Что находится внутри 4 энергоблока чаэс
Что происходит с радиоактивной лавой под реактором в Чернобыле
Четвертый энергоблок Чернобыльской АЭС, взорвавшийся больше 35 лет назад, сегодня укрыт уже двумя саркофагами: построенный первыми ликвидаторами сверху накрыли безопасным конфайнментом три года назад. Что происходит с остатками ядерного топлива в руинах реактора мы можем судить только по данным с датчиков радиации.
В начале мая журнал Science опубликовал заметку о том, что в четвертом реакторном зале ЧАЭС вновь активизировались реакции распада. Через неделю Институт проблем безопасности атомных электростанций НАН Украины подтвердил, что в одном из подреакторных помещений четвертого реактора ЧАЭС «наблюдается рост плотности потока нейтронов», но он «не превышает установленных пределов безопасности». Что происходит?
Science приводит слова сотрудников украинского Института проблем безопасности АЭС Анатолия Дорошенко и Максима Савельева, о том, что поток нейтронов в остатках реактора медленно растет и нельзя исключить «риск инцидентов».
Откуда взялись нейтроны в давно «остывшем» месте катастрофы и почему они так важны?
Нейтроны вызывают деление ядер урана-235 или плутония-239 (которые поэтому называются делящимися материалами), при этом распад ядер сопровождается выходом новых нейтронов и в случае правильной геометрии материалов выстраивается самоподдерживающаяся цепочка реакций. Это можно увидеть в ядерном взрыве или работе атомного реактора, и самопроизвольная авария с образованием цепной реакции весьма опасна.
В ходе развития аварии на 4 блоке Чернобыльской АЭС чуть меньше половины загруженного в реактор топлива (80-90 из 200 тонн) осталась в здании в виде лаваподобных топливосодержащих материалов. Уран, плутоний, америций и нептуний в этой застывшей лаве продолжают распадаться, порождая в некоторых вариантах распада нейтроны.
В конце 90-х общее количество нейтронов под первым саркофагом оценивалось величиной примерно 10 штук в секунду, что примерно в триллион раз меньше, чем поток нейтронов в работающем гигаваттном реакторе. За счет распада радиоактивных веществ мы должны были бы наблюдать постепенное снижение нейтронного потока, однако измерения кое-где показывают, что происходит не совсем это.
Отмеченный рост наблюдается в детекторах, установленных в скважинах, пробуренных в завалах и бетонных наплывах вокруг помещения 305/2, которое до аварии находилось прямо под реактором.
После аварии это помещение оказалось недоступным. И радиационные (те, что связаны с опасностью облучения), и ядерные (те, что связаны с риском возникновения самоподдерживающийся цепной реакции) измерения по нему косвенные. Дорошенко и соавторы в своей статье акцентируют внимание на том, что детекторы, расположенные возле помещения 305/2, где осталось самое большое скопление топливных масс, слишком сильно экранированы от него бетоном и завалами. В итоге получается, что нейтронный «шум» от других ЛТСМ забивает самый важный источник, поэтому точность данных по росту не очень велика в плане привязки замеченного роста потока к конкретному скоплению материалов.
Что там происходит
Атомный реактор, прежде всего, представляет из себя устройство для размножения нейтронов, с помощью которых идет извлечение ядерной энергии деления. Размножение достигается организацией такой геометрии из делящегося материала и замедлителя, при котором количество нейтронов возрастает после каждого акта деления, образуя самоподдерживающуюся цепную реакцию. Если же часть из нейтронов из нового поколения поглощать или давать им утекать из активной зоны таким образом, что количество их будет постоянным, то и мощность будет поддерживаться на одном и том же уровне.
Организовать такое непросто, и расчеты показывают, что для запуска ускоряющейся цепной реакции необходимо было бы уменьшить поглощение нейтронов «нейтральными» материалами и их утечку за пределы застывшего расплава как минимум в 2,5 раза. Самостоятельно такие изменения в самой керамике происходить не могут, но в ней есть поры и трещины, так что кое-что меняться может.
Основную роль в изменениях тут играет вода, которой в руинах четвертого энергоблока еще со времен аварии скопилось немало. После сооружения «Укрытия» оказалось, что дождевая и талая вода продолжает поступать внутрь, но к началу 1990 года установился некоторый баланс водного режима. Изменения нейтронной активности в помещениях под саркофагом, как пишут ученые в той же самой статье, были сезонными: сухие периоды сопровождались ростом плотности потока нейтронов, влажные наоборот.
