Катастрофа на Чернобыльской АЭС

Катастрофа на Чернобыльской АЭС — это крупнейшая техногенная авария в истории атомной энергетики, произошедшая 26 апреля 1986 года на четвёртом энергоблоке Чернобыльской атомной электростанции (ЧАЭС), расположенной вблизи города Припять (ныне Украина, входившая в состав СССР). В результате взрыва и последующего пожара активная зона реактора РБМК-1000 была полностью разрушена, что привело к выбросу значительного количества радиоактивных веществ в окружающую среду, загрязнению обширных территорий, эвакуации населения и долгосрочным последствиям для здоровья людей, экономики и экологии.

Предпосылки и конструктивные особенности реактора

Авария произошла на реакторе РБМК-1000 (реактор большой мощности канальный, электрической мощностью 1000 МВт), конструкции конца 1960-х годов. Данный тип реактора имел ряд конструктивных недостатков, сыгравших ключевую роль в развитии катастрофы.

К числу наиболее значимых негативных особенностей РБМК относились:

• Положительный паровой коэффициент реактивности (так называемый «пустотный эффект»). При закипании воды в активной зоне количество пара («пустот») увеличивалось, что приводило к росту нейтронной активности и, следовательно, мощности реактора. Этот процесс был лавинообразным и трудно контролируемым.
• Концевой эффект — явление, при котором при движении стержней аварийной защиты (САЗ) из верхнего положения в активную зону в начальный момент могло происходить не снижение, а увеличение мощности. Это было связано с конструкцией поглощающих стержней, которые на тот момент имели «вытеснители» из графита по всей длине, а не только в поглощающей секции.
• Неоднозначное поведение системы управления и защиты (СУЗ). В частности, на низких уровнях мощности (менее 30% номинальной) реактор становился крайне неустойчивым и требовал пристального контроля.
• Отсутствие защитной оболочки (контейнмента). РБМК не имели герметичного защитного купола, способного сдержать выброс радиоактивных веществ при аварии, аналогичного тем, что применяются в реакторах других типов.

Проектные решения были приняты в условиях отсутствия полноценного опыта эксплуатации столь мощных канальных уран-графитовых реакторов.

Ход событий 26 апреля 1986 года

Аварии предшествовал запланированный эксперимент по проверке возможности использования механической энергии ротора турбогенератора для обеспечения работы систем безопасности реактора до момента запуска дизель-генераторов (т. н. «режим выбега ротора»). Эксперимент готовился задолго до аварии и проводился по программе, утверждённой на разных уровнях управления.

Подготовка к эксперименту

Вечером 25 апреля 1986 года мощность реактора была снижена для проведения эксперимента. Однако из-за диспетчерских ограничений (потребность Киевской энергосистемы в мощности) снижение шло принудительно медленно. В итоге к полуночи мощность упала до уровня, который операторы не могли стабилизировать вручную (около 30 МВт тепловых при минимально допустимом уровне для РБМК в 700 МВт). Это привело к отравлению реактора ксеноном-135 — продуктом деления, сильно поглощающим нейтроны.

Взрыв и пожар

Около 1:23 ночи 26 апреля, в попытке поднять мощность до экспериментальной, операторы вывели из активной зоны почти все стержни аварийной защиты, нарушив регламент. Когда была нажата кнопка аварийной защиты (АЗ-5) для заглушения реактора, сработал концевой эффект: при опускании стержней в нижнюю часть активной зоны мощность скачкообразно выросла за несколько секунд в сотни раз от номинальной. Это вызвало интенсивное парообразование и резкий рост давления. Произошёл мощный паровой взрыв, который разрушил реакторное здание и сорвал крышку реактора (верхнюю биологическую защиту «Елена»). Начался пожар в машинном зале и на кровле, который продолжался около 10 дней.

