26 квітня 1986 року в реакторі 4 Чорнобильської АЕС поблизу Києва (Україна) сталася найсерйозніша в історії ядерна аварія. Двадцять п’ять років потому, друга велика катастрофа такого роду сталася 11 березня 2011 року, цього разу на реакторах Фукусіми на північно-східному узбережжі Японії. Врешті-решт, ці дві аварії були однаковими: ускладнення, викликані відключенням електроенергії в реакторі. Хоча причини та тривалість відключення були абсолютно різними, врешті-решт, і те, і інше призвело до плавлення активної зони реактора.
Бетонна конструкція під назвою «саркофаг», призначена для утримання матеріалу
радіоактивне ядро Чорнобильського реактора./Карл Монтгомері.
Це може здатися парадоксальним, але більшість існуючих конструкцій ядерних реакторів вимагають зовнішнього електропостачання для підтримання роботи диспетчерської та великих гідравлічних насосів, які циркулюють воду, з якою витягується тепло, що генерується реактором. І, хоча при нормальній роботі використовується електроенергія, що виробляється самим реактором, коли він вимкнений, зовнішнє живлення є важливим.
У Фукусімі наймасштабніший землетрус, коли-небудь зафіксований в Японії (і четвертий найсильніший у світі, оскільки сучасні системи зафіксовані з 1900 року) спричинив руйнування ліній електропередач у цьому районі 11 березня 2011 р. Електростанція Фукусіма залишилася без зовнішнє електропостачання та ядерні реактори були автоматично відключені відповідно до протоколу безпеки землетрусів.
Вимкнення ядерного реактора означає зупинку ланцюгової реакції ядерного поділу палива, але, на відміну від пожежі на газі або вугіллі, неможливо скоротити виробництво тепла в реакторі до нуля за короткий час, оскільки продукти поділу, ядерні реактори високорадіоактивні і продовжують виробляти тепло через кілька днів після їх вимкнення, до 7% тепла ввімкненого реактора.
У аварійних дизельних генераторах Фукусіми система охолодження працювала, доки через годину після землетрусу не прийшла хвиля подальшого цунамі, що перевищувала 50 футів. Через конструктивні недоліки критичні ділянки комплексу були затоплені, а контроль над реактором повністю втрачений. Дизель-генератори перестали працювати, а відсутність охолодження спричинила часткове плавлення сердечників трьох з чотирьох реакторів, вибухи водню та витоки радіоактивності. Аварія була класифікована як максимально серйозна, рівень 7 за шкалою ядерних аварій.
Серйозні людські невдачі
Через тридцять років радіоактивність у цьому районі продовжує перевищувати дозволені рівні./Д. Маркосян.
Аварію на Чорнобильській АЕС також оцінили на 7-му рівні, але наслідки були набагато руйнівішими, ніж у Фукусімі, оскільки конструкція реактора була іншою. У цьому випадку аварія сталася не природною катастрофою, а надзвичайно серйозними людськими аваріями, серед яких слід згадати дуже серйозні недоліки в конструкції чорнобильських реакторів, пуск яких ніколи не був би дозволений європейськими або Американські стандарти.
Чорнобильські інженери знали, що у випадку відключення електроенергії дизель-генераторам знадобиться майже хвилина, щоб досягти максимальної продуктивності після включення. З цієї причини і з моменту першого введення в експлуатацію вісім років тому вони намагалися підтвердити, чи може в разі відмови або відсутності електропостачання механічна інерція турбін на Чорнобильській електростанції бути достатньою для утримання води в охолодженні, яке циркулює протягом цієї хвилини.
Для перевірки цієї гіпотези був розроблений конкретний план випробувань, який був затверджений директором електростанції, але не консультувався, наприклад, з проектувальниками реакторів. Номінальна потужність реактора становила 3200 МВт. Для проведення випробування необхідно було зменшити потужність приблизно до 700 МВт і, при роботі парової турбіни з максимальною швидкістю, закрити потік пари до турбіни.
Експеримент повинен був проводитися в денну зміну 25 квітня 1986 року і повинен був закінчитися до кінця цієї зміни. Робочим було доручено виконати тестові операції. Через різні інциденти з електропостачанням за межами Чорнобильської електростанції, дозвіл контролера Київської електромережі на зменшення потужності реактора надійшов лише до 23:04.
700 МВт були досягнуті о 12:05 26 квітня з працівниками нічної зміни, які не були повністю проінструктовані щодо деталей тесту. Таким чином, тоді ніхто не розумів, що через затримки та відхилення від запланованого плану відбулося отруєння реактора ксеноном. Ксенон - це продукт поділу в ядерних реакторах, який, особливо при роботі на малій потужності, накопичує, поглинає нейтрони і зменшує швидкість ділення в реакторі.