Эта ситуация изменилась, когда поверх «Укрытия» возвели в середине 2010-х Новый безопасный конфайнмент — поступление воды в остатки энергоблока резко сократилось. Соответственно, при высыхании залитых водой лаваподобных топливосодержащих материалов (ЛТСМ) нейтронный поток будет сначала увеличиваться и только после прохождения «оптимального увлажнения» начнет сокращаться — это, возможно, мы и видим сейчас.
Это происходит потому, что вода является одновременно сильным замедлителем и сильным поглотителем нейтронов. Замедление нейтронов — это снижение их энергии от миллионов электронвольт при рождении в ядерной реакции до сотых долей электронвольта — средней тепловой энергии атомов при комнатной температуре. Оно важно, потому что ядро урана-235 или плутония-239 примерно в 1000 раз охотнее поглотит замедленный нейтрон, чем быстрый, только появившийся в реакции. Поэтому добавляя воду к урану, мы увеличиваем вероятность деления и как бы виртуально многократно увеличиваем концентрацию урана. Однако когда воды становится достаточно много, все нейтроны успевают в ней замедлиться, и дальнейшее ее добавление приводит только к росту поглощения ценных нейтронов.
Но что может быть, если расчеты и модели неверны, и в реальности где-то сложатся условия для возникновения самопроизвольной цепной реакции? За историю работы человечества с делящимися материалами такие аварии возникали неоднократно, поэтому можно довольно уверенно предсказать, что произойдет.
Как выглядит самый страшный сценарий
Что будет, если все же ускоряющаяся цепная реакция запустится где-то в объеме топливосодержащей лавы?
Затем «очнувшийся» материал остынет и может вновь заполниться водой. Соответственно, цикл с ростом мощности реакции и прогревом может повториться — и так будет происходить, пока содержание воды в этой области станет слишком маленьким для эффективного замедления нейтронов.
Если это и происходило в 2016-2019 году, то в процессе выпаривания воды из ЛТСМ в объеме Нового Безопасного Конфаймента должна была вырасти концентрация радиоактивных аэрозолей, которые наверняка задержала система фильтрации НБК и заметили бы датчики системы контроля ядерной и радиационной безопасности, но никаких прямых данных у нас об этом нет.
При этом вышеописанный сценарий — это цепь из крайне смелых допущений. А комментарий «ГСП ЧАЭС» опровергает и вариант с развитием цепной реакции в ЛТСМ. Резюмируя, можно сказать, что за 35 прошедших с аварии лет, исследователи, видимо, достаточно хорошо знают об угрозах в останках четвертого энергоблока и барьерах на пути их распространения. Рост нейтронного потока был заранее предсказан расчетно и не является показателем роста опасности, а скорее подтверждает правильность заложенных моделей.
Станьте членом КЛАНА и каждый вторник вы будете получать свежий номер «Аргументы Недели», со скидкой более чем 70%, вместе с эксклюзивными материалами, не вошедшими в полосы газеты. Получите премиум доступ к библиотеке интереснейших и популярных книг, а также архиву более чем 700 вышедших номеров БЕСПЛАТНО. В дополнение у вас появится возможность целый год пользоваться бесплатными юридическими консультациями наших экспертов.
Новое в блогах
Что находится внутри Чернобыльской АЭС
Так, друзья — сегодня будет новый и, наверное, один из самых интересных постов из серии наших материалов о Чернобыльской зоне. Мы подобрались к самому эпицентру катастрофы — и в сегодняшнем посте я расскажу и покажу вам, как устроена Чернобыльская АЭС и что находится внутри её помещений. Нам удалось побывать внутри залов, коридоров, помещений и боксов Чернобыльской станции — и в сегодняшнем посте я вам расскажу об этом.
Согласно планов, Чернобыльская АЭС должна была стать самой крупной атомной станцией в Европе. Четыре блока ЧАЭС были введены в эксплуатацию в семидесятые-восьмидесятые годы, к концу восьмидесятых годов также планировалось открытие ещё двух энергоблоков строящейся Третьей очереди, а затем на другом берегу Припяти планировалось возведение ещё четырёх блоков — но этим планам помешала катастрофа 1986 года.
