26 квітня - день пам'яті

26 квітня - день пам'яті

26 квітня 1986 року о 1 годині 43 хвилині в нижній частині активної зони реактора четвертого енергоблоку ЧАЕС через кілька секунд після натискання кнопки АЗ-5 дуже швидко розвинувся аварійний процес, пов’язаний із різким неконтрольованим зростанням потужності (тепловиділення) з наступним випаровуванням води в кількох технологічних каналах і їхнім руйнуванням. Для підняття і відриву верхньої плити реактора масою близько 2 тисяч тонн достатньо «осушення» всього лиш 2-3 каналів.

✅ Катастрофічні наслідки цієї події відомі у всіх подробицях. Але сам вибух був як паровим (вибух реактора як ємності, що знаходиться під великим внутрішнім тиском пари), так і ядерної природи (в результаті виходу з-під контролю ядерної реакції розподілу урану). Був чи не був ядерний вибух – це в значній мірі питання термінології. Однозначно можна сказати, що був неконтрольований розгін реактора, а це той же фізичний процес, що і під час вибуху ядерної бомби (скинутої на Хіросіму в 1945 р.). Але ці два вибухи розрізняються на три порядки за обсягом виділеної енергії, часом, за який вона виділилася, температурою і тиском. А така величезна різниця в масштабах призводить не тільки до кількісної, але і якісної відмінності в характері та механізмі протікання процесу і викликаних ним руйнувань.

✅ Все це дає привід багатьом дослідникам чорнобильської аварії говорити, що ядерного вибуху, як такого не було, а був тепловий вибух ядерного походження. Такі вибухи, але ще на три-чотири порядки меншого масштабу, ставалися на дослідних ядерних реакторах (й інших ядерних об'єктах), і там отримали свою назву.

✅ Існує детальна реєстрація параметрів цього аварійного процесу як штатними приладами БЩУ, так і додатковими засобами реєстрації. Цей процес достатньо наочно і багаторазово змодельований розрахунковим шляхом (і на тренажерах). Аварійний процес почався з того, що в реактор була внесена велика позитивна реактивність як самим аварійним захистом (через неправильну конструкцію стрижнів, призначених для сповільнення ланцюгової реакції шляхом поглинання нейтронів), так і за рахунок великого позитивного парового ефекту реактивності. В цей час відбувається (локально) різке зростання енерговиділення і руйнування оболонок тепловидільних елементів (ТВЕЛ).
Якби за цим не послідувало руйнування досить великої кількості каналів, то реактор був би врешті-решт заглушений аварійним захистом, і все б закінчилося тільки цієї першою стадією аварії. Але…

✅ Отож, аварія 26 квітня стала можливою через помилкову конструкції стрижнів СУЗ і прорахунків у виборі фізичних характеристик при проектуванні реактора. У певному режимі роботи, який був реалізований під час виконання програми випробувань вибігу турбогенератора (ТГ), спрацьовування аварійного захисту могло замість заглушення реактора викликати його неконтрольований розгін. Міжнародна група експертів МАГАТЕ, спеціально створена для аналізу причин Чорнобильської аварії, вважає такий сценарій аварії найбільш імовірним.
❗Інші аспекти аварії, як-от випробування режиму вибігу ТГ, дотримання персоналом регламенту та програми вибігу, взаємовідповідність регламенту і програми, падіння потужності до 0-30 МВт перед початком випробування з наступним її підніманням, процеси "отруєння" в активній зоні (в т.ч. "йодна яма"), дії персоналу після "провалу" потужності, фізичні особливості конструкції реактора та його елементів, реактивність та запас реактивності, під'єднання додаткових ГЦН, маніпуляції з різними частинами системи аварійного захисту тощо дуже важливі в контексті з'ясування перебігу аварійного і доаварійного процесів, але в цьому дописі не розглядаються. Також з не розглядаються різного роду конспірологічні/фантастичні версії, оскільки вони не мають нічого спільного з реальністю.

✅ *** Основні поняття фізики реактора (реактивність, вплив стрижнів СУЗ та їхніх наконечників на розподіл нейтронного поля по висоті активної зони, реактивність, ОЗР) неможливо пояснити без занурення у саму фізику.
БЩУ - блочний щит управління - частина блока (приміщення), призначена для централізованого автоматизованого управління технологічним процесом.
АЗ-5 - фактично кнопка, яка запускає сигнал аварійного захисту реактора (стрижні СУЗ входять в активну зону з метою швидкої зупинки ланцюгової ядерної реакції в ній).
СУЗ - система управління і захисту. Стрижні СУЗ - рухомі елементи реактора, які забезпечують вихід його на потужність, підтримання стабільної роботи на потужності, перехідні процеси, зупинку (в т.ч. і аварійну) реакторної установки. Стрижні СУЗ характеризуються великим перерізом поглинання нейтронів, тож їхнє переміщення в активній зоні впливає на локальний розподіл нейтронного поля (коефіцієнт розмноження нейтронів), на швидкість протікання ланцюгової реакції, в цілому на реактивність, на розрахунок ОЗР (для чого потрібно знати розташування усіх стрижнів) тощо.
ОЗР - оперативний запас реактивності - кількісна характеристика стану реактора, яка пов'язана зі стабільністю/стійкістю полів енерговиділення і можливістю ними керувати. Вимірюється в "стрижнях ручного регулювання". В регламенті усі обмеження описані як рекомендації без згадки про небезпеку роботи при значеннях ОЗР, менших обумовлених значень (через особливості конструкції стрижнів РР).

Цікава наука