Небезпечний реактор з низькою потужністю
Плакат із попередженням про небезпеку радіації на Прип'яті./Д. Маркосян.
Це призвело до падіння потужності набагато більше, ніж очікувалось, до приблизно 30 МВт, недостатньо для цілей тесту. Інтуїтивно це може здатися дивним, але в цих умовах низької потужності Чорнобильський реактор став надзвичайно нестабільним, і звичайні механізми управління та безпеки навряд чи були ефективними. Подумайте, наприклад, що набагато складніше керувати велосипедом, коли ми їдемо занадто повільно.
Відповідальним за контроль робочого режиму реактора тієї ночі Леонід Топтунов був молодим інженером, який не мав великого досвіду. Еволюція наступних подій є технічно складною. Топтунов не міг пояснити всього, бо він загинув одним із перших. Ми знаємо не тільки, що він не зміг стабілізувати реактор, але кроки, вжиті для його стабілізації, ймовірно, погіршили ситуацію. Одного разу відбулося різке збільшення потужності, останнє зчитування приладів до того, як вони перестали працювати, досягло 33000 МВт, що вдесятеро перевищує очікувані.
За дуже короткі хвилини вся охолоджуюча вода випарувалася. Тиск у судні ядра різко зріс, і стався перший вибух пари, що спричинило тріщини та великі пошкодження. Через дві-три секунди стався другий вибух, ще сильніший. Було створено повітрозабірник, і графіт, який ця модель реактора використовувала як сповільнювач нейтронів, загорівся. Катастрофа була вже величезного масштабу і абсолютно некерованою.
У першій доповіді МАГАТЕ (Міжнародне агентство з атомної енергії) поклав практично всю відповідальність за аварію на численні людські помилки. Однак нещодавніший звіт, проведений із спочатку недоступними даними та з більш поглибленим аналізом на основі детального моделювання реактора, робить висновок, що, хоча інженери допускали помилки під час випробування, вимикаючи деякі системи захисту, аварія були виготовлені навіть без цих втручань через небезпечну за своєю суттю конструкцію реактора, яка робила його дуже нестійким, якщо він працює на низьких потужностях, як вимагає проведене випробування.
Перша реакція, тримайте це в таємниці
Наслідки Чорнобильської аварії мали бути надзвичайно серйозними, а дії влади колишнього Радянського Союзу сприяли посиленню наслідків катастрофи для населення Київської області. Спочатку вони намагалися приховати те, що сталося. АЕС залежала від влади в Москві, а про уряд України навіть не повідомляли.
Минуло більше 24 годин, поки не було наказано евакуювати Прип’ять - місто, яке було лише за три кілометри від реактора, що розбився. Евакуація розпочалася лише о 14:00 27-го. 53 000 евакуйованим жителям було наказано взяти лише найнеобхідніше, оскільки вони повернуться додому через три дні. На наступний день вже розглядалася питання евакуації в радіусі десяти кілометрів, але все ж знадобилося ще десять днів, щоб продовжити зону відчуження до радіусу тридцяти кілометрів. Зрештою, всіх мешканців у радіусі 100 кілометрів було б евакуйовано.
Влада не могла довше зберігати таємницю. 28-го тривога спрацювала на атомній електростанції в Швеції, коли було виявлено високий рівень радіоактивності. Швидке розслідування дійшло до висновку, що походження не було місцевим витоком, а скоріше, що радіоактивність несли вітри, що надходили з якоїсь області поблизу Києва. Як тільки Швеція забила сигнал тривоги, радіоактивність виявили також у Фінляндії, Німеччині та інших країнах.
Лише тоді радянське телебачення опублікувало коротку заяву в ефірі новин: «На Чорнобильській електростанції сталася аварія, один із реакторів пошкоджений. Вживаються заходи щодо усунення наслідків аварії. Постраждалим людям надають допомогу. Урядова комісія призначена ".
Катастрофа для здоров’я
Вплив аварії на Чорнобильській АЕС на здоров’я працівників, які беруть участь у надзвичайних завданнях, та на населення в цілому є предметом великих суперечок і сьогодні. Двісті людей були негайно госпіталізовані, з яких за кілька тижнів 28 померли від радіації та ще троє з інших причин. Більшість з них були пожежники та персонал, який працював над боротьбою з вогнем, жоден із захисних засобів.
Покинутий будинок в околицях Чорнобильської електростанції./Славояр.
Близько 135 000 людей були евакуйовані протягом місяця після аварії, але на той час вже було більше тисячі, постраждалих від значних доз опромінення, які страждали такими симптомами, як діарея та блювота. Ліквідатори, як працівники, яких протягом тривалого часу покликали намагатися обмежити катастрофу з землі та з вертольотів, переважно пожежники, гірники, техніки, військовий та резервісти, також отримували важкі дози радіації, особливо в перші дні . Між 300 000 та 500 000 ліквідаторів протягом багатьох років брали участь в прибиранні евакуйованих районів, але надійних записів про стан їх здоров'я немає.