Масштаб выброса и ликвидация последствий

В результате взрыва из активной зоны реактора в атмосферу было выброшено, по оценкам специалистов, от 50 до 200 тонн радиоактивных частиц с общей активностью, сопоставимой с 300–500 «хиросимскими» атомными бомбами, хотя по другим данным — около 1/5 от мощности взрыва в Хиросиме по выбросу изотопа цезия-137. Состав выброса включал изотопы йода-131 (очень опасен в первые недели), цезия-137 (долгоживущий источник гамма-излучения), стронция-90, плутония и продукты деления урана.

Первоочередные меры

• Эвакуация. 27 апреля (через 36 часов после аварии) началась эвакуация города Припять. В последующие дни из 30-километровой зоны вокруг станции было выселено около 116 тысяч человек. В 1986–1987 годах из зон отчуждения было переселено ещё около 50–60 тысяч человек из более отдалённых районов (зоны проживания с правом на отселение).
• Пожаротушение. В первые часы после взрыва персонал станции и прибывшие пожарные подразделения (всего около 300 человек) боролись с огнём в машинном зале и на кровле 3-го энергоблока. Пожар был в основном потушен к утру 27 апреля, но остаточное горение графита продолжалось до начала мая (тлеющий пожар был залит с вертолётов смесью песка, глины, бора и доломита).
• Строительство «Саркофага» (объект «Укрытие»). С июня по ноябрь 1986 года над разрушенным 4-м блоком был возведён бетонный саркофаг, который должен был предотвратить дальнейшее распространение радионуклидов в атмосферу. Конструкция была возведена с использованием дистанционно управляемой техники и при участии тысяч «ликвидаторов» (гражданских и военных, получивших значительные дозы облучения).

Участие ликвидаторов

Общая численность ликвидаторов (участников аварийно-восстановительных работ в 1986–1990 годах) составила около 600 тысяч человек. Это были специалисты из всех республик СССР, а также военнослужащие, строители, водители, врачи. Основная часть их работы пришлась на 1986–1987 годы. Многие ликвидаторы получили значительные дозы внешнего и внутреннего облучения.

Последствия катастрофы

Радиоактивное загрязнение

Наибольшее загрязнение пришлось на территории Украины, Беларуси и западных областей России (Брянская, Калужская, Тульская, Орловская области). Пятно загрязнения цезием-137 имело сложную конфигурацию и мощность дозы неравномерно распределялась по ландшафту. Радиоактивные осадки выпали также в странах Восточной, Северной и Западной Европы — в частности, в Швеции, Финляндии, Норвегии, Польше, Австрии, Чехословакии и на Балканах. В этих странах было введено ограничение импорта некоторых продуктов питания (молока, мяса, грибов, ягод) из загрязнённых регионов.

Медицинские последствия

По оценкам Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) и МАГАТЭ, основными медицинскими последствиями чернобыльской аварии стали:

• Острая лучевая болезнь. В первые дни после аварии было госпитализировано 134 человека (персонал станции и пожарные). Из них 28 человек (по другим данным — 31) умерли в течение 3–4 месяцев от острой лучевой болезни и термических ожогов. 19 из этих смертей были зарегистрированы в 1986 году.
• Рак щитовидной железы. Наибольший относительный прирост заболеваемости раком щитовидной железы наблюдался среди детей и подростков, проживавших в загрязнённых районах Украины, Беларуси и России. В период с 1991 по 2015 год было зарегистрировано более 20 000 случаев рака щитовидной железы, связанных с чернобыльским йодом-131, в основном у лиц, которым на момент аварии было менее 18 лет. Смертность от этого вида рака при своевременном лечении была относительно невысокой (менее 1%).
• Другие последствия. В долгосрочной перспективе у ликвидаторов отмечено повышение заболеваемости лейкозами и другими онкологическими заболеваниями, а также некоторыми неонкологическими болезнями (сердечно-сосудистая система, щитовидная железа). Психосоциальные последствия (стресс, тревога, социальная изоляция) затронули значительные группы населения переселенцев.