Пост предваряет наш новый большой фильм о Чернобыльской станции, который вскоре выйдет на нашем ютуб-канале — так что конечно же не забывайте подписываться на него и нажимать на колокольчик, чтобы ничего не пропустить)
Итак, в сегодняшнем посте — большая прогулка по помещениям внутри Чернобыльской АЭС. Обязательно заходите под кат, пишите в комментариях ваше мнение, ну и в друзья добавляться не забывайте. И да, на ютуб-канал конечно же тоже подписывайтесь)
01. Первая и Вторая очереди Чернобыльской АЭС отличались по своей планировке. Первый и Второй энергоблоки (Первая очередь) были построены в виде отдельно стоящих сооружений, а вот Третий и Четвёртый блоки (Вторая очередь) были объединены в одно сооружение с общими стенами — оба блока примыкали друг к другу в зеркальном отражении, соединяясь через помещения блока «В» и имели общий блок ВСРО (вспомогательных систем реакторного отделения).
Все четыре блока были соединены так называемым «золотым коридором», что проходил вдоль машинного зала вдоль всей станции. Своё название коридор получил из-за панелей, выполненных из гофрированного анодированного алюминия желтоватого оттенка — он действительно немного напоминает золото. На полу «золотого коридора» можно увидеть очень узнаваемый кафель с монохромным геометрическим рисунком.
02. «Золотой коридор» проходит на одной из отметок (уровней) так называемой деаэраторной этажерки — таким словосочетанием называют комплекс помещений, что находится между реакторным и машинным залом и внутри которого установлена техника для деаэрации воды-теплоносителя. «Этажеркой» это помещение называют потому, что оборудование установлено на нескольких этажах, один над другим.
В коридорах деаэраторной этажерки находятся и входы на щиты управления станцией — вот, например, указатель входа на БЩУ-1 — то есть, на блочный щит управления Первым блоком Чернобыльской АЭС.
03. БЩУ — это довольно большой зал, внутри которого когда-то находились операторы, управляющие энергоблоком — вы часто могли видеть эти помещения в различных фильмах про Чернобыль. Оперативный контур БЩУ (все приборы, что находятся в кадре) обычно располагался по дуге вдоль всего 12-метрового пролёта зала — чтобы операторам было лучше видно всю технику.
БЩУ Чернобыльской АЭС имеет очень узнаваемый вид — его пол выложен полированной мраморной крошкой, а потолок — звукоизоляционными акмиграновыми панелями. Слева на БЩУ находится пульт, при помощи которого осуществляется управление реактором, а правее — пульты управления турбинами и генераторами в машинном зале.
04. Пульт управления реактором выглядит вот так. Различные области управления активной зоной выложены в виде мнемосхемы — чтобы операторам было проще представлять, где и что находится. В виде таких же мнемосхем активная зона реактора представлена и на приборных панелях, что стоят за пультом.
05. А вот так выглядит та самя пресловутая кнопка «АЗ-5». Точнее, на фото изображена уже не кнопка, а ключ — после аварии 1986 года на всех реакторах РБМК-1000 кнопка АЗ-5 была заменена на ключ — для того, чтобы не было возможности её нажать, а затем отпустить, не дав стержням системы СУЗ полностью войти в активную зону.
06. Помимо блочных щитов управления (БЩУ) на Чернобыльской АЭС есть ещё и так называемый ЦЩУ — то есть, центральный щит управления, который отвечал за распределение электроэнергии в энергосистеме. Что интересно — ЦЩУ ЧАЭС работает до сих пор, и операторы до сих пор ведут здесь какие-то работы.
07. На ЦЩУ ЧАЭС можно снимать фильмы про Чернобыль, здесь в идеальном состоянии сохранилось множество образцов оборудования семидесятых-восьмидесятых годов — к примеру, вот такой селектор.
08. Идём дальше, и входим в помещения «Скалы» — таким словом назывался компьютер управления и контроля ЧАЭС. Система «Скала» была специально разработанной ЭВМ второго поколения, и контролировала теплотехнические и ядерно-физические параметры канального реактора, а также следила за состоянием оборудования и регистрировала различные события.
09. Система «Скала» размещалась в отдельном помещении внутри деаэраторной этажерки, между Третьим и Четвёртым блоком. Вообще надо сказать, что всё оборудование, что мы увидели на БЩУ — это лишь 10-15% от всех панелей, необходимых для управления блоком. Всего таких панелей и пультов было несколько сотен, а ещё к этому числу добавьте от 30 до 50 шкафов различных габаритов, относящихся к устройствам ЭВМ.
10. Управляющие пульты «Скалы». Кстати, в фильмах про Чернобыль, включая нашумевший сериал от HBO, часто показывают форменную глупость — якобы операторы стоят прямо в зале БЩУ и читают распечатки «Скалы». В ночь аварии Леонид Топтунов действительно смотрел эти распечатки — но делал это не на БЩУ, а в отдельном зале, в котором стоит «Скала» — для чего ему приходилось туда бегать за несколько сотен метров.