Вплив радіоактивності на людей добре відомий при дуже високих дозах, оскільки еволюція постраждалих від ядерних бомб Хіросіми та Нагасакі була ретельно вивчена. Навпаки, ефекти при менших дозах невідомі. Найбільш серйозні захворювання зазвичай розвиваються через роки, і майже неможливо статистично точно визначити, яка частка пухлин походить від опромінення. Через ці невизначеності оцінка довгострокових наслідків аварії надзвичайно різниться від одного джерела до іншого, залежно від моделі, яка використовується для цієї оцінки.
Хоча кількість жертв є неточною, безумовно, економічні витрати на аварію були величезними до того, що, за словами екс-президента Горбачова, вони привели Росію на межу економічного колапсу. В даний час витрати на утримання Чорнобиля є великим тягарем для економіки України, якій довелося домовитись з іншими країнами про фінансування нового саркофагу для покриття зруйнованого реактора замість реактора, побудованого після аварії.
Ядерна паніка
Після аварії на ЧАЕС були посилені заходи безпеки для ядерних реакторів, а ті, що мають явно небезпечні конструкції, були ліквідовані. Також було підкреслено важливість прогресу у розробці наступного покоління іскробезпечних ядерних реакторів, тобто вони не залежать від належного функціонування зовнішніх пристроїв, таких як насоси або регулювальні стержні, для підтримки контролю ланцюгової реакції у випадку аварія. Ці більш досконалі реактори, звичайно, набагато дорожчі.
Подальша аварія на Фукусімі попередила про ризик заниження ймовірності стихійних лих, коли економічні фактори наполягають на наданні дозволу на розміщення АЕС.
Хоча Фукусіма та Чорнобиль послужили покращенню безпеки при проектуванні нових атомних електростанцій та посиленню гарантій на діючих електростанціях, страх перед ядерною енергією зростав, що зупинило плани ядерного розширення у багатьох країнах.
Ці плани частково виникли у відповідь на енергетичні перехрестя, що стоять перед людством, і те, що перемир'я в цінах на нафту, яким ми користувалися в останні місяці, не повинно змусити нас забути. Викопне паливо в якийсь момент закінчиться, і це також є основною причиною глобального потепління. Поновлювані джерела енергії, звичайно, набагато привабливіші, але вони є недостатніми і залишатимуться такими ще деякий час.
Більш безпечні рослини
Атомна електростанція в Сускеханні (США)./Вікімедіа.
Ядерна енергетика є реальною альтернативою стабільному виробництву електроенергії, яке працює вдень і вночі і не залежить від вітрів. Він не виробляє парникових газів і може бути чудовим інструментом у боротьбі зі зміною клімату. Ми не можемо дозволити собі розкоші закритися на ядерний варіант без попередніх серйозних дебатів та вивчення. Атомні електростанції сьогодні безпечніші, ніж до Чорнобиля, і представляють один із найбезпечніших способів виробництва електроенергії у великих масштабах, і, хоча потрібно зберігати пильність і, за необхідності, посилювати заходи безпеки, ми повинні рятуватися від ірраціональних страхів і серйозно порівнювати ризики різних джерела енергії.
Гідроенергетика є чистою та відновлюваною, але дамби можуть зазнати аварій. Аварія на дамбі Баньцяо (Китай, 1975 р.) Спричинила щонайменше негайну смерть 26 000 людей внаслідок повені та ще 145 000 в результаті епідемій та голоду, що послідували.
Не забуваємо, що велика частина електроенергії, що виробляється у світі, виробляється спалюванням вугілля, і ми знаємо, що, крім парникового ефекту, викидаються гази отруйні, а також радіоактивні, так повільно, але надійно і без необхідність у відсутності аварій, спричиняють тривалі захворювання та смерть.
Приказка говорить, що немає шкоди, яка б не прийшла. Звичайно, важко зрозуміти, де користь для людей, які постраждали внаслідок Чорнобильської аварії, але, що цікаво, для тварин це не те саме. У зоні відчуження навколо рослини, де людина не ступає, ліси значною мірою відновилися, і там більше диких ссавців, ніж раніше. Вони харчуються забрудненою продукцією і є радіоактивними тваринами. Для них найгіршим ворогом є не радіоактивність, а гвинтівки людини.
Хосе Марія Гомес Гомес та Хосе Мануель Удіас Мойнело є дослідниками Групи ядерної фізики Мадридського університету Комплутенсе (UCM).