4. Гладков К.А. Атом от А до Я. - М., ЈАтомиздат", 1967, с.12.
5. ЈО физических причинах ядерного взрыва 4-го блока Чернобыльской АЭС"
- Неопубликованная рукопись, 2000. (см. Приложение V)
6. Колпаков П.Е. Основы ядерной физики. - М., ЈПросвещение", 1969, с.324.
232
Приложение V
Что произошло в Чернобыле?
ЈВ поле мирно пашет трактор,
за холмом горит реактор..."
Народная лирика второй половины
80-х годов ХХ века.
Не дожидаясь очередной годовщины Чернобыльской катастрофы, исследуем
вопрос о физических причинах взрыва реактора на этой атомной электростанции.
Разобраться в нем необходимо не только в память о погибших и пострадавших от
радиации, но и в связи с подготовкой очередных планов развития атомной энергетики в
России и Казахстане, которые требуют повышенного внимания общественности к тому,
как на новых АЭС будут решаться проблемы радиационной и экологической
безопасности.
По официальной версии, освященной авторитетом МАГАТЭ, в реакторе РБМК-
1000 4-го энергоблока ЧАЭС произошел тепловой взрыв. Из-за нарушений
обслуживающим персоналом правил эксплуатации был допущен неконтролируемый рост
мощности реактора, который привѐл к увеличению тепловыделения, интенсивному
парообразованию, резкому снижению теплосъѐма и, как следствие, перегреву ядерного
топлива, разрушению технологических каналов, паровому разрыву кристалла активной
зоны и выбросу из неѐ радиоактивных материалов.
Однако ни характер развития аварии, ни громадные масштабы и последствия самой катастрофы не согласуются с версией ограниченного теплового взрыва. Поэтому предлагаю читателям самостоятельно исследовать этот вопрос, опираясь на следующие факты:
1. Первый этап развития аварии.
26 апреля 1986 года, в реакторе 4-го энергоблока Чернобыльской АЭС,
работавшем на мощности 200 МВт тепловых, в условиях снижения оперативного запаса
реактивности до 18 стержней (по другим данным 6-8 стержней), нестабильного расхода
теплоносителя с температурой, близкой к температуре насыщения, и с отключѐнной
системой аварийного охлаждения, сложились предпосылки для перегрева охлаждающей
воды и резкого увеличения объѐмного паросодержания в технологических каналах
реакционной зоны.
На этой стадии развития аварии положительный паровой эффект обусловил
нештатный рост суммарной реактивности (от 0,5 до 2), что привело к кризису
теплопередачи и интенсивному разогреву топлива в ядерных кассетах. Начались
частичное расплавление циркониевых оболочек тепловыделяющих элементов (ТВЭЛов) и
локальные разрушения элементов конструкции активной зоны.
В 1 час 23 минуты 40 секунд начальник дежурной смены экстренно нажал
кнопку аварийной защиты пятого рода, но это привело только к мощному всплеску
положительной реактивности (более 5) из-за обвального ввода в активную зону реактора
пятиметровых концевых участков 193-х (по другим данным 205-ти) регулирующих
стержней, которые вызвали дополнительное механическое обезвоживание каналов
системы управления защитой реактора.
Переход больших объѐмов теплоносителя из жидкой фазы в паровую резко
повысил давление в системе охлаждения разгоняющегося реактора, что привело к
233
паровому Јхлопку", усилившему разрушение активной зоны и разорвавшему внешнюю
оболочку реактора. Этот тепловой Јхлопок" наблюдался свидетелями аварии как первый
взрыв, который сопровождался образованием белого облака пара над крышей реакторного
отделения.
2. Второй этап развития аварии.
При контакте водяного пара с раскалѐнными блоками реакторного графита и
металлом циркониевых оболочек ТВЭЛов началось интенсивное химическое разложение
воды, с образованием молекулярного водорода:
800оС
С + Н2О СО + Н2
> 800оC
Zr + 2H2O ZrO2 + 2H2
CO + H2О СО2 + Н2 ,
с последующей концентрацией паро-водородного облака в верхних зонах реактора и
реакторного проѐма.
При высокой температуре и сверхжестком ионизирующем излучении
молекулярный водород распадается на отдельные протоны, которые являются исходным
сырьѐм для реакций ядерного синтеза (просим не путать с так называемым
Јтермоядерным синтезом"):
tо, ионизирующее излучение
Н2 2 p+ + 2 e-
Через ряд стадий слабого взаимодействия протоны вступают в первичные
реакции неуправляемого ядерного синтеза с нейтронами - продуктами ядерного распада
элементов, входящих в состав уранового реакторного топлива:
no p+ + e- + ΰ ; p+ + ΰ no + e+
no + p+ D + ύ / 0,4 МэВ /
no + ύ p+ + e-
p+ + D 3He + ύ / 5,5 МэВ /
D + D 3He + no / 3,3 МэВ /
D + D T + p+ / 4,0 МэВ / ,
Все эти ядерные реакции стали возможны в условиях воздействия на
взаимоориентированные потоки нуклонов исходящего из разрушенного реактора
направленного столба β-излучения. Общий энергетический эффект данной стадии
развития аварии был усилен реакцией аннигиляции электронов и позитронов,
порождающей γ-излучение:
e- + e+ 2 γ / 1,0 МэВ / ,
234
а также развитием реакций неконтролируемого цепного деления реакторного топлива под
воздействием нейтронов, образовавшихся в процессах ядерного синтеза.
На этой стадии аварии неуправляемый ядерный синтез протекал в форме
объѐмного взрыва среды ионизированного газа, сравнимого, как известно, по своей
разрушительной силе, со взрывом тактического ядерного оружия мощностью до 4-х
килотонн. Ударная волна взрыва распространялась от эпицентра - под верхней 2000
тонной плитой биологической защиты реакторного отсека, под крышу центрального зала
и в сторону воронки вскрытого реактора. Этот взрыв наблюдался свидетелями как второй
взрыв, поднявший над крышей 4-го энергоблока чѐрный огненный шар и давший начало
пожару.
3. Третий этап развития аварии.
Внезапный внешний ввод избыточной реактивности, мгновенный удар по
активной зоне реактора лавины быстрых нейтронов и протонов (самоумножающихся
продуктов реакций неуправляемого ядерного синтеза) привѐл к взрывному развитию
вторичных стихийных процессов ядерного синтеза-распада уже в самом атомном
реакторе, представлявшем на этой, последней стали аварии, сплошную раскалѐнную
массу сверхкритической активности. Катастрофический разгон мощности ядерных сил
разрушения, усиленный зажиганием ядерных синтетических реакций так называемого
Југлеродного цикла":
12С + р+ 13N + γ / 1,95 МэВ /
12С + р+ 14N + γ / 7.54 МэВ / ,
выделением скрытой энергии реакторного графита (эффект Вигнера) и энергии
экзотермических процессов химического распада привѐл к полному расплавлению
кристалла реактора (мелтдауну), взрывному выбросу и частичному испарению громадных
масс радиоактивных материалов за пределы реакторного отсека.