11. Продвигаемся дальше внутри помещений атомной станции. По пути нам попадаются гермодвери пароводяного контура — это вот такие тяжеленные металлические двери весом в несколько тонн каждая. Такие двери вели в так называемые полуобслуживаемые помещения ЧАЭС — которые в случае небольших аварий становились радиоактивными.
12. Транспортный коридор ЧАЭС. Под потолком видны направляющие электрических кранов для транспортировки оборудования тяжелее 50 килограммов, а на полу — остатки полихлорвинилового пластиката. Таким пластикатом застилались все коридоры, помещения и боксы «грязной» части ЧАЭС — чтобы полы было легче мыть от радиоактивной пыли. По той же причине стык стены и пола всегда делался закруглённым — а пластикат пристреливался к нему с помощью дюбелей.
13. Плакаты восьмидесятых годов.
14. Зал ГЦН — главных циркуляционных насосов. Всего таких залов было два на каждом из энергоблоков — по обе стороны от реакторного зала. Насосы отвечали за прокачку теплоносителя (воды) через активную зону реактора.
15. Реакторный зал Третьего блока — зеркальный близнец взорвавшегося Четвёртого. Под высоченным тридцатитметровым потолком можно увидеть мощную осветительную систему и мост электрического крана, что находится на отметке +50. Реакторный зал ЧАЭС напоминает храм атомной эпохи — здесь стоит такая же благоговейная тишина, и каждый звук отдаётся необычно сильным эхом.
16. Так называемая РЗМ — разгрузочно-загрузочная машина, при помощи которой в реактор загружалось свежее топливо и выгружалось отработанное. Работала РЗМ так — оператор наводил её на нужный канал, после чего канал вскрывался, и машина втягивала в себя 12-метровую топливную сборку, после чего ехала и перегружала её в бассейн с отработанным топливом — где за несколько месяцев сборка должна была окончательно охладиться.
17. Каналы реактора РБМК, закрытые 300-килограммовыми металлическими призмами, что также имеют проектное название «сборка 11». Под каждым таким блочком находится графитовая колонна с технологическим каналом, внутри которого размещается либо топливная сборка, либо управляющий стержень.
18. Уровни радиации:
19. Мы тем временем идём ещё дальше — и постепенно приближаемся к эпицентру катастрофы, входя в помещения под саркофагом Четвёртого энергоблока. В этих коридорах нечасто бывают люди, и это видно по запустению, которое царит здесь — стены коридоров Четвёртого блока ободраны, пластикат на полу — старый и потрескавшийся. С 1986 года здесь не менялось практически ничего.
20. Разве что здесь установили новую подсветку и частично вентиляцию — саркофаг («Объект Укрытие») является достаточно сложным техническим сооружением с развитой системой вентиляции и охлаждения. На подходах к самым грязным местам расположены так называемые саншлюзы — лотки, в которых находится тряпка, пропитанная составом борной кислоты — чтобы дезактивировать обувь.
21. В полузаброшенных коридорах под саркофагом Четвёртого блока можно увидеть отметки дозиметристов — в восьмидесятые годы здесь часто проводились замеры уровней. Вот здесь когда-то был уровень в 0,2 рентгена в час — о чём говорит надпись на бетонной стене.
22. Ну а мы поворачиваем за угол и входим в помещения БЩУ-4 — того самого блочного щита, на котором работали операторы Четвёртого блока. Относительно свежая бетонная стена справа отделяет БЩУ-4 от помещений разрушенного реакторного зала, в котором остались обломки графитовой кладки и топливных сборок, вылетевших из реакторного аппарата в 1986-м году.
23. Несмотря на прошедшие годы, в помещениях БЩУ-4 до сих пор радиоактивно — общий фон здесь до 500 мкр/час, пульты светят до полутора миллирентген, а на полу местами остались сильные «прострелы», которые застелены тряпкам с борной кислотой — проходить по ним нужно очень быстро.
24. Нахождение внутри БЩУ-4 оставляет невероятное ощущение пребывания в самом эпицентре катастрофы. Вот тот самый операторский пульт, за которым работали Леонид Топтунов и Александр Акимов. От кнопки «АЗ-5», впрочем как и от других клавиш управления уже давно ничего не осталось — их разобрали на сувениры сами работники станции после полного останова блока.
25. Мнемосхема реакторного пульта БЩУ-4. От неё тоже уже остался один каркас.
26. Обратная сторона компьютерных шкафов, отвечающих некогда за управление реактором Четвёртого энергоблока.
