термоядерной ракеты или бомбы. Все,
сколько их там есть.
Чтобы закруглиться с неприятной "бомбовой" темой, надо рассеять одну
довольно популярную иллюзию. Общеизвестно, что мировой арсенал ядерного
оружия содержит сейчас около 50 тыс. единиц (бомб, головок ракет, мин)
суммарной мощью в 12000 Мт (мегатонн) тротилового эквивалента; это
соответствует примерно миллиону "хиросимских" бомб. Числа весьма
впечатляющие, шести- и десятизначные... целый Эверест тротила. Четыреста
ныне действующих в мире энергетических реакторов общей мощностью в 280 тыс.
мегаватт против этого не очень смотрятся.
Но введем, наряду с тротиловым, понятие "урановый эквивалент". Ведь так
ли, этак ли, но все сводится к выделяемым энергиям: 1 кг u-235 (и любого
другого делящегося вещества) при полном делении всех ядер равен 20 000 т
тротила, выделяет при взрыве энергию в 20 млрд килокалорий. С поправкой на
то, что делятся при взрыве не все ядра, уменьшим эту энергию вдвое.
Нетрудно подсчитать, что тогда 12 миллиардам тонн тротила в ядерном
оружии всего мира эквивалентны всего 1200 тонн u-235 или любого делящегося
вещества. (Если учесть, что самые-то "мегатонны" в общемировом "ядерном
залпе" приходятся на термоядерные заряды, где концентрация энергии на
порядок выше,- то реальный вес всей этой благодати и вовсе тонн пятьсот,
десяток вагонов.)
Полный же "урановый эквивалент"-т. е. просто урановый заряд-во всех
ныне работающих на планете энергетических реакторах, если оценивать по их
мощности, составляет около 50 000 тонн. Это без транспортных,
технологических и исследовательских реакторов. В мегатоннах тротила
читатель пусть подсчитает это сам.
Известно далее, что ста-ста пятидесяти мегатонн, ракетного залпа одной
подводной лодки, достаточно, чтобы, вызвав "ядерную зиму", погубить
человеческую цивилизацию. 150 Мт по энергии соответствуют 1,5-Ю17 кал-это
одна четверть от оцененного выше запаса энергии в реакторе РБМК.-1000!
...В боевых ядерных устройствах все сконструировано так, чтобы
использовать взрывчатку с наибольшим коэффициентом "полезного" (для всех
нас) действия; в реакторах этого, понятно, нет. Но на 1/4, вероятно, можно
ориентироваться.
Да, кроме того, ведь на той же площадке АЭС стоят другие реакторы. Если
такая энергия воздействует на всю планету, то уж на них-то - наверняка.
Так какова же действительная степень риска?
4
- И что тогда будет?
- Наш реактор проплавят насквозь земной шар и выйдет в Китае.
Из фильма "Китайский синдром" (США)
Хорошо. Будем надеяться, что специалисты обоснуют: классический ядерный
взрыв реактора невозможен. (Хотя... обоснуют-то только теоретически;
эксперимент: перекрыть воду, выдернуть стержни и поглядеть, что
получится,- здесь, как все мы понимаем, невозможен. Для этого нужно иметь
отдельную планету.) Но вот неклассическая и, похоже, куда более вероятная
ситуация выхода цепной реакции из-под контроля: проплавление стен,
расплавление и отекание ядерного топлива (см. выше высказывание М.
Розена)... То, что в американском фильме не слишком удачно назвали
"китайский синдром" и что я бы назвал "ядерной агонией" аварийного
реактора.
...Историки науки в будущем, оценивая увлечение "ядерной энергетикой"
(если, понятно, миру удастся его пережить), несомненно, обратят внимание
на чудовищное, совершенно недопустимое пренебрежение в этом деле
философской, в частности, космологической стороной дела. Ну, узкие
специалисты - что им та философия с космологией. Они решали простую
задачу: вот на турбины тепловых электростанций водяной пар подается под
давлением в сотни атмосфер при температуре в сотни градусов - можно ли
такое получить от реакторов?
Сотни-то градусов? Да шутя. А вода и пар будут радиоактивны? Да, но мы
их пустим по замкнутому циклу. И дальше пошли проекты, технические
решения, сообщения ТАСС, премии, награды, общие ликования.
А то, что химическое топливо при сгорании выкладывает свои тепловые
возможности целиком, а ядерное в реакторах АЭС-только стотысячную долю,
осталось вне рассмотрения. Рабочая температура ТВЭлов соотносится с
полным, в сотни миллионов градусов, диапазоном "ядерных" температур, как
толщина волоса с ростом человека.
Даже на основе знаний о Солнечной системе, о том, что масса нашего
светила в тысячу раз превосходит общую массу холодных планет,-нетрудно
прийти к выводу, что такое горячее газо-плазменное состояние вещества
основное во Вселенной; а привычное нам плотное (тем более твердое, при
котором возможны конструкции) - крайность. И ядерная энергия, будь то от
деления или синтеза, все равно, обеспечивающая жар и накал 200 миллиардов
звезд Галактики, тоже основная форма энергии мира. Мы, считающие свой мир
"нормальным", существуем в последних трехстах градусах от предела, от
абсолютного нуля. В другую же сторону пределов нет.
Вполне возможно, что во Вселенной, помимо физических категорий,
существует, к примеру и Вселенская Этика; то, что мы называем "по большому
счету". И по большому вселенскому счету вряд ли прилично использовать
энергию, зажигающую звезды, при таких сиротских температурах-да еще для
мелких, пошлых целей:
смотреть телевизоры, кататься в троллейбусах, бриться. Без этого можно
обойтись, без этого лучше бы обойтись.
А если практически, то любые конструкции, даже из огнеупорных
материалов, существуют при температурах не выше трех - трех с половиной
тысяч градусов.
Далее все плавится (многое и испаряется) и действуют совсем иные законы
природы; в частности, происходит разделение веществ в соответствии с их
плотностями и температурами плавления. Как в домне: металл вниз, шлак
поверху.
Уран - даже в форме двуокиси - достаточно плотен, чтобы стекать при
расплавлении вниз. И никакие остатки бывшей конструкции реактора не
помешают ему собираться там в лужи, линзы, суперкапли со сверхкритическими
массами - тем более, повторяю, что в реакторах критическая масса ради
длительной эксплуатации превышена многократно. И когда там разгорятся
цепные реакции, дно реактора таки будет пробито.
...Взрыв есть взрыв - будь то на ЧАЭС, в Арзамасе, Свердловске - он
хоронит под обломками и причину своего возникновения. Как и почему все
произошло, восстановить невозможно. Может быть, в каком-то участке
реактора заклинило стержни - они в РБМК-1000 шестиметровые и опускаются
Новинки >> Русской фантастики (по файлам) | Форумов | Фэндома | Книг