Экономические и социальные последствия

Экономический ущерб от аварии, включая затраты на ликвидацию, переселение, утрату имущества и неиспользованные земли, оценивается в сотни миллиардов долларов США. В 1991 году СССР выделил на чернобыльские программы десятки миллиардов рублей. Потери для энергетики: четвёртый блок ЧАЭС был выведен из строя, станция (оставшиеся три блока) продолжала работу до 2000 года, но её эксплуатация была сопряжена с политическими и техническими рисками. Чернобыльская катастрофа стала мощным толчком к развитию движения «зелёных» и критики атомной энергетики во всём мире.

Критика и официальные расследования

Аварийная комиссия

Сразу после катастрофы была создана правительственная комиссия, которая к 1991 году подготовила окончательный отчёт. Основными причинами аварии изначально называли грубые нарушения правил эксплуатации и регламента персоналом станции (операторами реактора). В частности, выделялись следующие действия:

• Работа реактора на мощности ниже уровня 700 МВт (так называемый «запрещённый режим»).
• Выведение из активной зоны избыточного количества стержней аварийной защиты (оставлено 6–8 вместо минимально допустимых 30).
• Отключение большинства систем безопасности (аварийного охлаждения реактора, пароотводов).
• Игнорирование предупреждений программного комплекса «СКАЛА» о недопустимости дальнейших действий.

Последующие экспертизы и пересмотр причин

С 1991 года, после получения глубже документов из архивов «Спецкомбината» и других организаций, а также с участием западных экспертов по ядерной безопасности (в частности, экспертов МАГАТЭ), акценты были скорректированы. Выяснилось, что конструктивные недостатки РБМК (положительный паровой коэффициент, концевой эффект) не позволяли операторам адекватно управлять реактором в условиях эксперимента, даже при формальном соблюдении всех регламентов. В отчёте INSAG-7 (Международная консультативная группа по ядерной безопасности) 1992 года было отмечено:

«Авария произошла из-за того, что конструктивные особенности реактора РБМК, а также программа эксперимента позволили операторам создать состояние, в котором реактивность нарастала неуправляемо».

Таким образом, официальная позиция сместилась от исключительно «человеческого фактора» к признанию системных проектных дефектов реактора.

Артефакты и наследие

Чернобыльская катастрофа оставила глубокий след в массовой культуре (книги, фильмы, компьютерные игры). Наиболее известные произведения — телесериал «Чернобыль» (HBO, 2019), книга Светланы Алексиевич «Чернобыльская молитва», документальный фильм «Чернобыль: две цветные зоны». Зона отчуждения вокруг ЧАЭС, вопреки ожиданиям, стала уникальным биосферным резерватом, где наблюдается значительный рост численности диких животных (волков, оленей, лосей, рысей), хотя радиационное воздействие на них продолжает изучаться. В 2016 году над старым саркофагом был возведён новый защитный конфайнмент — арочная конструкция «Новый безопасный конфайнмент» (НБК) высотой с 30-этажный дом, который позволяет безопасно проводить демонтажные работы и извлекать остатки активной зоны.

В настоящее время Чернобыльская АЭС полностью выведена из эксплуатации, над объектом ведётся долгосрочный мониторинг. Зона отчуждения открыта для туристов в строго контролируемом режиме, что превратило её в символ одновременно и человеческой ошибки, и хрупкости природы.

Источники

1. Отчёт о Чернобыльской аварии 1986 года. Государственная комиссия по расследованию причин аварии на ЧАЭС. М., 1991.
2. INSAG-7: The Chernobyl Accident: Updating of INSAG-1. International Atomic Energy Agency, Vienna, 1992.
3. Управление Организации Объединённых Наций по координации гуманитарных вопросов (УКГВ). Доклады ООН по Чернобылю (1986–2010).
4. Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ). Чернобыль: истинные масштабы аварии (2005).
5. Медицинские последствия Чернобыльской катастрофы. Доклад UNSCEAR (Научный комитет по действию атомной радиации ООН), 2008.
6. НПО «Энергоатом». История эксплуатации ЧАЭС. Киев, 1986.