27. Тряпка с борной кислотой на месте наиболее сильных радиоактивных загрязнений.
Вот так сейчас выглядит Чернобыльская АЭС. Как вам всё увиденное, что скажете?
Ну и конечно же напишите, кто же всё-таки виноват в катастрофе — персонал или техника? У меня есть своя версия, но я её озвучу только в нашем новом фильме на ютубе.
Что находится внутри 4 энергоблока чаэс
Саркофаг — это весьма сложная инженерная система, состоящая их многих помещений, стен и перекрытий. Что интересно — частично саркофаг и является тем самым Четвертым энергоблоком, который вовсе не «взорвался», а просто получил значительные повреждения стен и кровли; опорные балки саркофага частично лежат на стенах бывшего энергоблока АЭС.
Под саркофагом есть множество помещений и комнат. Часть из них была создана уже после аварии для обслуживания саркофага и проведения всевозможных замеров и исследований — как правило, они отделены от разрушенного реакторного зала толстыми бетонными стенами, через которые не проникает радиация. Другая часть комнат — это бывшие помещения Четвертого энергоблока. В некоторые из них удалось проникнуть только в начале девяностых годов, мне встречались описания этих помещений — «покосившиеся перекрытия, следы копоти на стенах, передвинутая от взрыва мебель, толстый слой пыли на всех предметах, радиационный фон около 2 рентген в час». А в третьи комнаты (особенно в те помещения, что находятся под реакторным залом) не удалось попасть до сих пор, что там происходит сейчас — не знает никто.
На фото показано расположение саркофага относительно самой АЭС. Вот эта постройка в центре снимка — и есть сама атомная станция. Длинное помещение с белой стеной — это турбинный зал; в нем горячий пар, поступающий из реакторных залов, вращает турбины и вырабатывает электричество. Левее турбинного зала находятся реакторные залы.
Как можно увидеть, саркофаг накрывает целиком реакторный зал Четвертого энергоблока и часть кровли машинного зала. На заглавном фото в посте показаны помещения турбинного зала Четвертого энергоблока, фото сделано в 1989 году. В то время эти помещения были уже заброшены и находились под саркофагом.
На этих снимках хорошо видны разрушения АЭС от взрыва и последующего пожара — крыша реакторного зала полностью уничтожена, а крыша машинного зала пробита обломками. Чуть ближе от жерла реактора к точке съемки можно увидеть, что в Четвертом энергоблоке осталось множество помещений, лишь слегка затронутых взрывом.
Возведение саркофага. Здесь тоже можно увидеть окна каких-то комнат либо коридоров, часть их которых выбита взрывом, а часть — вообще нетронута. Сейчас все это скрыто стенами саркофага. Интересно, бывают ли служащие АЭС в этих помещениях? Снимков оттуда я не встречал нигде.
А вот план саркофага в разрезе. Очень хорошо видно, сколько всяких комнат и коридоров находится внутри.
Насколько мне известно, под крышу самого саркофага сейчас можно пройти из помещений Третьего энергоблока, который работал в штатном режиме до 2000 года. Вот так выглядит помещение блочного щита управления Четвертым блоком — именно отсюда операторы управляли реактором, фото 1989 года.
Вот это все сейчас тоже скрыто за стенами саркофага.
Годами люди предпринимали отчаянные попытки закрепить крышу убежища, чтобы не обвалилась. В саркофаге тускло освещенные туннели ведут в жуткие помещения, где полно кабелей, металла и других материалов. Стены обрушились, а обломки покрылись радиационной пылью. Работу по стабилизации завершили, и сегодня внутри реактора пустынно и очень высокий уровень излучения. Он ждет разборки. Чернобыль, 2011 год.
Рухнувшие балки и разрушенные бетонные опоры внутри саркофага над четвертым реактором Чернобыльской атомной станции 10 ноября 2000 года.
Графитовые стержни разрушенного энергоблока.
А сам реакторный зал выглядит примерно вот так. На фото — бетонная крышка реактора, которую в 1986 году подбросило взрывом, и назад она упала уже вот в таком положении. Трубки, торчащие из крышки — это так называемые тепловыделяющие сборки, а конусовидные элементы сверху — датчики-мониторы для контроля за уровнями радиации.
Лавообразные материалы (коричневая керамика) в басейне-барботере. (материалы архива МНТЦ «Укрытие" 
.
Видео, для тех, кому интересно:
В настоящее время рядом с саркофагом строится конфаймент, объект «Укрытие-2», призванный надежно защитить человечества от повторения подобной трагедий.